Na een vliegreis van zeven uur vanaf New York land je op Schiphol. Het tijdsverschil is zes uur, en het is 23.00 uur. Maar jouw klok zou 17.00 uur moeten aangeven.
Al is het donker, je hebt nog lang geen zin om te slapen. Je reist door naar huis en je neemt om 1.00 uur ’s nachts een pil die je lichaam laat weten dat het tijd is om moe te zijn. Na acht uur slapen word je om 9.00 uur ’s ochtends fris en uitgerust wakker, zonder de symptomen die er anders een slechte dag van zouden maken.
Een jetlag is een tijdverschuiving in het brein die het risico op onder meer depressie kan verhogen, bijvoorbeeld als je veel en ver vliegt.
Hoewel het bovenstaande scenario nog geen realiteit is, kan dat veranderen als het aan de wetenschappers ligt die achter de geheimen van het bioritme proberen te komen.
Een van hen is Martin Fredensborg Rath, promovendus aan de universiteit van Kopenhagen.
De Deen doet al ruim tien jaar onderzoek naar het bioritme in de hersenen en heeft samen met collega’s in het blad Neuroendocrinology aangetoond dat de klok in de hersenen wordt aangestuurd door het stresshormoon cortisol.
Met deze kennis kunnen we achterhalen of het hormonale stelsel het bioritme kan aansturen, onder meer door de chaos die gepaard gaat met lange vluchten te verhelpen.
Bioritmecentrum stuurt je klok aan
Licht reguleert je biotritme via een fotosensitieve cel in het oog. Die cel stuurt signalen naar de nucleus suprachiasmaticus (SCN) in de hersenen, die een ritme van circa 24 uur aanhoudt. De SCN signaleert ook dat er melatonine nodig is als het donker wordt.
De SCN reguleert het bioritme en zorgt ervoor dat je lichaam overdag warmer is dan ’s nachts. De SCN draagt ook je bijnieren op om op bepaalde momenten van het etmaal cortisol aan te maken.
Via het stresshormoon cortisol, dat in de bijnieren wordt aangemaakt, bericht de SCN de centra voor intellectuele functies (hersenschors) en fijne motoriek (kleine hersenen) dat het rusttijd is.
Via het ruggenmerg geeft de SCN de pijnappelklier het bevel de signaalstof serotonine om te zetten in melatonine om je slaperig te maken.
Storing in bioklok in je hersenen
Een jetlag treedt op wanneer een vliegreis storing veroorzaakt in het bioritmesysteem in het brein, de nucleus suprachiasmaticus (SCN), zeg maar de klok in je hersenen.
De SCN stelt zelf je 24-uursritme bij, ook als je lange tijd in het donker zit – zoals mensen boven de poolcirkel, die in de winter geen sprankje zon zien.
Maar licht en donker beïnvloeden de SCN, die berichten naar de rest van het lichaam stuurt om het energieverbruik te regelen – licht helpt je om de klok precies gelijk te zetten.
Als je over de Atlantische Oceaan vliegt, zal niet alleen het licht op de plaats van vertrek en aankomst verschillen, je bioklok zal ook in conflict komen met de omgeving.
Want die staat nog op New York, terwijl het licht op Schiphol je een heel andere boodschap geeft.
Door dit conflict draaien de circa 20.000 neuronen in de bioklok van je hersenen overuren om je 24-uursritme weer in de pas te laten lopen met je reisbestemming – een proces dat langer duurt dan de vlucht zelf.
Martin Fredensborg Rath legt uit dat de jetlag pas met het vliegverkeer is ontstaan, want per vliegtuig reizen we sneller door de tijdzones dan ons dag- en nachtritme is gewend.
Daarom raden wetenschappers aan om het slaap-waakritme al voor vertrek te verschuiven in de richting van de tijd op je bestemming.
Zo kun je je hersenen afstellen op het nieuwe slaap-waakritme door eerder op te staan en licht in je ogen te laten vallen dan normaal. ’s Avonds kan het medicijn melatonine je hersenen vertellen dat het tijd is om te gaan slapen en je op die manier aan een nieuw dag- en nachtritme helpen.
Melatonine is een hormoon dat zich van nature vormt als het donker wordt en je aan het eind van de dag slaperig maakt.
Pil verandert slaap-waakritme
Al eerder hebben wetenschappers de zenuwcellen in de bioklok beïnvloed en zo het slaap-waakritme veranderd. Daardoor ontstond het idee om een pil te maken die dit ritme kan reguleren.
Uit ander onderzoek blijkt dat de sleutel tot het veranderen van het bioritme te vinden is in speciaal erfelijk materiaal in de zenuwcellen, de zogeheten klokgenen, die bijvoorbeeld in de bioklok van de hersenen (SCN), de kleine hersenen en de hersenschors zetelen.
Maar tot voor kort wisten wetenschappers niet hoe de bioklok het ritme van de kleine hersenen en de hersenschors reguleert, omdat die niet door zenuwcellen met elkaar verbonden zijn.
Maar eerder had Martin Fredensborg Rath waargenomen dat de klokgenen actief waren in de hersenen terwijl het hormoon cortisol aanwezig was, en daarom testte hij in een rattenproef of er een verband was.
Ratten slapen overdag en zijn ’s nachts actief, maar verder werkt hun 24-uursritme hetzelfde als bij mensen. Door een gat in de schedel van de ratten te boren konden de onderzoekers een elektrode in de bioklok, de SCN, aanbrengen.
De elektrode verwarmde het hersenweefsel en vernietigde daarmee de bioklok van de hersenen.
Zo verdween het ritme van de dieren, waarna ze sliepen, ontwaakten en aten op willekeurige tijden en niet volgens een vast 24-uursritme. De lichaamstemperatuur en hormoonproductie werden ook constanter naarmate het ritme van de klokgenen in de hersenen verdween.
