Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse

mm Hg

120

80

EL

12 16 20 24 4 8 12 h

Abb. 3.5: Zirkadianer Rhythmus des systolischen Blutdrucks (Mittelwert von 14 Tagen) eines
33-jährigen Mannes (Quelle: Haen 1994)

Blutdruckkranke zeigen gewöhnlich Abweichungen im Verlauf.

Das in der Hormonregulation eine zentrale Rolle spielende Zyklo-Adenosinmonophosphat
(cAMP) verläuft ebenfalls im zirkadianen Rhythmus.

150
125
100

75

% des 24-h-Mittelwertes

 

6 12 18 24 6 12 18 24 6

Tageszeit (h)
Abb. 3.6: Zirkadianer Rhythmus des cCAMP (Mittelwert von 6 Gesunden) (Quelle: Lemmer 1994)

Dies ist ein Beispiel dafür, daß molekularbiologische Prozesse gleichfalls in die Hierarchie der
biologischen Rhythmen einbezogen sind.

Bisher sind für mehr als 200 Körperfunktionen zirkadiane biologische Rhythmen der
Sympathiko - parasypathischen Regulation nachgewiesen.

Durch soziale Zeitgeber werden u.a. solche zirkadianen Rhythmen formiert, wie die
Fehlerquote des Ablesens von Strom- und Wasseruhren, das Einschlafen von Busfahrern am
Steuer, Fehler beim automatischen Bremsvorgang (Abb. 3.7), sowie die akustischen
Reaktionszeiten (Abb. 3.8).

27 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse
An is en Sr EEE EN ERRINIEN

160 Ablesen von Strom- und Wasseruhren
(Anzahl der Fehler)

 

 

  
  

130
100
70
eg
ce
5 300 Berufsfahrer (Einschlafen am Steuer)
a
8
=
9 200
o
I
8 100
oO
&
ö 0
Men
©
U
130
Lokführer
(automatischer Bremsvorgang)
110
90
70
Du EEE GELBER LEDER DEREN,
03% 09% I. 09°
Tageszeit

Abb. 3.7: Zirkadianer Rhythmus verschiedener Tätigkeiten des Menschen (Quelle: Waterhouse 1992)

%

105

100

% der durchnittlichen Reaktionszeit

95

357 91113151719 2123 1 3
Uhrzeit

Abb. 3.8: Zirkadianer Rhythmus der akustischen Reaktionszeiten (Quelle: Bjerner 1953)

r—————————— nn —— —

28 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse

Die Arbeits- und Verkehrsmedizin verfügt über ein großes diesbezügliches Datenmaterial. [u.a.
Hildebrandt 1976]

Die zirkadianen Rhythmen verschiedener Körperfunktionen sind untereinander phasengleich,
phasenverschoben und phasenkonträr gekoppelt, um die Regulation zum Zwecke der
Adaption zu entsprechenden Zeiten und für entsprechende Aktivitäten zu gewährleisten.
Somit wird eine Regulationsstabilität geschaffen.

Zeitweilige Störungen dieser Koordinationen führen vorübergehend zu einer
Regulationsinstabilität.

Langzeitig auftretende Entkopplungen haben eine Desynchronose zur Folge, die
leistungsvermindernd und pathologische Funktionen (Krankheiten) auslösen kann.[Moore-Ede
1993 u.a.]

Wie bereits erwähnt, wird der zirkadiane Rhythmus durch Taktgeber (Zeitgeber) bestimmt.

Bei allen Lebewesen ist dies der Hell-Dunkelrhythmus, beim Menschen kommen noch
sozialbedingte Rhythmen (Riten, Mahlzeiten, Arbeits-Ruhe-Beziehung u.a. hinzu).

Wenn die Taktgeber und die an eine bestimmte Ortszeit gebundene zirkadiane Rhythmik
desynchronisieren, dann kommt es, wie bei transmeridialen Flügen zum
Jetlag-Syndrom mit:

- Befindensstörungen

- Leistungseinbußen

- Kopfschmerzen

- Appetitlosigkeit oder Heißhunger

- Muskelschmerzen u.a.

