Melatonin hat beim Menschen viele unterschiedliche Funktionen. Die komplexen Wirkungsweisen reichen vom lokalen Radikalfänger bis hin zum endokrinen rezeptor-abhängigen Modulator von Schlaf, circadianen Rhythmen, Körpertempertatur und dem Immunsystem. Die Hauptquelle des Melatonins, welches durch die Blutbahn transportiert wird, ist die Zirbeldrüse. Aber auch in vielen anderen Geweben des Körpers wird Melatonin hergestellt, vorallem in der Magenschleimhaut gibt es grosse Mengen davon. In den letzten Jahren wurde Melatoin als Wirkstoff im klinischen Setting wieder entdeckt.

Menschen regulieren die Körperkerntemparatur (Gehirntempartur) innerhalb eines knappen Bereichs um 36.5 °C. Die Interaktion zwischen Wärmeproduktion im Innern (innere Organe und Muskeln) und Wärmbeableitung an der Schale (Haut) ist fein orchestriert und ein stabiler circadianer Rhythmus mit einer Amplitude von etwa 0.5 °C der Körperkerntemperatur ist messbar. Am Abend signalisieren das Einsetzen der Melatoninausschüttung ab der Abenddämmerung (Dim Light Melatonin Onset=DLMO) und eine Abnahme der Körperkerntemperatur die Öffnung des Schlaffensters. Der Körper ist nun bereit für die Hauptschlafphase. Die meisten Menschen gehen zu diesem Zeitpunkt ins Bett und halten ihren Nachtschlaf.

Melatonin interagiert mit den neuronalen Strukturen im Gehirn, welche für die Temperaturregulation zuständig sind. Im Hypothalamus und anderen Hirnregionen sorgt Melatonin dafür, dass der Körper auf Temperaturabgabe umstellt und die Körperkerntemperatur auf niedrigerem Niveau stabilisiert wird. Und speziell in der Haut der Hände und Füsse steigert Melatonin die Durchblutung. Dieses Phänomen ist gut bekannt als sogenannte «Schlafwärme», welche von Schläfrigkeit begleitet wird und das baldige Einschlafen anzeigt. All diese Änderungen sind wesentliche Bestandteile der Schlafregulation.

AKTUELLER STAND

Dies ist ein Grundlagenforschungsprojekt. Funktionelle MRI-Verfahren ermöglichen es uns, die Tätigkeit des menschliche Gehirns, oder präziser neuronalen Netzewerke zu beobachten. Wir möchten herausfinden, ob Melatonin auf die temperaturregulierenden Hirnstrukturen bei der Verarbeitung von äusseren Kältereizen einen Einfluss hat. Und zweitens interessiert uns der Einfluss von Melatonin auf die funktionalen neuronalen Netzwerke des Default Mode Networks (DMN).

Das Projekt wird vom UPK Forschungs Förderungsfonds (UPK FFF) finanziert.

MITARBEITENDE

Studiendesign: Martin Meyer, Kurt Kräuchi (Chronobiologie), Claudia Lenz (Neuropsychiatrie), Stefano Magon (MIAG)

MSc Student: Romeo Hagemann

KOLLABORATIONEN

(Intrainstitutionell)

Prof. Stefan Borgwardt, Department of Neuropsychiatry, University of Basel, Switzerland

Link: https://neuropsychiatry.unibas.ch/en/home/

Prof. Dr. phil. Oliver Bieri Paravicini and Dr. Francesco Santini, Department of Radiological Physics, University Hospital Basel, Switzerland

Link: https://www.unispital-basel.ch/ueber-uns/bereiche/medizinische-querschnittsfunktionen/kliniken-institute-abteilungen/departement-radiologie/kliniken-institute/klinik-fuer-radiologie-und-nuklearmedizin/ueber-uns/abteilungen-und-aussenstellen/radiologische-physik/

(Interinstitutionell)

Prof. Hans-Peter Landolt, Chronobiology and Sleep Research group, Institute of Pharmacology and Toxicology, University of Zürich, Switzerland

Link: https://www.pharma.uzh.ch/en/research/chronobiology/areas/chronobiology.html

PUBLIKATIONEN

Physiol Behav. 2015 Oct 1;149:203-11. doi: 10.1016/j.physbeh.2015.06.014. Epub 2015 Jun 11.

Daytime variation in ambient temperature affects skin temperatures and blood pressure: Ambulatory winter/summer comparison in healthy young women.

Martinez-Nicolas A, Meyer M, Hunkler S, Madrid JA, Rol MA, Meyer AH, Schötzau A, Orgül S, Kräuchi K.