Circadianen Rhythmus

Chronobiologie, HEV-Licht, circadianen Rhythmus

Dass unser Körper einem circadianen Rhythmus folgt, ist wissenschaftlich gut belegt. Der Zyklus folgt im 24-Stunden-Takt dem Wechsel von Helligkeit und Dunkelheit und steuert die Körperphysiologie. Die zentrale Schaltstelle für den Tag/Nacht-Zyklus befindet sich im Nucleus suprachiasmaticus (SCN). Das Kerngebiet reagiert auf Licht, das es über die Augennetzhaut empfängt, und reguliert das Schlafmuster, die Körpertemperatur, die Herztätigkeit, die Hormonabgabe, den Blutdruck und weitere Körperfunktionen. Die peripheren Uhren der Säugetiere, die auch als Uhrengene (u.a. period [per], clock [clk], cycle [cyc], timeless [tim]) bezeichnet werden, wurden erst kürzlich entdeckt. Sie sind in allen kernhaltigen Zellen des Körpers vorhanden. Man nimmt an, dass 10-20% unserer Gene der direkten circadianen Kontrolle der Zentralschaltstelle im Nucleus suprachiasmaticus unterliegen. Diese peripheren Uhren synchronisieren wichtige Körperfunktionen mit den Tag/Nacht-Zyklen, um eine gut geregelte Stoffwechselleistung zu erzielen. Sie spielen für die Aufrechterhaltung der Genom-Stabilität eine wesentliche Rolle. Einfach ausgedrückt:

Die vom SCN gesteuerten Uhrengene sorgen dafür, dass alle Zellfunktionen zum richtigen Zeitpunkt stattfinden und sich täglich wiederholen.

Die gut abgestimmte Sinfonie der Aufgaben bildet die Basis für die funktionale Integrität lebender Organismen, indem sie sie auf Zell-, Organ- und Gewebeebene mit den natürlichen Rhythmen synchronisiert.

Allerdings kann die Synchronisation dieser Körperuhren mit dem natürlichen circadianen Rhythmus gestört werden. Das hat dramatische Folgen. Bei Schichtarbeitern treten Übergewicht und andere Stoffwechselkrankheiten gehäuft auf. Bei jungen Erwachsenen wurden sowohl erhöhte Cortisolwerte als auch ein höherer BMI (Body Mass Index) und ein Anstieg von Entzündungsmediatoren, wie IL-6 und TNF-a, nachgewiesen. Die verstärkte Entzündungsneigung kann das Risiko für kardiovaskuläre Krankheiten erhöhen. Bei Menschen, die über lange Zeit in Schicht arbeiteten, wurde ein erhöhtes Vorkommen von Brustkrebs und Prostatakrebs beobachtet; dabei ist die Unterbrechung des circadianen Rhythmus als Risikofaktor naheliegend. Die wissenschaftliche Forschung bestätigt in zunehmendem Maße den Zusammenhang zwischen den circadianen Körperrhythmen und der Gesundheit. Die Bedeutung des Themas wird auch durch den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2017 unterstrichen. Der würdigte die Arbeiten zur Aufklärung der molekularen Mechanismen, die die circadianen Rhythmen steuern. Die Präzisionsmedizin, die sich nach der Körperuhr richtet, steckt zwar noch in den Kinderschuhen, findet aber in der Fachliteratur immer mehr Beachtung mit Studien, die die jeweiligen Behandlungen, ob gegen Allergien oder Krebs, auf die Tageszeit abstimmen und auf diese Weise Nebenwirkungen minimieren.

 

Kosmetische Wirkstoffe für den circadianen Rhythmus der Haut

Die Haut als unser größtes Körperorgan nimmt eine besondere Position zwischen der Umwelt und dem Körperinneren ein und bildet die erste Schutzbarriere gegen schädliche Einflüsse aus der Umwelt.

 

Aktivitäten der Haut am Tag

Die vielfältigen Hautfunktionen folgen nachgewiesenermaßen einem strikten circadianen Rhythmus. Am Tag werden sie zu höheren Schutzleistungen heraufgefahren, in der Nacht werden sie auf Reparatur und Abbau von schädlichen Rückständen eingestellt. Die Haut ist ein Verband von vielen Millionen Zellen. Stellen Sie sich das Durcheinander vor, wenn jede einzelne Zelle einfach das täte, was sie will und wann sie es will. Das Chaos wäre unausweichlich! Die Natur regelt mit einem präzisen Timing, welche Funktion zu welcher Zeit zu erfolgen hat und sorgt für die Abstimmung zwischen den Zellen, um bestmögliche Leistungen zum Schutz, zur Instandhaltung, Reparatur und Neubildung der Haut zu erzielen. Es ist wichtig, diese Mechanismen zu verstehen und zu schützen, denn sie sind grundlegend für den optimalen Hautzustand. Im unbeeinträchtigten und gesunden Zustand bringt die Haut am Tag ihre höchste Schutzleistung, während in der Nacht ihr Reparaturbetrieb auf Hochtouren läuft. Entsprechende Berichte zeigen, dass die Haut am Tag im Vergleich zur Nacht dicker ist und einen höheren pH-Wert hat. Auch die Bildung von Sebum, das zum Feuchthalten der Haut erforderlich ist, ist am Tag am intensivsten.

 

Aktivitäten der Haut in der Nacht

Aufgrund der stärkeren Durchblutung ist die Hauttemperatur in der Nacht höher und die Hautbarriere durchlässiger. Damit einher geht ein vermehrter Feuchtigkeitsverlust, der nachts um ca. 25% höher ist als morgens.

 

Auf Zellebene ist festzustellen, dass die Zellneubildung tagsüber geringer ist als nachts. So bleiben die Zellen mit ihrer DNA so gut wie möglich vor Umweltschäden und insbesondere UV-Strahlung geschützt. Messungen zeigen, dass die Zellneubildungsrate nachts etwa 30mal höher ist als mittags.

Auch die Autophagie und die DNA-Reparatur verlaufen nachts aktiver. Diese engen Beziehungen zwischen circadianem Rhythmus, Zellteilung, Schadensbehebung und DNA-Reparatur schützen die Unversehrtheit des Genoms und die Gewebehomöostase.

 

Wie kann der circadianen Rhythmus aus dem Takt geraten?

Dieses präzise Uhrwerk kann aus unterschiedlichen Gründen die Synchronisation mit dem circadianen Rhythmus verlieren. Umwelteinflüsse, beispielsweise UV-Strahlung oder Luftschaftstoffe, Reisen in andere Zeitzonen (Jetlag), Schlafmangel, Stress, Lichtverschmutzung, Alterung, stören die Synchronschaltung der Hautzellen.

Die Folgen sind Leistungseinbußen sowohl beim Schutz am Tag als auch bei der Reparatur in der Nacht.

 

Es konnte nachgewiesen werden, dass diese Einflüsse sich auf die Uhrengene auswirken, wodurch wiederum die Zellfunktionen beeinflusst werden. Die Autophagie, die Energie und die Kollagenbildung nehmen ab, während ROS und Entzündungsmediatoren zunehmen. Neueste wissenschaftliche Erkenntnisse weisen auf einen weiteren schädlichen Umwelteinfluss hin: die Lichtverschmutzung des Nachts. Sie stört den circadianen Rhythmus sehr und ist als Hautaggressor neu zu berücksichtigen. Seit der Industrialisierung nutzen wir zunehmend künstliche Lichtquellen (Lichtverschmutzung), um die Arbeitstage zu verlängern und unseren modernen Lebensstil zu entwickeln. Das Leben in einer 24/7 Gesellschaft hat zu einer Aufhebung der abendlichen/nächtlichen Lichtreduktion geführt und damit die Hinweise für die Schlafbereitschaft an den Körper abgeschafft.

 

Die Zunahme der Lichteinwirkung des Nachts beruht vor allem auf den weitverbreiteten LED- Lichtquellen, den TV-Bildschirmen, der explosionsartigen Vermehrung elektronischer Geräte für den privaten Gebrauch, den Smartphones, die intensiv blaues Licht abstrahlen. Das  blaue Licht der Sonne ist für unseren Körper der stärkste Hinweis, sich mit dem Tagesrhythmus zu synchronisieren; es macht uns wach und aufmerksam, steigert die Gedächtnisleistung und die kognitiven Funktionen und hebt die Stimmung. Werden diese künstlichen Lichtquellen aber nachts genutzt, verhindern sie durch ihren hohen Blaulichtanteil die natürliche Lichtverminderung, die unserem Körper mitteilt, dass er in den Nachtrhythmus schalten kann. Mit dem blauen Licht wird der Körper “überlistet“ und verhält sich so, als sei Tag. Dadurch wird der natürliche Körperrhythmus gestört, die Sekretion von Melatonin ist vermindert, der Schlaf ist schlecht, Gedächtnis und Aufmerksamkeit werden beeinträchtigt.

 

HEV-(Blau)-Licht stört den circadianen Rhythmus

Die Hautforschung forscht seit über einem Jahrzehnt auf dem Gebiet der circadianen Hautrhythmen. Eine wichtige Frage war, ob blaues Licht des Nachts auch die circadianen Hautrhythmen negativ beeinflusst. Forscher entwickelten eine Blaulichtkammer, setzten Hautzellen direkt einer LED-Quelle aus und registrierten die Schäden an per-1-Uhrengenen und den Hautzellen. Die Ergebnisse zeigten, dass Hautzellen extrem empfindlich auf blaues Licht, dem sie nachts ausgesetzt sind, reagieren. Es kam zu einer Aktivitätsverminderung der per-1-Uhrengene, einer Zunahme von ROS und der Bildung von Entzündungszytokinen sowie vermehrten DNA-Schäden. Die Konsequenzen sind die Desynchronisation der Hautfunktionen und eine Schadensausweitung, die die sichtbaren Alterungsprozesse beschleunigen.

 

Zahlreiche Studien in unseren und anderen Laboren zeigen, wie wichtig es ist, die Synchronisation der Hautzellfunktionen mit dem circadianen Rhythmus aufrechtzuerhalten; denn dadurch behält die Haut ihre Gesundheit und ein jüngeres Aussehen. Ebenso wie die Präzisionsmedizin der zeitlichen Abstimmung von Behandlungen und Medikamentengabe auf die Körperuhr größere Beachtung schenkt, muss in der Hautpflege verstärkt darauf geachtet werden, dass mit der Anwendung am Morgen oder Abend der Hautschutz oder die Reparatur gezielt optimiert wird. Schließlich ist es wichtig, die Faktoren, die das perfekte Uhrwerk stören und behindern, zu identifizieren, um Hautschäden und vorzeitige Alterung vermeiden zu können. Je besser und schneller wir die fein getunten Zusammenhänge des circadianen Hautrhythmus verstehen, umso leistungsfähigere und perfekter personalisierte Hautpflege können wir entwickeln.

 

Folgende Eigenschaften und Funktionen der Haut verändern sich im Takt von Tag und Nacht:

TAG

Höchster Hautschutz

Größte Hautdicke

Intensivste Sebumbildung

Höchster pH-Wert

Geringste Zellneubildung

 

 

 

 

NACHT

Stärkste Autophagie

Höchste DNA-Reparaturrate

Intensivste Zellneubildung

Höchste Hauttemperatur

Größte Barrierendurchlässigkeit

Stärkster Juckreiz

Größter Feuchtigkeitsverlust

Stärkste Hautdurchblutung

Geringste Barrierenaufbaurate

 

Wir arbeiten gerne mit diesen Wirkstoffen, die sich positiv auf den circadianen Rhythmus der Haut auswirken:

HandelsnameINCIHerstellerBemerkung
Chrono ChardyAqua (and) Butylene Glycol (and) Vitis Vinifera (Grape) Fruit ExtractIchimaru Pharcos Co./Safic Alcan
Chronogen YST biofunctionalAqua (and) Glycerin (and) Hydrolyzed Yeast ProteinAshland
VarrierButylene Glycol (and) Water (and) Morus Nigra Fruit Extract (and) Lycium Chinense Fruit Extract (and) Fragaria Chiloensis (Strawberry) Fruit Extract (and) Berberis Vulgaris Root ExtractClariant

 

 

Kosmetika basierend auf dem Konzept des circadianen Rhythmus der Haut

Cosmacon entwickelt sehr gerne für Sie Premiumprodukte, basierend auf dem Konzept des circadianen Rhythmus der Haut. Der Einsatz von Wirkstoffen, deren positive Eigenschaften auf den Tag- und Nachtrythmus der Haut belegt sind, macht Ihre Marke noch attraktiver für Ihre Kunden. Sprechen Sie uns gerne an, wenn Sie an solchen kosmetischen Produkten interessiert sind.

 

Quellen: