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StartseiteForschung aktuellWenn alle Signale auf Schlaf stehen09.03.2011

Wenn alle Signale auf Schlaf stehen

Mraseks Molekül-Mosaik: Adenosin

Adenosin: Körpereigener Müdemacher, der das Gehirn im Tagesverlauf überschwemmt und uns trotz noch so hohen Kaffeekonsums am Ende den Schlaf aufzwingt. Peu à peu häuft es sich tagsüber in bestimmten Gehirn-Arealen an, bindet dort an spezifische Andockstellen oder Rezeptoren und bewirken, dass uns irgendwann am Ende des Tages die Augen zufallen.

Von Volker Mrasek

Im PET-Bild sind die Adenosin-Rezeptoren (orange und rot) im Gehirn eines Probanden erkennbar . (Forschungszentrum Jülich)
Im PET-Bild sind die Adenosin-Rezeptoren (orange und rot) im Gehirn eines Probanden erkennbar . (Forschungszentrum Jülich)
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Mraseks Molekül Mosaik

Das Molekül dieser Woche heißt Adenosin. Wenn wir uns morgens erst einmal einen starken Kaffee aufbrühen oder am Nachmittag einen kräftigen Espresso - dann ist es Adenosin, das uns dazu verleitet. Das Molekül ist nämlich ein Müdemacher.

Nach und nach reichert es sich tagsüber im Gehirn an und bewirkt, dass wir uns irgendwann nicht mehr auf den Beinen halten können.

"Drei. Zwo. Eins. Start!"

Das Institut für Neurowissenschaften und Medizin im Forschungszentrum Jülich. Das Dröhnen wird von einem Positronen-Emissionstomographen produziert. Ein Proband hat den Kopf komplett in der Röhre des Großgerätes.

Der Mann hat 24 Stunden lang nicht geschlafen. Auch jetzt noch hindert ihn Andreas Matusch daran, einzunicken. So hält es der Mediziner mit allen Studienteilnehmern.

"Die müssen uns zwischen 60 und 180 Minuten Modell liegen. Wenn denen die Augen zufallen, kommt da jemand von uns und macht die wieder wach."

Der Schlafentzug ist zwingend nötig. Nur auf Querschnittsbildern übermüdeter Gehirne finden die Experimentatoren, wonach sie suchen: nach dem Schlaf steuernden Signalmolekül Adenosin.

"Das Adenosin macht tatsächlich müde. Wenn man Adenosin direkt ins Gehirn injizieren könnte, dann wäre es so, dass diejenigen, die das appliziert bekämen, sofort einschlafen würden."

Andreas Bauer, Arbeitsgruppenleiter im Jülicher Medizin-Institut und Professor für Neurologie an der Universität Düsseldorf.

Für gewöhnlich kennen wir Adenosin nur als Bauteil größerer körpereigener Moleküle. Vor allem von ATP, Adenosintriphosphat.

"ATP selbst ist sozusagen der zentrale Energiespeicher der Zellen. Und Adenosin entsteht immer dann in besonders großer Menge, wenn besonders viel Energie in der Zelle verbraucht wird."

Im Gehirn spielt das Abbauprodukt Adenosin offensichtlich eine eigenständige Rolle. Dort gibt es Proteine, die man Rezeptoren nennt und an die Adenosin spezifisch bindet. Nicht viele, wenn man morgens hellwach ist, aber um so mehr, wenn der Tag lang geworden ist.

"Diese Vermehrung der Proteine deuten wir als einen Grund dafür, warum so etwas wie Schlafdruck, also ein erhöhtes Bedürfnis, schlafen zu wollen, entsteht."

Hier kommt jetzt der Kaffee ins Spiel. Der enthält bekanntlich Koffein. Und das ist imstande, Adenosin aus seinen Rezeptoren zu verdrängen. Die beiden Stoffe sind sich nämlich in ihrer chemischen Struktur sehr ähnlich.

"Wenn man also einen Antagonisten wie Koffein zu sich nimmt, einen Gegenspieler, dann entsteht dieser Effekt, dass man eher munterer wird."

"Wir haben jetzt genau 38 Minuten gemessen. Und 1:25 sind noch übrig."

Auch wenn die Forscher inzwischen sicher sind, dass Adenosin ein potenter Müdemacher ist - als Schlafmittel eignet sich das Molekül nicht, wie Andreas Bauer bedauert. Es würde zu schnell im Körper abgebaut.

" Tatsächlich interessiert uns aber, ob man nicht künstliche Moleküle schaffen kann, die nicht so schnell abgebaut werden wie das Adenosin selbst und damit eine Chance haben, ins Gehirn zu gelangen." "

Noch sind die Wissenschaftler aber nicht so weit. Denn auch sie können natürlich nicht rund um die Uhr arbeiten. Wie war er noch gleich bei Ihnen, der Adenosin-Pegel, Herr Professor?

"Extrem hoch. Ich bin sehr müde."

Links zum Thema

Forschungszentrum Jülich: Hirnforschung für die Zukunft (PDF)
"Süddeutsche Zeitung", 07.03.07: Hirnsubstanz des Schlafes
Forschungszentrum Jülich: Institut für Neurowissenschaften und Medizin

Forschung Aktuell - Molekül der Woche <br>Deutschlandfunk-Reihe zum UN-Jahr der Chemie 2011

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