Welchen Einfluss hat Schlaf auf unsere Epigenetik?

Wusstest du, dass Schlaf deine Epigenetik beeinflussen kann? Über die Aktivität von Genen und die Bildung von epigenetischen Markierungen wie Methylierung und Acetylierung von Histonen wird unsere Epigenetik verändert. In einigen Studien wurden auch der Einfluss von Schlafmangel auf die innere Uhr und somit auf unsere Gene, die für unsere zirkadiane Uhr verantwortlich sind, festgestellt.

Der zirkadiane Rhythmus

Jeder lebende Organismus auf der Erde folgt einem ca. 24 h Stunden Takt, auch als Zirkadianer Rhythmus bekannt. Dieser wird durch die Rotation der Erde um ihre eigene Achse verursacht, steuert Tag und Nacht und beeinflusst sowohl das Verhalten von Tieren, uns Menschen als auch von Pflanzen. Dieser Rhythmus wird durch eine innere Uhr im Körper reguliert und ist bemerkbar durch die periodischen Veränderungen in folgenden biologische Funktionen: 

• Die Körpertemperatur steigt während des Tages an und sinkt in der Nacht ab.
• Die Melatoninproduktion steigt in der Nacht an, was uns müde macht und uns dabei hilft einzuschlafen.
• Cortisol – unser Stresshormon, das morgens den höchsten Level erreicht – hilft uns, über den Tag aktiv und wach zu bleiben.
• Der Appetit verändert sich im Laufe des Tages. Menschen haben in der Regel in den frühen Abendstunden mehr Hunger und in den frühen Morgenstunden weniger Hunger.

Wir Menschen sind darauf programmiert, nachts zu schlafen und tagsüber wach zu sein. Eine Störung von diesem zirkadianen Rhythmus kann laut aktueller Studienlage zu:

• Schlafstörungen
• Stimmungsschwankungen
• Lernschwierigkeiten
• Schwierigkeiten, den Fokus zu halten
• Gewichtszunahme
• chronischen Krankheiten
• anderen gesundheitlichen Problemen 

führen. Studien zeigen, dass bereits eine Nacht ohne Schlaf das epigenetische und transkriptionelle Profil der für die zirkadiane Uhr wichtigen Gene im Schlüsselgewebe des Stoffwechsels verändern kann. (1)

Wir wissen nun, dass wir in der Nacht schlafen sollten, doch welche Prozesse laufen während dem Schlafen ab?

Was geschieht im Schlaf?

Im Schlaf laufen verschiedene Prozesse im Körper und im Gehirn ab. Der Körper entspannt sich und die Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck sinken. Das Gehirn durchläuft verschiedene Schlafzyklen, wie zum Beispiel den leichten Schlaf, Tiefschlaf und REM-Schlaf (Rapid Eye Movement). In diesen Zyklen werden Erinnerungen verarbeitet, die Muskeln erholen sich und das Hormongleichgewicht wird reguliert. 

Leichter Schlaf

Im leichten Schlaf, auch als Non-REM-Schlaf (NREM) bezeichnet, treten verschiedene Veränderungen im Körper auf. Der Herzschlag und die Atmung werden langsamer, die Muskeln entspannen sich und die Körpertemperatur sinkt. Es findet ein Boxenstopp des Körpers statt, in dem Gewebe repariert und Energiereserven aufgefüllt werden. Im leichten Schlaf findet auch eine Art von Gedächtnisverarbeitung statt, bei der Erinnerungen und gelerntes Wissen organisiert und in langfristige Speicher übertragen werden.

Tiefschlaf

Im Tiefschlaf, auch als Slow-Wave-Sleep (SWS) oder Non-REM-Tiefschlaf bezeichnet, treten noch tiefere Veränderungen im Körper auf, als im leichten Schlaf. Der Herzschlag und die Atmung werden noch langsamer, die Muskeln entspannen sich noch mehr und die Körpertemperatur sinkt noch weiter. Es finden intensive Reparaturarbeiten des Körpers statt, indem Gewebe repariert und Energiereserven aufgefüllt werden. Es werden auch Hormone freigesetzt, die das Wachstum und die Heilungsprozesse des Körpers unterstützen. Im Tiefschlaf ist es schwieriger, auf äußere Reize zu reagieren. Außerdem fällt es uns schwerer, uns an unsere Träume zu erinnern.

REM-Schlaf

Im REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) treten verschiedene Veränderungen im Körper auf, die sich von denen im NREM-Schlaf unterscheiden. Der Herzschlag und die Atmung werden schneller und unregelmäßiger, die Muskeln entspannen sich, aber die Körpertemperatur bleibt stabil. Der REM-Schlaf ist auch durch schnelle Augenbewegungen und Traumtätigkeit gekennzeichnet. Im REM-Schlaf findet eine intensive Gedächtnisverarbeitung statt, bei der Erinnerungen und gelerntes Wissen organisiert und in langfristige Speicher übertragen werden. Es werden auch Hormone freigesetzt, die das Lernen und die Gedächtnisbildung unterstützen. 

Wie sind die Schlafphasen über die Nacht verteilt?

Das Verhältnis der Schlafphasen zueinander variiert von Person zu Person und kann sich im Laufe des Lebens verändern. Im Durchschnitt verbringen wir jedoch etwa 50-60% der Schlafzeit in der leichten Schlafphase (NREM-Phase), 25-30% in der tiefen Schlafphase (NREM-Phase) und 15-20% in der REM-Schlafphase.

Die NREM-Phasen sind unterteilt in 3 Stufen. Während die Tiefschlafphase, also die NREM Phase 3 und 4, für die körperliche Erholung verantwortlich ist, dient die leichte Schlafphase, also NREM Phase 1 und 2, der mentale Erholung.

Die REM-Schlafphase ist die Phase, in der die meisten Träume stattfinden und in der das Gehirn am aktivsten ist. Sie tritt in der Regel alle 90 Minuten auf und dauert etwa 20-25 Minuten. Ihr Anteil wird zum Morgen hin immer größer, weswegen wir uns beim Aufwachen vor allem an die morgendlichen Träume erinnern.

Es ist wichtig zu beachten, dass eine ausgewogene Verteilung der Schlafphasen nicht nur für die mentale und körperliche Erholung, sondern auch für die allgemeine Gesundheit von großer Bedeutung ist. Wenn du deine Schlafqualität und ausgewogenen Schlafphasen verbessern möchtest, empfehlen wir dir, deine Schlafdauer anzupassen. Erwachsene sollten zwischen 7 und 8 Stunden pro Nacht schlafen. Eine gute Schlafqualität ist gekennzeichnet von pronlemlosem Einschlafen und wenigen oder keinen Unterbrechungen während der Nacht. Du fühlst dich am Morgen erfrischt und ausgeruht. Für viele Menschen ist es schwierig, eine gute Schlafqualität aufrechtzuerhalten. Doch was sind die Folgen?

Wie wirkt sich Schlafmangel auf unsere Epigenetik aus?

Schlaf beeinflusst unsere Epigenetik, da sie über die Bildung von epigenetischen Markierungen die Aktivität von Genen verändert. Dies kann unterschiedliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben. 

Durch Schlafmangel können Entzündungswerte und Entzündungsreaktionen im Körper steigen, auch unser Immunsystem kann beeinträchtigt werden. Eine weitere besorgniserregende Auswirkung von zu wenig Schlaf sind herabgesetzte kognitive Funktionen, eine schlechtere Lernfähigkeit und Gedächtnisprobleme. Auch das Risiko für neurologische Erkrankungen steigt. Vielleicht hast du es selbst erlebt, nach einer schlaflosen Nacht ist das Energieniveau viel niedriger als an Tagen mit ausreichendem und erholsamen Schlaf. Dies liegt an der verringerten ATP (Energiemolekül) Produktion in unseren Mitochondrien. Wusstest du, dass bereits nach einer durchzechten Nacht der Körper vermehrt Fett speichert und die Muskelproduktion abbaut? Möchtest du all diese negativen Auswirkungen besser verstehen?

Die Forschung hat sich in den letzten Jahren sehr intensiv mit der Auswirkung von Schlafentzug auf unsere Epigenetik auseinandergesetzt. Selbst wenn in vielen Bereichen weitere Studien relevant sind und auch einige Studien an Nagern nicht direkt auf den Menschen übertragen werden können, zeigen die Ergebnisse ganz klar in eine Richtung:

Chronischer sowie auch schon einmaliger Schlafentzug haben eine verheerende Auswirkung auf unsere Leistungsfähigkeit, Wohlbefinden und unsere Gesundheit. Darum ist ausreichender und effizienter Schlaf ein wichtiger Baustein in unserer Ausbildung zum Epigentik-Coach. Wie kann nun das Wissen aus den Studien positiv in den Alltag integriert werden, sprich wie beginne ich an der Stellschraube Schlaf zu drehen? Ein guter Start ist, an der eigenen Schlafhygiene zu arbeiten.

Schlafhygiene

Gewohnheiten und Verhaltensweisen, die dazu beitragen können, einen gesunden und erholsamen Schlaf zu fördern, nennen wir Schlafhygiene. Zu Beginn haben wir gute Neuigkeiten: Das Einführen einer Schlafhygiene kann bereits nach zwei Wochen zu positiven Effekten in Bezug auf dein Wohlbefinden, deine Leistungsfähigkeit und deine Gesundheit führen.

