Mensen, dieren en planten: bijna allemaal hebben ze een dag-nachtritme. Maar de biologische klok van de mens komt onder druk door zijn moderne levensstijl en dat heeft nefaste gevolgen voor zijn gezondheid. Zo weet u meteen ook waarom er op 29 oktober meer verkeersongevallen zullen zijn.
De ene is een ochtendmens, de andere een avondmens. Het verschil zit voor een deel in onze genen. Een baby kent nog geen uitgesproken dag-nachtritme, wat een nachtmerrie is voor veel ouders. Maar geleidelijk aan krijgt dat ritme vorm: als kind word je vroeg wakker, als tiener raak je pas laat uit je bed, als volwassene moet je je aan de arbeidsuren aanpassen, als vijftigplusser word je weer vanzelf vroeg wakker. De biologische klok kent een ritmiek op de lange termijn.
Veel mensen zitten klem in hun voorgeprogrammeerde dag-nachtritme. Pure ochtend- of avondmensen zijn wel zeldzaam: amper 10 tot 15 procent van ons zou expliciet en levenslang in een van beide categorieën vallen. Een recente studie in The Journal of Personality and Social Psychology stelt dat er tussen je biologische klok en je persoonlijkheidskenmerken niet veel verbanden zijn te vinden. Georganiseerd levende personen met een sterke zelfdiscipline zijn meestal ochtendmensen, extraverte personen zijn doorgaans avondmensen. Maar veel verder gaat het niet.
Studies wijzen uit dat er tot twee dagen na een uurverandering iets meer hartaanvallen en beroertes geregistreerd worden
Tegen je biologische klok in moeten leven, kan nefaste gevolgen hebben voor je prestaties. Een avondmens zal niet goed functioneren als hij om 6 uur ’s ochtends moet beginnen te werken. Een onderzoek gepubliceerd in Pediatrics toont aan dat het aantal uren slaap de schoolprestaties van tieners minder beïnvloedt dan het aantal uren dat hun slaap afwijkt van de programmatie van hun biologische klok. Kinderen die tot de ochtendmensen behoren, zullen beter om kunnen met vroege schooluren dan anderen. De echte tieners, die normaal pas later wakker worden, zijn in dat systeem benadeeld.
De studie stelde dat het uur waarop veel tieners in ons schoolsysteem moeten opstaan, overeenkomt met 3 uur ’s nachts voor volwassenen. Zo goed als niemand functioneert dan behoorlijk. Toch wordt er niet ernstig overwogen om de school later te laten beginnen, want dat strookt niet met de werkuren voor volwassenen. Maar voor de prestaties van scholieren op de middelbare school zou het beter zijn.
Fruit met een klok
De biologische klok is een solide gegeven in de biologie. De meeste dieren zijn aangepast aan een verschil in dag en nacht, in licht en donker. De basismechanismen daarvan werden in de jaren 1970 en 1980 ontdekt door Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash en Michael W. Young. Dat leverde hen dit jaar de Nobelprijs voor Geneeskunde op. Die mechanismen steunen op de productie van bepaalde eiwitten, die verschilt van dag tot nacht. Ze blijven ook verrassend constant over de soortgrenzen heen.
Blauwbacteriën, die al 2,5 miljard jaar meegaan op de aarde, zouden als een van de eerste organismen een interne klok ontwikkeld hebben: ze maakten gebruik van fotosynthese en hadden dus licht nodig om te functioneren. De blauwbacteriën stelden zich bijgevolg in op het verschil tussen licht en donker. Het spreekt voor zich dat planten een sterk ontwikkeld dag-nachtritme hebben. Zelfs groenten en fruit in de supermarkt zouden dat in minimale vorm behouden.
Ook het dierenrijk past zich aan het dag-nachtritme aan. Sommige dieren zijn overdag actief, andere ’s nachts, waardoor eenzelfde biotoop twee keer gebruikt kan worden. In de poolgebieden heb je dieren die in staat zijn zich aan te passen aan een cyclus met zomermaanden zonder nacht en wintermaanden zonder dag. Sommige compenseren een hectische activiteit in de zomer met een winterslaap, andere kunnen andere omgevingsprikkels (zoals maanlicht) gebruiken om toch een min of meer normaal dag-nachtritme te handhaven.
