⏰ Der Einfluss des mütterlichen circadianen Rhythmus auf die künftige Gesundheit des Kindes

Neueste Forschungen zeigen, dass die biologische Uhr einer Mutter einen Einfluss auf die nicht-genetischen Immunvariationen hat, die sie an ihre Nachkommen weitergibt. Diese Entdeckung könnte uns helfen, besser zu verstehen, warum genetisch ähnliche Individuen so unterschiedliche Anfälligkeiten gegenüber denselben Krankheitserregern aufweisen.

Dieser wissenschaftliche Fortschritt beleuchtet einen unerwarteten Faktor der Immundiversität. Er zeigt, dass tiefgreifende Unterschiede in unserer Fähigkeit, Infektionen zu bekämpfen, nicht allein durch unsere DNA oder unsere unmittelbare Umwelt bestimmt werden, sondern mit vererbten inneren Rhythmen zusammenhängen könnten. Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, führten die Forscher Experimente mit dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans durch.

Eine Entdeckung aus einem Modellorganismus

Das Forschungsteam wandte sich Caenorhabditis elegans zu, einem in der Biologie viel untersuchten Organismus. Sein Hauptvorteil liegt in der Möglichkeit, genetisch identische Populationen zu erhalten, was es erlaubt, Variationen zu isolieren, die nicht auf Vererbung zurückzuführen sind. Diese Würmer teilen auch grundlegende Immunwege mit komplexeren Tieren, was die Beobachtungen relevant macht.

Im Labor setzten die Forscher diese Würmer dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa aus. Sie beobachteten, dass die Würmer trotz genetischer Identität und einer streng identischen Umwelt sehr unterschiedliche Immunantworten und Überlebensraten gegenüber der Infektion zeigten. Diese Heterogenität war überraschend und wies auf eine Quelle der Variabilität hin, die unabhängig von klassischen Faktoren war.

Um den Ursprung dieser Unterschiede zu identifizieren, nutzten die Wissenschaftler einen Fluoreszenzmarker, um die Expression eines Immungenes, irg-5, zu verfolgen. Sie stellten fest, dass Individuen mit einem paradoxerweise höheren basalen Niveau dieses Biomarkers anfälliger für Infektionen waren. Dieser einfache Marker erwies sich als zuverlässiger Prädiktor für das künftige Infektionsrisiko.

Die zentrale Rolle der biologischen Uhr der Mutter

Die Analyse ergab, dass die Variation des basalen Niveaus des Immun-Biomarkers nicht zufällig war. Sie stand in direktem Zusammenhang mit den circadianen Rhythmen der Mutter jedes Wurms. Mit anderen Worten: Die interne biologische Uhr der Mutter beeinflusste die immunologische "Vorbereitung" ihrer Nachkommen und etablierte ein Risikoniveau, das ein Leben lang bestehen blieb.

Um diesen Zusammenhang zu bestätigen, führten die Forscher eine gezielte Hemmung der für die circadiane Uhr regulierenden Gene bei den Müttern durch. Diese Manipulation hatte zur Folge, dass die beobachteten Unterschiede in der Anfälligkeit bei ihrer Nachkommenschaft vollständig verschwanden. Dieses Experiment zeigte, dass der mütterliche circadiane Rhythmus tatsächlich die Hauptquelle der nicht-genetischen immunologischen Variabilität war.

Die Studie, die in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, legt daher nahe, dass diese Weitergabe einer zeitbezogenen Information eine evolutionäre Strategie sein könnte. In einer genetisch einheitlichen Population würde diese durch die mütterliche Uhr eingeführte Diversität die Chancen erhöhen, dass zumindest ein Teil der Individuen einer neu auftretenden Infektion widersteht und so das Überleben der Gruppe sichert.

Um mehr zu erfahren: Was ist ein circadianer Rhythmus?

Circadiane Rhythmen sind biologische Zyklen von etwa 24 Stunden, die viele Funktionen regulieren, vom Schlaf bis zur Verdauung. Sie werden von einer "zentralen Uhr" im Gehirn und "peripheren Uhren" in den Organen gesteuert. Diese Rhythmen werden durch Umweltsignale wie Licht synchronisiert, funktionieren aber auch in deren Abwesenheit weiter.

Beim Menschen wird die Störung dieser Rhythmen, etwa durch Nachtarbeit oder Jetlag, mit verschiedenen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht. Sie kann den Stoffwechsel, die Kognition und, bedeutsam, die Effizienz des Immunsystems stören. Studien zeigen, dass die Reaktion auf Impfungen oder der Schweregrad von Infektionen je nach Tageszeit variieren kann.

Diese Rhythmen sind also weit mehr als eine simple Schlafuhr. Sie bilden ein grundlegendes zeitliches Regulierungssystem, das die Funktionen des Organismus optimiert, indem es die täglichen Zyklen antizipiert. Ihre Rolle bei der Modulation der Immunabwehr ist Gegenstand eines wachsenden Forschungsfeldes, der Chronoimmunologie.