Wenn die Anpassung an die Ortszeit erfolgt ist, dann verschwinden auch die Symptome des
Jetlagsyndroms. Ebenfalls können Phasenverschiebungen innerhalb eines Individuums zur
Desynchronose führen.

Dazu ein Beispiel:
Langandauernder Streß (Disstreß) verursacht den Anstieg des Kortisols im Blut [Perry 1990].

Im Zusammenhang mit der Erhöhung des Kortisolspiegels infolge permanenten Stresses soll
eine Untersuchung der Anwohner des Kernkraftwerkes Three Mile Island nach der
Katastrophe im Jahre 1979 angeführt werden. Sie ergab, daß noch 17 Monate danach ein hoher
Kortisolspiegel bei diesen Menschen nachzuweisen war, der aus der dauerstressenden Angst
und den damit verbundenen chronischen Schlafstörungen ausgelöst worden war und allgemeine
Befindensstörungen und Leistungsverminderungen verursachte. [Perry 1990] Diese resultieren
aus der Deformation des zirkadianen Rhythmus des Kortisols, wodurch eine "Desynchronose"
ausgelöst wurde. Desynchronose ist eine pathologische Erscheinung der Zeitstruktur eines
Lebewesens.

a nn nn
29 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse

3.4 Periodenvariabilität

Äußere und innere Einflüsse in Form von Stressoren auf das Individuum, bewirken eine
Beschleunigung oder Verlangsamung der Regulationsvorgänge, wobei das Auftreten kürzerer
oder längerer Perioden sprunghaft erfolgt [Hecht 1972, Treptow 1971]

Der zirkadiane Verlauf des Kortisols wird unter Dauerstreß deformiert bzw. von zirkadianen
Rhythmen anderer Körperfunktionen entkoppelt, oder in kürzere Perioden versetzt. [Treptow
1971]

Mit den Veränderungen der zirkadianen Rhythmik vollziehen sich auch Veränderungen von
unterlagerten (ultradianen) Perioden.

Wichtige ultradiane Rhythmen für den Menschen sind die Schlaftendenzen (Schlaffenster) =
Zeitpunkte erhöhter Schläfrigkeit im Intervall von zirka 4 Stunden auftretend und der
90 Minutenrhythmus, der das Tagesprofil als Äquivalent des REM-Schlafes darstellt und auch
als Aktivitäts-Ruhe-Zyklus bezeichnet wird.

de
O
=
Ö
2
Of
of
Q
oO
E
oO
an

 

Abb. 3.9: Zirkadiane und ultradiane Rhythmen der Schlafbereitschaft; oben: polyphasisches Muster,
mitte; biphasisches Muster, unten: monophasisches Muster (Quelle: Zulley 1993)

Letzterer drückt sich u. a. in rhythmisch auftretenden Müdigkeitsphasen, Drang zur
Nahrungsaufnahme, zum Rauchen und zum Urinlassen aus.

Unter längerandauernden Stress verkürzen sich die Zeitintervalle während diese Handlungen
vorgenommen werden. [Waterhouse 1992] Wenn relaxiert wird, dann stellt sich der
ursprüngliche Rhythmus wieder ein.

30 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse

Das ist eigentlich ein wichtiger physiologischer Vorgang, der die Flexibilität im
Adaptationsprozeß und damit zusammenhängend Zustandsveränderungen bewirkt.

Ein Beispiel für die biologische Gesetzmäßigkeit ist das EEG.

F1 sec —] Zeit
a Betawellen; Aufmerksamer Wachzustand

um mW A Alphawellen: Entspannter Wachzustand
My AA UNNA Tetawellen: Oberflächlicher Schlaf

vl Deltawellen: Tiefschlaf

Abb. 3.10: Funktionszustände des Menschen durch verschiedene Periodenlängen der Wellen des
EEG charakterisiert

Betarhythmus > 13 Hz reflektiert erhöhte Aufmerksamkeit, erhöhtes Wachsein, Erregung,
Streß u.a.

Alphawellen charakterisieren den relaxierten Wachzustand. Von Thetawellen werden
Übergangszustände zwischen Wach- und Schlaf sowie der REM-Schlaf ausgewiesen.
Deltawellen zeigen den Tiefschlaf an. Diese Zustandsänderungen von höchster Erregung über
Relaxation bis zum Schlaf vollziehen sich im Laufe eines 24-Stunden-Tages in einer großen
Dynamik.

In Abb. 3.11 ist dieser Vorgang der Periodenvariabilität noch einmal schematisch dargestellt.

Arbeitsweise biologischer Systeme
( ohne Störung)
slabil

instabil j stabil

 
     
 

l Periode 2

I
i Niveau 2
I

 
 
 

Niveau 1

| ui

Periode 1 | Periodenwechsel
deinultiplikativer
Relaxation, Ruhe I Erregung,
Slabililäl Stress
! Labilität,

Abb. 3.11: Modell der regulatorischen Arbeitsweise biologischer Systeme mittels Periodenvariabilität

Wird durch Streß eine Verkürzung der Regulation hervorgerufen, dann bedeutet das auch einen
erhöhten Energieaufwand. Bei langandauerndem Disstreß folgt das bekannte
Erschöpfungssyndrom. Es entsteht, weil der Energiebedarf nicht mehr gedeckt werden kann.

31 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse
00000000000 Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse

Damit einhergehend vollzieht sich ein immer größer werdender Zerfall der funktionellen
Zeitstruktur. Dieser wiederum wirkt als Stressor. Auf diese Weise kann sich ein "eirculus
vitiosus" anbahnen, wodurch Regulationskrankheiten entstehen.

3.5 Disstreß und Zirkadianer Rhythmus

Dauerstreß (Disstreß) Zerstörung der "funktionellen Zeitstruktur" können zum völligen Chaos
der Rhythmik führen, wobei sich zunächst Schlafstörungen und Tagesmüdigkeit zeigen. Bei
Weiterbestehen der Belastung tritt das sogenannte Schichtfehladaptionssyndrom ([Moore-Ede
1993] welches nicht ausschließlich für Schichtarbeiter Gültigkeit besitzt ) auf. Im Folgenden

werden Symptome des Schichtfehlanpassungssyndroms genannt. [modifiziert nach Moore-
Ede 1993]

Akute Form (innerhalb eines Monats)

- Schlafstörungen

- Schlaflosigkeit

- übermäßige Müdigkeit und Schlafneigung am Tage

- erhöhte Neigung zu Fehlleistungen und Fehlentscheidungen

- erhöhtes Unfallrisiko

- soziale Probleme mit Familie und Gesellschaft

- Erhöhung des Krankenstandes der Gesellschaft
Chronische Form (5 Jahre und mehr)

- chronische Schlafstörungen

- Erkrankung der Herzkranzgefäße

- Störung der Herzkreislaufregulation

- Erkrankung des Verdauungssystems

- erhöhte Ausfallzeiten am Arbeitsplatz

- Fehlverhalten und Fehlentscheidungen

- Neurotizismus

- soziale Probleme: - Erschöpfungssyndrom
- Frühinvalidität

Die Zerstörung der funktionellen Zeitstruktur z. B. durch Störung des Schlafes,
(Fragmentierung des Schlafes, Verkürzung oder Zerstörung der REM-Zyklen), chaotischen
Lebensstil, Störung des Lebens- und Arbeitsrhythmus durch äußere Faktoren gelten als äußerst
starke Stressoren mit hohem Gesundheitsrisiko [Moore-Ede 1993, Aljakrinski 1972, 1980,
Hecht 1993a, Hildebrandt 1993, Stapanova 1986]

Ba m 1 ig
32 von 69

Anhang A Kapitel 3: Chronobiologische Erkenntnisse
nn

3.6 Jetlag-Syndrom und Desynchronose

Während das "Jetlag-Syndrom" größtenteils reversibel ist, d. h. wenn genügend Zeit für die
Neuanpassung besteht, stellt eine Desynchronose eine chronische Form der Störung der
funktionellen Zeitstruktur dar. Die einfachste Form des Jetlag-Syndroms erleben viele
Menschen in ihrem Heim bei Umstellungen von Winterzeit auf Sommerzeit und umgekehrt.
Umstellungen von Winter zur Sommerzeit entspricht einem West-Ost-Flug mit
Zeitverschiebung um 1 Stunde. Die Umkehr zur Winterzeit entsprechend einem Ost-West-
Flug.

Eine Umfrage des Wickert-Instituts (im Jahre 1993) ergab, daß mehrere Millionen Deutsche
für einige Zeit unter der Zeitumstellung leiden. Ein Drittel der Befragten klagte über
Schwierigkeiten bei der Anpassung an die neue Ortszeit. Besonders stark betroffen waren die
30-49jährigen, die an Schlafstörungen, depressiven Stimmungen, Appetitlosigkeit, Nervosität,
Aggressivität u. a. litten.

Andere Untersuchungen zeigten, daß in der Woche nach Umstellung auf Sommerzeit ein
Anstieg der Verkehrsunfälle um 10,8 %, nach der Rückschaltung auf Winterzeit eine Zunahme
der Verkehrsunfälle um 3,4 %. [Hecht 1994]

Derartige Erscheinungen treten also schon bei geringsten Zeitverschiebungen auf und immerhin
bei einem Drittel der erwachsenen Bevölkerung.

Verstärkt zeigen sich derartige Erscheinungen beim Jetlag-Syndrom, wobei neben der
individuellen Hypersensibilität die Länge der Ortszeitverschiebung eine Rolle spielt:

Je mehr Stunden Ortszeitverschiebung erfolgen, um so schwieriger ist die Anpassung an den
neuen "Zeitgeber" und umso länger dauert diese.

Auch die Zwei- und Dreischichtsysteme belasten durch die große Phasenverschiebung der
gesamten zirkadianen Rhythmik.

Dabei ist man heute auf Grund von Erkenntnissen zu der Auffassung gekommen, daß die
Spätschicht (14.00 - 22.00 Uhr) nicht weniger als die Nachtschicht (ab 22.00 Uhr) belastet,
weil im ersten Fall der soziale Zeitgeber außer Kraft gesetzt wird.

Die meisten sozialen Kontakte erfolgen zwischen 18.00 und 22.00 Uhr. [Scheving 1980,
Hildebrandt 1980] Bei der Nachtschicht wird der gesamte Ruhe-Aktivitätszyklus verschoben
und das Schlaf-Wach-Regime umgekehrt. [Hildebrandt 1993, Knauth 1988

Streßinduzierte Krankheiten und solche Erkrankungen, bei denen die Zeitstruktur in der
Atiopathogenese eine Rolle spielt wie z. B. der Depression, sind gleichfalls Auflösungen der
Rhythmik bzw. eine Demultiplikation der Periodenlänge nachzuweisen.

Bei Depressionen konnte festgestellt werden, daß die zirkadiane Rhythmik in den anfallfreien
Phasen gegenwärtig war, während der depressiven Schübe aber verschwand. [Pflug 1977]

Auch bei Arzneimittelabusus kommt es zum Zerfall der natürlichen Tages- und auch
Wochenrhythmik der verschiedensten Körperfunktionen [Angeli 1977, Haus 1974, Reinberg
1974] In Abhängigkeit von dem Tageszeitpunkt der Applikation können zirkadiane Rhythmen
Phasenverschiebungen entweder in Form von Vorverlagerung (Beschleunigung) bzw.
Verzögerung erfahren. [Oehme 1980]

 

33 von 69