Een studie in Open Biology illustreerde dat bijenwerksters die in een korf de koningin en de larven moeten verzorgen en zo goed als nooit het daglicht zien, 24 uur lang actief kunnen zijn terwijl hun biologische klok blijft functioneren: hun klokgenen produceren meer eiwitten overdag dan ’s nachts. Het is alsof de diertjes al klaar zijn om naar buiten te vliegen en nectar te gaan zoeken – een activiteit die ’s nachts geen zin heeft. Het resultaat toont aan dat alvast bijen in staat zijn hun activiteitspatroon tijdelijk los te koppelen van hun biologische klok. De klokgenen blijken dus niet in alle omstandigheden een dwingende werking te hebben.
Bij de mens kunnen zelfs lichte afwijkingen van ons normale biologischeklokritme gevolgen hebben. Op 28 oktober maken we weer de overgang naar de wintertijd, waarbij we onze horloges een uur terugzetten. Er is al jarenlang debat over de vraag of dat twee keer per jaar schuiven met de tijd wenselijk is, niet alleen maatschappelijk, ook voor onze gezondheid. Een overzicht van de beschikbare gegevens in Psychology Today besloot dat de shift, ondanks het feit dat het telkens maar om een uurtje gaat, niet zonder risico’s is. Er zouden zich meer werk- en verkeersongevallen voordoen na zo’n aanpassing, omdat mensen uit hun routine zijn gehaald en daardoor minder alert zijn.
Onze biologische klok is een amalgaam van genetisch gestuurde veranderingen in hormonale en andere chemische reacties op prikkels uit de omgeving. Ze is dikwijls zo delicaat afgesteld dat zelfs een tijdsverandering van één uur voor fysieke moeilijkheden kan zorgen. Het zou daarbij niet uitsluitend om effecten gekoppeld aan slaaptekort gaan. Grootschalige studies wijzen uit dat er tot twee dagen na een uurverandering iets meer hartaanvallen en beroertes geregistreerd worden.
Sinds een jaar of vijf is er ook aandacht voor een verschijnsel dat wetenschappers ‘sociale jetlag’ gedoopt hebben – een variant op de jetlag die je kunt krijgen als je van de ene tijdzone naar de andere vliegt, iets waar je lichaam dagenlang mee worstelt: de biologische klok stelt zich niet zomaar in op een nieuw ritme. Voor mensen die regelmatig tussen Europa en Noord-Amerika of Azië vliegen, kan het voortdurend druk zetten op de biologische klok ernstige gezondheidsrisico’s impliceren. Sociale jetlag is een kleine variant daarop. Het is wat er gebeurt als je in het weekend later gaat slapen en ’s morgens langer in je bed blijft liggen, om dan ’s maandags weer bruusk op je werkweekritme over te schakelen. Het zou de hoofdreden zijn waarom er ‘maandagblues’ bestaat: mensen die geïrriteerd aan de werkweek beginnen.
Een studie in het vakblad Sleep waarschuwde voor de risico’s die daaraan verbonden zijn. Elk uur verschil tussen je weekendslaappatroon en dat van de werkweek lokt een verhoging met 11 procent van het risico op ernstige hartproblemen uit. Er is ook een verhoogde kans op diabetes en overgewicht als je dat zo goed als elk weekend doet. Het morrelen aan je slaapgewoontes zou een substantieel effect op je genen hebben: bijna alle genen die met je biologische klok te maken hebben, zouden ontregeld raken als er enkele uurtjes verschil zijn tussen wat je normaal doet en wat er in het weekend gebeurt. Op die manier loop je in het weekend ook meer risico op een infectie, want infectiebestrijdende genen volgen eveneens een klok. ’s Nachts is de kans op een besmetting kleiner, dus draaien ze dan naar een lager pitje om energie te besparen.