Denn eine finnische Studie aus Helsinki lässt alle Nachteulen und “Wenigschläfer” aufatmen. Die in der Studie teilnehmenden Schichtarbeiter konnten sich bereits nach 14 Tagen Urlaub erholen. Schon zwei Wochen Ausschlafen im gesunden Rhythmus konnte die Epigenetik mancher Betroffenen normalisieren. (2)

Folgende Punkte sind zur Schlafhygiene besonders relevant:

• Ein regelmäßiger Schlaf-Wach-Rhythmus: Versuche, jeden Tag ungefähr zur gleichen Zeit ins Bett zu gehen und aufzustehen, auch an Wochenenden.
• Die Schlafenszeit vor Mitternacht ist besonders relevant, um ausreichend Tiefschlaf zu erhalten.
• Eine angenehme Schlafumgebung: Sorge für eine kühle, dunkle und ruhige Schlafumgebung. Verwende bei Bedarf Ohrstöpsel oder eine Schlafmaske.
• Kein stimulierendes Licht vor dem Schlafen: Blaulicht wie Fernsehen oder das Arbeiten am Computer oder Handy mindestens eine Stunde vor dem Schlafengehen vermeiden (Blaulichtblockerbrille nutzen).
• Keine Stimulanzien wie: Koffein, Alkohol und Zigaretten vor dem Schlafen.
• Keine (schwere) Mahlzeit vor dem Schlafengehen.
• Bewegung und Entspannung: Integriere regelmäßig Sport und versuche, dich vor dem Schlafengehen zu entspannen.

Deep Dive Studien 

Schlafmangel kann die Aktivität von Genen beeinflussen, die an Entzündungsreaktionen, Immunität und Stressreaktionen beteiligt sind. Dies zeigten Dr. Derk-Jan Dijk und Kollegen in einer Studie, die sie im Jahr 2013 veröffentlichten

(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1217154110).

Ein internationales Team aus Molekular- und Neurobiologen um Christian Benedict von der Universität in Uppsala, Schweden, konnten zeigen, was in den Fett- und Muskelzellen von Schlafmangel geplagter Menschen passiert. Bei den in Schicht arbeitenden Studienteilnehmer haben die Veränderungen der DNA das Immunsystem in eine Richtung geprägt, die Entzündungen fördert (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aar8590).

Eine Studie aus dem Jahr 2018, hat gezeigt, dass Schlaf die Aktivität von Genen beeinflussen kann, die an der Regulation von Lernen und Gedächtnis beteiligt sind

(https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncir.2018.00014/full).

Wie Schlafentzug den Metabolismus beeinflussen kann, zeigt eine Studie aus dem Jahr 2017. Demnach kann Schlafentzug zu oxidativem Stress (Schädigung der Zellen durch freie Radikale) und einen Mangel an Energie (ATP) verursachen. Es wurde auch festgestellt, dass dies mit Veränderungen in der Art und Weise, wie Gene reguliert werden (epigenetischen Veränderungen), verbunden sind. Außerdem weist die Studie daraufhin, dass Schlafentzug das Risiko von neurologischen Erkrankungen erhöhen kann

(https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0181978).

Die Ergebnisse einer Studie, die untersucht hat, wie Schlafentzug die Aktivität von Genen im Fettgewebe beeinflussen kann, hat gezeigt, dass nach nur einer Nacht ohne Schlaf das Muster der epigenetischen, chemischen Markierungen, die die Aktivität von Genen beeinflussen, in den Erbanlagen der Fettzellen an 148 Stellen verändert wurde. Einige dieser Veränderungen beeinflussen die Aktivität von Genen, die für die Fetteinlagerung wichtig sind. Es wurde festgestellt, dass diese Veränderungen ähnlich sind wie bei Menschen, die an krankhaftem Übergewicht und Typ-2-Diabetes leiden

(https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aar8590).

Prof. Dr. Matthew Walker, Direktor des Schlaflabors der UC Berkeley zeigt beeindruckend die Relevanz von gutem Schlaf. Denn Schlaf ist einer der wichtigsten und zugleich unterschätztesten Aspekte eines gesunden, langen und glücklichen Lebens. Der richtige Schlaf macht uns klüger, attraktiver, schlanker, beugt Krebs und Demenz vor, stärkt das Immunsystem und verringert das Risiko für Herzinfarkt und Diabetes.

(https://www.youtube.com/watch?v=aXflBZXAucQ)

(1) https://academic.oup.com/jcem/article/100/9/E1255/2836011

(2) bhttps://www.nature.com/articles/s41598-021-82627-0

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