DNA van bioritme gevonden bij ratten
Een verandering van het bioritme moeten we zoeken in een bepaald deel van het erfelijk materiaal: de ‘klokgenen’. Rattenproeven wijzen uit dat het stresshormoon cortisol daarbij een rol speelt.
Bioritme wordt verstoord
Onderzoekers wissen het bioritme door een gat in de rattenschedel te boren, waarin ze een elektrode aanbrengen. Die verwarmt het hersenweefsel, wat de bioklok in de SCN om zeep helpt. Het ontwaken, eten en slapen gebeurt daarna op willekeurige momenten van de dag.
Pomp wordt ingebracht
Om een nieuw bioritme te kunnen laten ontstaan brengen de onderzoekers een pompje in de nek van de rat in. Dit geeft op vaste momenten van het etmaal een dosis van het hormoon corticosteron af. Dit komt overeen met cortisol bij mensen.
Signaal wordt hersteld
De communicatie met de klokgenen in de kleine hersenen herstelt zich, maar het bioritme wijkt na een cyclus van 24 uur nog steeds af van dat bij normale ratten. De laatste fase moet dus nog nader onderzocht worden.
Depressie lijkt op jetlag
Vervolgens plaatsten de wetenschappers een speciale programmeerbare micropomp, die meestal wordt gebruikt om medicatie te doseren, onder de huid.
Daarmee zorgden ze ervoor dat de ratten steeds met precieze tussenpozen een dosis corticosteron kregen in een terugkerend ritme van exact 24 uur.
Corticosteron, dat vergelijkbaar is met het hormoon cortisol bij mensen, fungeerde dus als een communicatiekanaal tussen de SCN van de hersenen en de kleine hersenen, die daardoor steeds aan de weet kwamen welk moment van de dag het was.
De onderzoekers registreerden nu weer ritmische activiteit in de klokgenen in de kleine hersenen, maar de ratten kregen niet het slaap-waakritme terug dat ze anders zouden hebben, dus dat wil Fredensborg Rath nog nader onderzoeken.
Om ethische redenen zijn dergelijke experimenten niet op levende mensen uitgevoerd. Maar toen de wetenschappers in 2013 de activiteit van klokgenen maten bij overleden depressieve patiënten, bleek dat hun hersenen zich in een andere tijdzone bevonden – ze hadden dus de symptomen van een jetlag.
2-5 milligram melatonine voor het slapen helpt volgens onderzoekers het dag- en nachtritme te herstellen.
Deze ontdekking is zo interessant omdat veruit de meeste mensen met een depressie volgens het Kopenhaagse team ook last van slaapproblemen hebben.
Later onderzoek duidt er zelfs op dat een veranderd dag- en nachtritme een oorzaak is van depressie.
‘Vorig jaar voerden we een experiment uit waarbij we een aantal klokgenen in de hersenschors van muizen uitzetten, waarna ze symptomen van een depressie kregen.
Dit kan erop duiden dat een veranderd bioritme ziektesymptomen kan veroorzaken,’ vertelt Martin Fredensborg Rath.
Het proces kan echter niet worden teruggedraaid naar de normale toestand. Het DNA voor de klokgenen kan wel verwijderd worden, maar wetenschappers hebben geen instrumenten om ze terug te zetten.
Dus de signalen zullen voortaan kunstmatig met een micropomp moeten worden verzonden.
Melatonine kan helpen
De depressieve muizen reageerden op een jetlag niet anders dan normale muizen. Toen de wetenschappers de depressieve muizen blootstelden aan het licht dat ze zouden ervaren aan de andere kant van de Atlantische Oceaan, pasten ze zich net zoals gewone muizen aan.
Volgens Fredensborg Rath reageerden de depressieve muizen normaal doordat alleen de klokgenen in de hersenschors waren uitgeschakeld, en niet de klokgenen in de SCN, die het slaap-waakritme regelt.
Drie manieren om van je jetlag af te komen
Neem melatoninepillen
Het meest beproefde middel om een jetlag te beperken is melatonine. Volgens onderzoeken volstaat 2 à 5 milligram melatonine om het lichaam weer in balans te brengen.
Verander het lichtritme
Als je het lichtniveau aanpast aan de tijdzone van je bestemming, stelt je inwendige klok zich in op de nieuwe tijd en maak je op basis daarvan melatonine aan.
Wees fysiek actief
We weten steeds beter hoe beweging (waarbij de neurotransmitter serotonine vrijkomt) de pijnappelklier in de hersenen aanzet tot het produceren van melatonine.
Hierna wil Martin Fredensborg Rath onderzoeken hoe cortisol de klokgenen in de hersenschors beïnvloedt om de interactie tussen het zenuwstelsel en de hormonen in de hersenen beter te begrijpen en op lange termijn zowel luchtreizigers als ernstig depressieve patiënten te helpen.
En wie weet komt er wel een pil die je door je overzeese vakantie heen sleept en je van een zware depressie kan genezen.
‘Hoe meer we weten over het systeem dat ons bioritme regelt, des te makkelijker we therapieën kunnen vinden voor ziekten die te wijten zijn aan een verstoord ritme.
Nu kunnen we de functies van delen van het bioritme beter onderscheiden en weten we hoe we melatonine kunnen gebruiken om dit ritme beter te resetten,’ aldus de Deen.
Sommige vragen staan echter nog open. Zo hebben avondmensen – in tegenstelling tot ochtendmensen – vaak een verschoven slaap-waakritme.
Het ligt voor de hand om aan te nemen dat ze dan ook meer risico op depressiviteit hebben, maar of dat daadwerkelijk zo is, kunnen de wetenschappers op dit moment nog niet zeggen.