Czytaj książkę: «Der Zirkadian-Code», strona 4

KAPITEL 2
Wie zirkadiane Rhythmen funktionieren, oder: Timing ist alles

Der zweite Teil meiner Forschungen enthüllte weitere Informationen über unsere innere Uhr. Alle Lebewesen der Erde erleben täglich eine unabänderliche und vorhersehbare Veränderung ihrer Umgebung: Aus Tag wird Nacht. Ganz gleich, ob ein Lebewesen in der Wüste, den Bergen oder im Regenwald zuhause ist, und unabhängig davon, ob es vor einer Milliarde Jahren auf diesem Planeten existierte oder heute. Um mit diesem täglichen Wechsel von Hell zu Dunkel umzugehen, hat nahezu jeder lebende Organismus eine Art von innerer Uhr oder zirkadianem Rhythmus entwickelt.

Jedes Lebewesen erledigt während seines 24-Stunden-Tages Folgendes:

•Energieaufnahme (Nahrung)

•Optimierung des Energieverbrauchs durch Nutzen eines Teils der Energie für den jeweiligen Tag und Speichern der restlichen Energie zum späteren Gebrauch

•Schutz vor gefährlichen Stoffen und Raubtieren bzw. Fressfeinden

•Wachstum oder Reparatur

•Fortpflanzung

Alle diese Funktionen werden gesteuert von einer inneren Uhr, die die Fähigkeiten des jeweiligen Organismus zur Ausführung dieser Aufgaben optimiert, indem sie jedem einzelnen Aspekt eine optimale Tagesoder Nachtzeit zuweist.

Die innere Uhr von Pflanzen folgt mehr oder weniger einem 24-Stunden-Rhythmus, in dem Sonnenaufgang und Sonnenuntergang sozusagen einprogrammiert sind, damit die Pflanze Sonnenlicht und Kohlendioxid optimal nutzen und daraus Nahrung herstellen kann. Die Uhr gibt den Rhythmus vor und die Pflanzen heben ihre Blätter eine Stunde oder zwei vor Sonnenaufgang an und aktivieren bestimmte Gene, damit sie bereits die ersten Sonnenstrahlen nutzen können. Am Ende des Tages stellen Pflanzen ihre „Licht-Erntemaschine“ eine oder zwei Stunden vor Sonnenuntergang ab, damit keine Energie darauf verschwendet wird, die Maschine laufen zu lassen, wenn gar kein Licht vorhanden ist. Schließlich sinken die Blätter gegen Abend wieder ab, als wären die Pflanzen bereit, nun schlafen zu gehen.

Zusätzlich verfügen Pflanzen über einen täglichen Rhythmus, der ihnen sagt, wann sie blühen sollen – basierend auf der Jahreszeit oder verschiedenen Tages- oder Nachtzeiten. Dieser Pflanzenrhythmus richtet sich nach dem Rhythmus der bestäubenden Bienen und Insekten, die in den Pflanzenblüten ihre Nahrung finden. Große Pflanzenfresser wie Kühe oder Kamele fressen am Tag und kleine Nagetiere fressen Früchte und Gemüse bei Nacht, um ihren Fressfeinden zu entgehen. Anders gesagt: Sie nutzen ihre innere Uhr, um dann wach zu werden, aktiv zu sein und zu fressen, wenn es am sichersten ist. Selbst der Brotschimmel Neurospora, der auf anderen Lebensmitteln wächst, verfügt über eine innere Uhr, die ihn in einem 24-Stunden-Rhythmus anhält zu wachsen und mehr Sporen zu produzieren. Seine Sporenproduktion ist zeitlich so abgestimmt, dass zur jeweiligen Tageszeit eine optimale Verteilung der Sporen durch den Wind gewährleistet ist.

Wie wir bereits im vergangenen Kapitel gesehen haben, scheint dieses hervorragende Timing zunächst vom Licht abhängig zu sein. Doch erst durch Erforschen der genetischen Komponenten konnten Wissenschaftler wie ich tatsächlich herausfinden, wie innere Uhren genau funktionieren. Wir stellten fest, dass zirkadiane Rhythmen zwar vom Licht beeinflusst werden, das Timing aber durch die Gene bestimmt wird.

Die Genetik unserer inneren Uhr

Der menschliche Körper besteht aus Millionen von Zellen, die alle – je nach ihrer Position im Körper – spezielle Aufgaben haben: Es gibt Zellen, die jeden Körperteil vom Zeh bis zum Gehirn bilden. Dennoch besitzt jede dieser Millionen von spezialisierten Zellen das gleiche Genom, das alle Erbinformationen enthält, die wir von unseren Eltern bekommen haben. Diese Information ist in unserer DNA verschlüsselt. Die einzelnen Segmente, die diese genetische Information enthalten, werden Gene genannt. Einige Gene drücken sich in sichtbaren Eigenschaften aus und bestimmen beispielsweise die Augenfarbe. Andere wiederum steuern biologische Eigenschaften wie die Blutgruppe, das Risiko für bestimmte Krankheiten sowie Tausende von biochemischen Prozessen, einschließlich unserer inneren Uhr.

Diese Prozesse werden durch verschiedene Arten von Proteinen ausgeführt. Einige Proteine sind Enzyme, die wie Werkzeuge arbeiten (Bohrer, Hammer, Meißel usw.). In jeder Zelle führen Enzyme viele verschiedene Aufgaben durch, beispielsweise die Produktion von Cholesterin und das Aufspalten von Fett. Andere Proteine dienen dem Aufbau, sie sind die Bausteine der Zellen, ähnlich wie einzelne Teile Ihres Zuhauses (Wände, Türen usw.). Einige kleine Proteine sind in Wahrheit Hormone (obwohl nicht alle Hormone kleine Proteine sind) – also chemische Botenstoffe, die die Funktionsweise der Organe steuern. Manche Proteine leben lange, andere nur für kurze Zeit.

Die Gesundheit unserer Organe und das Risiko für bestimmte Krankheiten hängt davon ab, welche Gene wir besitzen und wie sie exprimiert, also ausgedrückt sind, sprich: ob ein bestimmtes Gen ein- oder ausgeschaltet ist und ob es sich um ein normales Gen oder eine Mutation handelt. Sicher ist Ihnen schon aufgefallen, dass manche Menschen essen können, was sie wollen, während andere darüber klagen, dass bestimmte Lebensmittel wie Milchprodukte ihnen Verdauungsprobleme bereiten und Blähungen oder Verstopfung auslösen. Menschen, die unter solchen Problemen leiden, haben eine Mutation in dem Gen, das dafür verantwortlich ist, die in Milch enthaltenen Nährstoffe aufzuspalten und zu verarbeiten.

Durch den Vergleich von mutierten Genen mit normalen lernen wir viel darüber, wie Gene funktionieren sollen und welche Folgen eine Mutation hat. In meinem Fachgebiet lernten Forscher, unsere innere Uhr zu verstehen, indem sie nach mutierten Organismen suchten, deren Uhren entweder zu schnell oder zu langsam liefen. Im Jahr 1971 hielten am California Institute of Technology der Genetiker und Fruchtfliegenspezialist Professor Seymour Benzer und sein Doktorand Ron Konopka Tausende von Fruchtfliegen bei konstanter Dunkelheit. Junge Fliegen sind zumeist in der Morgen- und Abenddämmerung aktiv, nehmen tagsüber eine Auszeit und schlafen in der Nacht. Die Fruchtfliegen behielten diesen rund 24 Stunden umfassenden Rhythmus auch bei ständiger Dunkelheit bei. Benzer und Konopka entwickelten einige geniale Methoden, um festzustellen, wann Baby-Fruchtfliegen einschliefen und aufwachten, und das bei kompletter Dunkelheit. Nachdem sie Tausende von Fruchtfliegen beobachtet hatten, fanden sie drei Arten von Mutanten: Fliegen, die früher oder später einschliefen und solche, die gar keinem Muster folgten.¹ Sie stellten auch fest, dass die Nachkommen dieser Fruchtfliegen die anormalen inneren Rhythmen erbten oder beibehielten: Das war die genetische Komponente. Die gleiche Mutation verlagerte auch die Zeit, wann die Fruchtfliegen schlüpften, was den Rückschluss zuließ, dass Fruchtfliegen nur über eine einzige innere Uhr verfügen. Benzer und Konopka nannten das entsprechende Gen Periodengen, oder abgekürzt Per-Gen.

Wissenschaftliche Forschung lässt sich mit dem Lösen eines Kriminalfalls vergleichen. Aus den vorhandenen Hinweisen lässt sich das Profil eines Täters erstellen, aber es kann Monate oder gar Jahre dauern, bis man den Verdächtigen findet und ihm das Verbrechen nachweisen kann. In diesem Fall bedurfte es eines Zeitraums von 13 Jahren und der Arbeit zweier unabhängig voneinander operierender Forscherteams, um herauszufinden, wie das Per-Gen bei Fruchtfliegen tatsächlich aussieht. Und es gingen weitere Jahre ins Land, bis wir wussten, wie dieses Gen eine innere Uhr aufbaut.

Heute wissen wir, dass das Per-Gen in jeder Zelle Befehle gibt, ein Protein zu bilden, das sich langsam aufbaut und nach 24 Stunden zerfällt. Dies gilt für jedes Lebewesen: Es gibt drei Gene, die die innere Uhr von Schwimmschlamm steuern und mehr als ein Dutzend bei Menschen und Tieren. Und so funktioniert es: Nehmen wir einmal an, ein Protein sei ein in Ihrem Eisschrank produzierter Eiswürfel. Das Per-Gen ist die Eismaschine im Kühlschrank und kontrolliert die genaue Menge an Eiswürfeln, die hergestellt wird. Der Kühlschrank produziert immer nur einen Eiswürfel, lässt ihn in einen Behälter fallen und produziert dann den nächsten. Nach einer gewissen Zeit ist der Behälter schwer genug. Die Maschine schaltet sich ab und produziert kein weiteres Eis mehr. Auf die gleiche Weise schaltet sich das Per-Gen ab, sobald genügend Per-Protein hergestellt wurde.

Jeden Tag nehmen wir alle Eiswürfel aus dem Behälter und machen Smoothies für die ganze Familie. Dann stellen wir den Behälter wieder in den Kühlschrank und die Eismaschine beginnt erneut, Eiswürfel zu produzieren, bis der Behälter voll ist. Und da das „Per-Gen“ der Maschine sich nicht verändert, stellt sie jeden Tag die gleiche Menge an Eiswürfeln her. Die Zeit, die die Maschine für die Eiswürfel benötigt und wir für das Leeren des Behälters, ist immer gleich. Diesen Zeitraum kann man als einen Zyklus ansehen. Wenn dieser Zyklus einen Zeitraum von etwa 24 Stunden umfasst, wird er als zirkadiane Uhr betrachtet.

Wenn nun jeder Eiszubereiter jederzeit perfekt arbeiten würde, hätten wir alle jeden Tag identische Rhythmen. Das Problem liegt darin, dass die Art und Weise, wie Sie mit Ihrem Eisbereiter umgehen, seine Funktionsweise verändert. Wenn Sie jeden Tag nur wenige Eiswürfel entnehmen, nimmt der Prozess der Herstellung eines ganzen Behälters voller Eiswürfel einen geringeren Zeitraum in Anspruch. Wenn Sie den Behälter am Abend, während der Eisbereiter noch dabei ist, frische Eiswürfel herzustellen, erneut leeren, um einige Cocktails zu machen, bleiben der Maschine nicht mehr genügend Stunden, um den Eisbehälter bis zum Morgen wieder komplett zu füllen. Auf vergleichbare Weise unterbrechen Sie Ihre zirkadianen Rhythmen, wenn Sie bei hellem Licht wach bleiben oder bis mittags schlafen.

Ein weiteres Problem stellt sich ein, wenn Sie von Anfang an eine Maschine haben, die schlecht funktioniert, etwa in Form einer Mutation. Wenn das „Per-Gen“ der Eismaschine eine Mutation aufweist, stellt sie das Eis eventuell zu schnell oder zu langsam her. Es könnte auch sein, dass der Sensor, der der Maschine signalisiert, die Eisherstellung zu unterbrechen, defekt ist, sodass sie die Eisproduktion einstellt, obwohl der Behälter erst halb voll ist oder wenn er schon überquillt. Die Fehlfunktion der Maschine beeinflusst, wie lange sie benötigt, um eine Ladung Eiswürfel zu produzieren und den Behälter komplett zu füllen.

Jedes Organ hat eine eigene Uhr

Die Wissenschaft ging zunächst davon aus, dass es nur eine Uhr gab, die den gesamten Körper steuerte und im Gehirn saß – bis das Experiment eines Medizinstudenten diese Annahme über den Haufen warf. Jeff Plautz, der während der Promotion nur einige Jahrgänge über mir war, nahm Fruchtfliegen und fusionierte ihre Per-Gene mit einer im Dunklen leuchtenden Fluoreszenzmarkierung. Mit Zugang zu ausreichend Nahrung und Wasser leuchteten diese Fliegen grün und dimmten das Licht in einem 24-Stunden-Zyklus, auch wenn sie in einem komplett dunklen Raum gehalten wurden. Eines Tages räumte Plautz in seinem Labor auf. Er zerkleinerte einige lebende Fruchtfliegen und verwendete die einzelnen Teile – Flügel, Fühler, Beine, Hinterkörper usw. – für ein weiteres Experiment. Er hatte gehört, dass die Organe selbst nach dem Zerteilen einer Fliege noch einige Tage leben würden. Er flog für eine Woche nach Las Vegas in den Urlaub und als er zurück in sein abgedunkeltes Labor kam, stellte er fest, dass Fühler, Beine, Flügel und Hinterkörper, die komplett vom Kopf der Fliege getrennt worden waren, immer noch in einem perfekten Rhythmus glühten, genau wie eine vollständige Fliege es getan hatte. Die Organe mussten nicht mit dem Körper verbunden sein, um synchron in einem 24-Stunden-Rhythmus zu leuchten und sich abzudunkeln. Dieses Experiment belegte, dass jedes Organ eines Tieres seine eigene Uhr hat und dass diese Uhren nicht vom Gehirn gesteuert werden müssen, um zu funktionieren. Die Entdeckung von Plautz wurde von der Zeitschrift Science zu einer der zehn wichtigsten des Jahres 1997 gewählt.

Nehmen wir einmal an, der menschliche Körper sei ein Haus und jedes seiner Organe ein anderer Raum mit einer eigenen Uhr. Die Uhr im Schlafzimmer sagt Ihnen, wann Sie schlafen gehen und aufwachen sollen. Die Uhr in Ihrem Arbeitszimmer meldet, wann es Zeit ist zum Arbeiten, die Uhr in der Küche, wann Sie essen sollten, und die Uhr im Badezimmer, wann Sie …, nun, Sie wissen schon. Ich denke, Sie haben das Prinzip verstanden. Wir wissen heute, dass die Uhr in unserem Darm bestimmt, wann wir Hormone für Hunger oder Sattheit produzieren, Verdauungssaft zur Nahrungsverwertung bilden, Nahrung aufnehmen und das Darm-Mikrobiom anstoßen, um seinen Job zu erledigen und Abfallprodukte aus dem Dickdarm zu befördern. Die Uhr in der Bauchspeicheldrüse bestimmt, wann mehr Insulin produziert werden soll und wann die Produktion heruntergefahren wird. Auch die Uhren in den Muskeln, der Leber und dem Fettgewebe, das wir ansammeln, machen ihre Arbeit und sorgen für eine Feinabstimmung der Funktion des jeweiligen Organs.

Ich bin bei meinen Forschungen noch einen Schritt über die Uhrengene hinausgegangen und habe mich gefragt: Wie regulieren die Uhren den Schlafmesser im Gehirn im Vergleich zu beispielsweise der Steuerung des Stoffwechsels in der Leber? Während andere Forscher sich darauf konzentrierten, auf welche Weise sich Dutzende Uhrengene zu unterschiedlichen Tages- und Nachtzeiten im Gehirn oder der Leber an- und ausschalten, wollte ich den Bogen mit meinem Team weiter spannen und testen, welche der über 20 000 Gene in unserem Genom sich zu verschiedenen Zeiten in unterschiedlichen Organen ein- und ausschalten. Im Jahr 2002² starteten wir eine Studie und nutzten dafür die moderne Gentechnologie. Dank dieser Forschung, die immer noch läuft und die wir ständig verfeinern, entdeckten wir, dass sich in jedem Organ Tausende von Genen auf synchronisierte Weise zu verschiedenen Zeiten ein- und ausschalten.

Jedes Gen in unserem Genom hat einen zirkadianen Zyklus, wobei die einzelnen Gene unterschiedliche Zyklen haben und teilweise nur ein Organ betreffen. Das bedeutet, dass es in unserem Genom für jedes Gewebe einen verborgenen Zeitcode gibt. Obwohl jede einzelne Zelle unseres Körpers das gesamte Erbgut enthält, haben wir im Jahr 2002 bei unseren Untersuchungen herausgefunden, dass bis zu 20 Prozent der Gene zu verschiedenen Zeiten ein- oder ausgeschaltet werden können. Der Körper kann schließlich nicht alle biologischen Funktionen gleichzeitig ausführen. Noch interessanter ist, dass die 20 Prozent Gene, die für eine bestimmte Zeit im Gehirn ausgeschaltet werden, nicht die gleichen sind, die in der Leber, dem Herzen oder den Muskeln ausgeschaltet werden. Genaue Kenntnisse über die Aktivität der Gene und ihren Zeitcode machen deutlich, wie der zirkadiane Rhythmus die Zellfunktion optimiert.

Schauen wir uns also einmal an, welche Zellaktivitäten in zyklischer Weise erfolgen:

•Die Nährstoff- oder Energie-Bahnen – die Hunger- und Sättigungsbahnen der Zelle – sind zirkadian. Genau wie unser gesamter Körper hungrig ist, wenn die sofort verfügbare Energie zur Neige geht, und gesättigt, nachdem wir gegessen haben (und er nachts nicht allzu hungrig ist), verfügt auch jede Zelle in jedem Organ über einen Mechanismus, der am Tag die Tür öffnet und Nährstoffe einfließen lässt. Wenn genügend Energie aufgenommen wurde, schließt die Zelle die Tür, um eine Übersättigung zu vermeiden.

•Der Energiestoffwechsel ist zirkadian. Er beeinflusst die Zellfunktion und die Verstoffwechselung aller wichtigen Nährstoffe. Die Nutzung und Einlagerung von Kohlenhydraten, Fett oder Protein ist kein ständig ablaufender Prozess. Wenn Zucker aus dem Blut aufgenommen und zur späteren Verwendung in Fett oder Glykogen umgewandelt wird, wird gleichzeitig die Fettabbau-Funktion des Körpers stillgelegt. Erst wenn der Zucker verbraucht ist, wird der Fettabbau fortgesetzt.

•Die Wartungsmechanismen der Zelle sind zirkadian. Jede chemische Reaktion, speziell bei der Energieerzeugung der Zelle, erzeugt Abfälle in Form von reaktiven Sauerstoffspezies (auch Sauerstoffradikale genannt). Das ist vergleichbar mit Küchenfett oder Öldünsten, die aus einer heißen Pfanne aufsteigen. In der Küche reagieren wir, indem wir die Dunstabzugshaube einschalten und eine Schürze anziehen. In ganz ähnlicher Weise besitzen auch unsere Zellen einen Mechanismus, der zu bestimmten Zeiten aufräumt und sauber macht. Das schließt auch eine Entgiftung mit ein.

•Zellreparatur und Zellteilung verlaufen zirkadian. Unser Körper wird jeden Tag repariert und verjüngt. Genau wie die Rohrleitungen in unserem Haus veralten und nach einer Weile undicht werden, besitzen wir Hunderte von Kilometern an Blutgefäßen, die auf Dichtigkeit geprüft und repariert werden müssen. Auch unsere Darmschleimhaut und unsere Haut müssen täglich repariert werden, um zu verhindern, dass Bakterien, Chemikalien und Schadstoffe in unseren Körper eindringen. In jedem Organ sterben viele Zellen und müssen ersetzt werden. Das betrifft auch unsere Blutkörperchen. Diese Reparaturarbeiten in Form der Bildung von Ersatzzellen passieren nicht irgendwann, sondern zu einer speziellen Tageszeit, nämlich nachts, wenn wir schlafen.

•Die Zellkommunikation ist zirkadian. Unsere Organe müssen miteinander kommunizieren und dies geschieht in einem bestimmten Rhythmus. Wenn wir beispielsweise satt sind, wird im Fettgewebe des Körpers das Hormon Leptin produziert, das Signale ans Gehirn sendet und uns davon abhält, noch mehr zu essen. Während des Essens regen Hormone aus dem Darm die Bauchspeicheldrüse an, Insulin zu produzieren, sodass die Glukose aus der Nahrung von Leber und Muskeln aufgenommen werden kann. Dieser Austausch ist zu bestimmten Tageszeiten stärker, zu anderen schwächer.

•Die Zellsekretion ist zirkadian. Jede Zelle produziert etwas Wertvolles für Nachbarzellen oder den gesamten Körper. Folglich produziert jedes Organ etwas, das in den Blutkreislauf transportiert wird oder an ein Nachbarorgan. Die Produktion und Abgabe dieser Moleküle ist zirkadian. So stellt die Leber beispielsweise verschiedene Arten von Molekülen her, die zur Bildung von Blutgerinnseln erforderlich sind. Da die Blutgerinnungsfaktoren zirkadian sind, können wir bei sorgfältigem Messen der Blutungs- oder Verkrustungszeit einen zirkadianen Rhythmus feststellen. So kann man beispielsweise optimale Zeiten für Operationen festlegen und die Heilung beschleunigen. Unsere Schleimhäute in Nase, Darm und Lunge produzieren Schmierstoffe und diese Produktion folgt ebenfalls einem bestimmten inneren Rhythmus.

•Nahezu jeder Wirkort eines Medikaments unterliegt zirkadianen Rhythmen. Das ist eine der wichtigsten Erkenntnisse zirkadianer Forschung, speziell für Menschen, die unter chronischen Krankheiten oder Krebs leiden. Wie wir wissen, schalten sich Tausende von Genen in einem Organ zu bestimmten Zeiten ein und aus. Nehmen wir einmal an, wir könnten das Gen ansteuern, das ein Protein zur Cholesterinproduktion in der Leber herstellt. Dieses Protein folgt einem täglichen Rhythmus, indem es mehr Cholesterin am Morgen produziert und weniger am Abend. Wollten wir die Cholesterinproduktion in der Leber senken, wäre es dann nicht am besten, wenn unser Medikament das cholesterinproduzierende Protein genau dann blockieren würde, wenn es am aktivsten ist?

SCN: Der Taktgeber

Auch wenn schon länger klar war, dass Zellen untereinander kommunizieren, fragten wir uns doch, ob unsere inneren Uhren zusätzlich von Organ zu Organ miteinander in Kontakt standen. Forscher fanden einen kleinen Zellhaufen, der als Hauptuhr beziehungsweise Taktgeber dient, genau wie die Atomuhren die Taktgeber für alle anderen Uhren in der Welt sind. Diese Zellen, die gemeinsam als suprachiasmatischer Nucleus oder kurz SCN bezeichnet werden, sitzen am Hypothalamus, dem Zentrum der Hirnbasis, wo sich die Steuerzentren für Hunger, Sättigung, Schlaf, Stressreaktion, Flüssigkeitshaushalt und so weiter befinden. Die 20 000 Zellen, aus denen der SCN besteht, sind unmittelbar verbunden mit der Hypophyse, die Wachstumshormone produziert; mit den Nebennieren, die Stresshormone abgeben; mit der Schilddrüse, die Schilddrüsenhormone abgibt und mit den Keimzellen, die Fortpflanzungshormone produzieren. Der SCN ist außerdem indirekt mit der Zirbeldrüse verbunden, die das Schlafhormon Melatonin herstellt.³

Die Funktion des SCN ist so entscheidend für den täglichen Rhythmus, das bei seiner chirurgischen Entfernung, wie dies im Rahmen eines Experiments an Nagetieren durchgeführt wurde, die Tiere all ihre Rhythmen verlieren. Tatsächlich verlieren Patienten im Endstadium der Alzheimer-Krankheit, sofern der SCN ebenfalls degeneriert, jedes Zeitgefühl. Die Zeiten am Tag oder bei Nacht, wenn sie zu Bett gehen, Hunger verspüren oder Stuhlgang haben, sind völlig beliebig.

Der SCN ist die Verbindung zwischen Licht und Zeitabläufen, da er aus der Außenwelt Informationen über Licht bezieht und diese an den Rest des Körpers weitergibt. Die Melanopsin-Zellen der Netzhaut stehen in direkter Verbindung zum SCN, weshalb unsere Hauptuhr sehr empfindlich auf blaues Licht reagiert. Wenn der SCN durch blaues Licht wieder in den Takt gebracht wird, wirkt sich dies auch auf alle anderen Uhren im Hypothalamus aus: Hypophyse, Nebennieren, Zirbeldrüse usw. Die anderen Uhren im Körper, beispielsweise die Uhren von Leber und Darm, erschaffen ihre zirkadianen Rhythmen aus einer Kombination der Informationen des SCN und der Nahrung, die wir zu uns nehmen. Der Taktgeber im SCN ist verbunden mit dem Hungerzentrum im Gehirn, sodass genau genommen der SCN dem Gehirn mitteilt, wann wir hungrig sind und wann nicht. Auf diese Weise bestimmt der SCN, wann wir essen sollen, was indirekt dann wieder die Uhren von Leber, Darm, Herz und so weiter stellt.

Es gibt einen zirkadianen Rhythmus für das Trinken von Wasser, der unserer Leber und unseren Muskeln hilft, viele Aufgaben zu erledigen. Leberzellen schwellen an, wenn Sie Nahrung zu sich nehmen, um ihr eigenes Protein herzustellen (die Leber produziert das meiste Bluteiweiß). Die Zellen können nur anschwellen, indem sie Wasser aufnehmen. Aus diesem Grund hilft eine ausreichende Wasserzufuhr unseren Organen dabei, die notwendigen chemischen Reaktionen durchzuführen, um Energie bereitzustellen und die Vitalfunktionen am Laufen zu halten.

Das System ist flexibel genug, um sich innerhalb weniger Tage umzustellen, wenn Nahrung zu einer ungewohnten Zeit aufgenommen wird. Der Darm stellt sich neu ein und produziert dann wieder Verdauungssaft kurz bevor die Nahrung ankommt, und die Leberuhr bereitet sich darauf vor, die Nährstoffe zu verarbeiten, die vom Darm aufgenommen werden. Nach etwa einer Woche sind einige der Uhren im Gehirn betroffen. Sie werden neu gestellt und passen sich an die neuen Essenszeiten an. Auf diese Weise wird deutlich, in welcher Weise das Licht und unsere Essensgewohnheiten Auswirkungen auf viele dieser inneren Uhren haben.