Der Körper hat eine innere Uhr, die verschiedene physiologische Prozesse in 24-Stunden-Zyklen oszillieren lässt, die so genannten zirkadianen Rhythmen, zu denen auch die täglichen Veränderungen der Schläfrigkeit gehören. Licht ist der stärkste umweltbedingte Zeitgeber, der die innere 24-Stunden-Uhr des Körpers zurücksetzt. Melatonin ist ein Hormon, das nachts im Gehirn produziert wird und diese Körperuhr reguliert. Lichtexposition vor dem Schlafengehen kann die Schlafqualität beeinträchtigen, da die Produktion des Hormons unterdrückt wird. Das Forschungsteam wollte die Verbindung zwischen dem physiologischen Prozess, der es unserer inneren Körperuhr ermöglicht, sich mit externen Zeitangaben (d. h. Tag und Nacht) zu synchronisieren – der so genannten zirkadianen Phasenumstellung – und der Unterdrückung von Melatonin erforschen.
Die Unterdrückung von Melatonin und die zirkadiane Phasenumstellung sind häufig miteinander korreliert, so dass ein hohes Maß an Melatoninunterdrückung mit großen Verschiebungen der Körperuhr verbunden sein kann. Diese Assoziation zwischen den beiden Reaktionen wurde häufig als funktionelle Beziehung angenommen, was dazu führte, dass die eine als Ersatzmaß für die andere verwendet werden konnte. Die Rückstellung der zirkadianen Phase ist schwieriger zu messen als die Melatoninunterdrückung, so dass letztere häufig zur Bewertung der durch nächtliche Lichtexposition verursachten Störung der Körperuhr verwendet wurde. Diese Forschung hat jedoch ergeben, dass das Ausmaß der Verschiebung der inneren Körperuhr funktionell unabhängig von der Melatoninsuppression ist. Dies lässt Zweifel an der Verwendung der Melatoninunterdrückung als Stellvertreter für die Umstellung der zirkadianen Phase aufkommen. Diese Erkenntnisse können die künftige Forschung zur Verbesserung der Behandlung von Depressionen und Schlafstörungen bei Schichtarbeit beeinflussen.
Die Forscher untersuchten den Zusammenhang zwischen Melatoninsuppression und zirkadianer Phasenumstellung bei Teilnehmern, die entweder kontinuierlich oder intermittierend hellem Licht in der Nacht ausgesetzt waren. Bei diesem Forschungsverfahren absolvierte jeder Teilnehmer eine 9- bis 10-tägige stationäre Studie im Brigham and Women’s Hospital, Boston, unter streng kontrollierten Laborbedingungen mit strenger Kontrolle der Schlaf-/Wach-, Aktivitäts- und Licht-/Dunkelzeitpläne. Es wurde festgestellt, dass intermittierende Expositionsmuster signifikante Phasenverschiebungen mit unverhältnismäßig geringer Melatoninsuppression aufweisen. Darüber hinaus löste jeder einzelne intermittierende helle Lichtimpuls ein ähnliches Ausmaß an Melatoninsuppression aus, schien aber keine gleich große Phasenverschiebung zu verursachen.
Trotz der Ergebnisse dieser Studie, die auf eine funktionelle Unabhängigkeit der zirkadianen Phasenumstellung und der Melatoninsuppression bei nächtlicher Lichtexposition hindeuten, sind die Schlussfolgerungen der Studie möglicherweise durch die begrenzte Stichprobengröße in jeder Lichtexpositionsbedingung eingeschränkt.
Dr. Shadab Rahman, der Erstautor der Studie, ist von den Ergebnissen seines Teams begeistert und freut sich darauf, die neuen Möglichkeiten zu erforschen, die sie eröffnet haben:
„Insgesamt deuten unsere Daten darauf hin, dass die Melatoninunterdrückung und die Phasenumstellung manchmal korreliert sind, aber letztendlich durch separate neurophysiologische Prozesse reguliert werden. Daher ist die Melatoninsuppression kein zuverlässiges Surrogat für die Phasenumstellung. Dies ist ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von Lichttherapien für Menschen, die unter schlechter Schlafqualität und einer Störung der biologischen Uhr leiden, wie z. B. Schichtarbeiter, oder bei Erkrankungen wie Depressionen. Es sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Lichttherapieprotokolle für die Behandlung zu optimieren.“