Nucleus suprachiasmaticus

Der Nucleus suprachiasmaticus ist der Hauptzeitgeber der inneren Uhr des Menschen, der einen endogenen zirkadianen Rhythmus generiert. Seine Funktion wird über das Erkennen von Hell und Dunkel über Afferenzen von Melanopsin-haltigen Ganglienzellen der Retina moduliert. Sie nutzen als Nervenbahn den Tractus retinohypothalamicus aus dem Chiasma opticum. Efferent ist er mit dem Septum, Corpus mamillare und den Nuclei habenulae verbunden. Andere Fasern aus dem Nucleus suprachiasmaticus projizieren über den Nucleus paraventricularis, das Rückenmark, das Ganglion cervicale superius und den Plexus caroticus internus verlaufend zur Glandula pinealis. Auf diese Art wird dort die Melatoninausschüttung reguliert.

Eine Zerstörung dieses Kerngebietes führt zu einer Aufhebung der zirkadianen Rhythmik.

Grundlage für den zellulären Schrittmacherprozess im Nucleus suprachiasmaticus ist eine rhythmische Transkription von Genen wie beispielsweise PER. PER wird durch Transkriptionsfaktoren wie CLOCK reguliert. Nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung hemmt PER diese Transkriptionsfaktoren, wenn es in den Zellkern importiert wird. Dadurch wird PER in einer etwa 25-stündigen Periode oszillierend exprimiert.

PER reguliert Kationenkanäle und Ryanodinrezeptoren (RyR2), so dass die zirkadiane Expression des PER-Gens zu einer rhythmischen Veränderung der elektrischen Erregbarkeit der Neurone des Nucleus suprachiasmaticus führt.

Durch die etwa 25-stündige Periodik des Nucleus suprachiasmaticus ergeben sich vor allem bei Flugreisen in West-Ost-Richtung Schwierigkeiten bei der Resynchronisation der zirkadianen Rhythmik. Das entsprechende Krankheitsbild ist unter dem Namen Jetlag bekannt. Ein Jetlag geht üblicherweise mit Übelkeit sowie Schlaf- und Konzentrationsstörungen einher. Pro Stunde Zeitverschiebung benötigt die Rhythmussynchronisation etwa einen Tag. Eine Flugreise in Ost-West-Richtung, die den Tag künstlich verlängert, ist weniger problematisch, da der Eigenrhythmus des Nucleus suprachiasmaticus auch länger als ein normaler Tag ist.

Bei vollständig erblindeten Menschen ergibt sich die sogenannte Non-24-Schlafstörung. Dabei erhält der Nucleus suprachiasmaticus keine regulierenden retinalen Informationen und kann nicht mit dem Tageslicht synchronisiert werden. Die Rhythmogenese läuft folglich nur noch nach dem endogenen Rhythmus. Die Non-24-Schlafstörung kann auch bei sehenden Menschen auftreten, wenn die tägliche Synchronisation anderweitig gestört ist.