Fachbereich Chronobiologie

Es gibt Eulen und es gibt Lerchen.
Eulen werden morgens erst munter, wenn Lerchen schon lange aktiv sind. Dafür laufen Eulen abends zu Höchstform auf, wenn Lerchen längst vor Müdigkeit kaum wachzuhalten sind.

Jeder kennt das, denn jeder hat einen individuellen Chronotyp (chronos: "die Zeit").
Was bestimmt den Chronotyp?
Was steuert das Schlaf- und Wachverhalten?
Was passiert, wenn es aus dem Gleichgewicht gerät?

Das sind Fragen, auf die das interdisziplinäre Fach Chronobiologie Antworten sucht.

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Die Innere Uhr

In unserer Umwelt gibt es sich abwechselnde Phasen von Licht und Dunkelheit und damit einhergehend viele weiterer Parameter, wie z.B. die Umgebungstemperatur, das Nahrungsangebot oder die Gefährdung durch Feinde. Statt nur passiv auf diese täglich wiederkehrenden Veränderungen zu reagieren, haben die meisten Organismen "innere Uhren" entwickelt, mit denen sie diese Umweltrhythmen antizipieren können.
Dies bringt einen Evolutionsvorteil - biologische Uhren findet man in Tieren, Pflanzen, Pilzen und sogar in einigen Bakterienstämmen.
Was lässt eine innere Uhr ticken?
Es ist nicht der Wechsel von Licht und Dunkel. Innere Uhren laufen selbst in konstanten Bedingungen ohne jegliche Zeitinformation von außen - sie sind endogene Oszillatoren. Ihre Periode ist nicht genau, sondern nur ungefähr 24 Stunden, daher der Name circadiane Uhren (circa: "ungefähr"; dies: "der Tag").

Das circadiane System

Die Gruppe beschäftigt sich mit den molekularen Grundlagen des circadianen Uhrwerks bei Säugetieren und deren Auswirkungen auf physiologische Prozesse und Verhaltensprozesse. Sie untersucht mit biochemischen, genetischen, molekularbiologischen und zellbiologischen Methoden die Regulation intrazellulärer Prozesse, die circadiane Oszillationen erzeugen.

Ein Schwerpunkt des Labors ist die Charakterisierung posttranskriptioneller und posttranslationaler Mechanismen, die für die Dynamik circadianer Oszillationen und damit für Physiologie und Verhalten essentiell sind (Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB740 und TRR186).
Die Gruppe hat eine genomweite RNAi-basierte Analyse aller humanen Genen durchgeführt und neue Gene identifiziert, die für die zirkadiane Rhythmusgeneration wichtig sind. Viele Projekte im Labor konzentrieren sich auf diese neu entdeckten mutmaßlichen Uhrengene und die Untersuchung ihrer mechanistischen Wirkung im molekularen Uhrwerk.

Es werden aber auch Projekte mit klinischen Chronobiologen durchgeführt. Im Rahmen des BMBF-geförderten Verbundprojekts OLIVE wurde ein Bluttest entwickelt, der die interne circadiane Zeit des Menschen anzeigt.
Zusammen mit theoretischen Biologen und Mathematikern werden theoretische Konzepte zur Erzeugung molekularer Schwingungen und zur Synchronisation oszillierender Systeme entwickelt.

Ein anderes Thema ist die Untersuchung der Funktion von circadianen Uhren für die Physiologie im Gehirn und in peripheren Organen, z.B. die Rolle der zirkadianen Uhr im Immunsystem.

Signifikanz

Circadiane Rhythmen sind von herausragender Bedeutung für nahezu alle Aspekte menschlicher Physiologie. Tageszeitliche Schwankungen von Hormonen, Pharmakokinetik und Pharmakodynamik sowie Krankheitsverläufen (z.B. das erhöhte Auftreten von Herzinfarkten in den frühen Morgenstunden) zeigen, dass circadiane Uhren wesentliche Aspekte von menschlicher Physiologie und Pathophysiologie steuern.
Darüber hinaus sind Jet-lag, bestimmte Formen von Schlafstörungen und Auswirkungen von Schichtarbeit die wichtigsten Störungen im circadianen System.

Wenn wir die molekularen, zellulären und systemischen Mechanismen des circadianen Systems besser verstehen, sollten wir in der Lage sein, neue Behandlungsstrategien für eine große Zahl von Erkrankungen zu entwickeln.

Kontakt Chronobiologie

Prof. Dr. Achim Kramer

Sekretariat:
Annette Hayungs

CharitéUniversitätsmedizin Berlin
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Chronobiologie
im CharitéCrossOver (CCO)
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Postanschrift:
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10117 Berlin

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