Ploegenarbeid
De meest dramatische impact op onze biologische klok heeft de uitvinding van de elektriciteit gehad: door nachtelijke verlichting valt het onderscheid tussen dag en nacht deels weg. Zeker met de vele schermen die we nu tot vlak voor het slapengaan gebruiken, worden onze klokgenen constant overprikkeld. Mensen met nachtarbeid werken dikwijls in lichtomstandigheden die veel te helder zijn voor wat het lichaam op dat moment als normaal zou ervaren. Het switchen tussen dag- en nachtwerk voor mensen in ploegendienst kan nefast zijn voor de gezondheid. Zelfs kanker kan een component hebben die gestimuleerd wordt door afwijkingen van het biologisch ritme.
Het tijdstip waarop schoolgaande tieners moeten opstaan, komt overeen met 3 uur ’s nachts voor volwassenen
Het vakblad Science wijdde eind vorig jaar een heel dossier aan de link tussen een ontregelde biologische klok en de gezondheid. Om te beginnen raakt de productie van melatonine en andere hormonen die de slaap bevorderen in de war. Slaapproblemen zijn inherent aan ploegenarbeid, waardoor er ’s nachts meer fouten gemaakt worden dan overdag. De kans op hartproblemen en overgewicht verdubbelt, omdat de bloeddruk omhooggaat en de hormonen die de eetlust reguleren – een mens eet ’s nachts doorgaans niet – de kluts kwijt zijn. Mensen die in ploegen werken, lopen meer kans op de ontwikkeling van ziekelijk overgewicht dan gemiddeld. Experimenten met muizen wijzen uit dat diertjes met exact hetzelfde dieet toch 50 procent verschil in lichaamsgewicht kunnen krijgen, louter door de ene groep op een normaal tijdstip te voeden (bij muizen is dat ’s nachts) en de andere alleen overdag eten te geven. Mensen die veel nachtwerk doen, zouden ook gemakkelijker neurologische problemen ontwikkelen.
Wetenschappers weten nu dat zo goed als alle organen en zelfs individuele cellen in ons lichaam een biologisch klokje hebben. Dat wordt gestuurd door tientallen genen, die nog niet allemaal ontdekt zijn, laat staan dat we weten wat ze doen. Een aantal van die genen bestaat al zo lang dat bijna alle dieren erover beschikken – extra bewijs voor het feit dat er al vroeg in de evolutie van het leven een dag-nachtritme opgedoken is. Er is wel een hoofdklok in onze hersenen: een bundeltje van enkele tienduizenden cellen in de suprachiasmatische nucleus van de hypothalamus. Die staat rechtstreeks onder invloed van lichtprikkels uit het oog en stuurt op zijn beurt de activiteit van duizenden genen, zodat heel ons lichaam op vergelijkbare wijze reageert op cyclische omgevingsprikkels.
De hoofdklok functioneert op identieke wijze voor dagactieve en nachtactieve soorten. Wetenschappers ontrafelden in Nature Communications een mechanisme waarmee de centrale klok in de hersenen andere klokken aanstuurt. Speciale klokgevoelige zenuwcellen verzorgen rechtstreekse lijnen tussen de grote klok en de kleinere klokken. Ze produceren korte eiwitten die de boodschappen van de ene klok naar de andere overbrengen. Intense communicatie is cruciaal voor een optimaal functioneren.
Er zijn uiteraard individuele verschillen in de werking van de klokgenen.Sommige mensen krijgen zware migraineaanvallen van stressprikkels, terwijl andere daarvan gespaard blijven. Dat kan verklaard worden door de verschillende samenstelling van de genen, die ook verschillen in de eiwitproductie veroorzaakt. De eiwitten bepalen de hevigheid van de reactie op de stressprikkels.
In Current Biology verscheen een interessant antwoord op de vraag hoe je een ontregelde biologische klok het best kunt resetten naar een natuurlijker ritme: ga een weekje kamperen! Na een week in de vrije natuur is de biologische klok van de meeste mensen zo aangepast dat ze spontaan wakker worden bij zonsopgang en vroeger gaan slapen dan thuis. Op kampeerplekken in de natuur worden wij opnieuw de dieren die we tot enkele eeuwen geleden waren: vroeg uit de veren en vroeg er weer in.
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier
