Wer kennt es nicht: Auch wenn man noch so sehr wach bleiben will, fallen einem unweigerlich die Augen zu. Als ein dafür verantwortliches Molekül im Körper ist schon seit einiger Zeit das Adenosin bekannt, welches quasi Sandmännchen spielt und uns müde macht. Doch was ist dieses Adenosin überhaupt? Wie wirkt es eigentlich im Körper und gibt es Wege, diesen Müdemacher auszutricksen, um sich länger wach zu halten? D
Adenosin ist ein sogenanntes Nukleosid und besteht aus der Nukleinbase Adenin und dem Zucker Ribose. Für gewöhnlich kennen wir es nur als Komponente größerer Moleküle im Körper. Es ist Bestandteil der vielleicht aus dem Schulunterricht bekannten Ribonukleinsäure (RNA) und verschiedener Cofaktoren (zum Beispiel Coenzym A, NADPH und NADH). Vor allem ist es beispielsweise aber auch Vorläufer der energiereichen Verbindung Adenosintriphosphat (ATP). ATP selbst gilt als der zentrale Energiespeicher der Zellen.
Adenosin entsteht hingegen immer dann in großen Mengen, wenn besonders viel Energie in der Zelle verbraucht wird. Es ist in allen Zellen und Körperflüssigkeiten vorhanden und spielt eine zentrale Rolle im Energiehaushalt aller Zellen.
Da Adenosin Bestandteil einer Vielzahl von Molekülen ist, ist es auch eng mit deren Funktionen im Körper verknüpft. Konkret ist es wichtig für den Aufbau und die Synthese von Nukleinsäuren, den Cofaktoren und dem Energiespeicher ATP.
Das Nukleosid ist allerdings auch ein Modulator, der auf eine Reihe von Geweben und Zelltypen einwirkt. Es spielt unter anderem eine wichtige modulatorische Rolle im:
Außerdem zeigten Tierversuche, dass eine Injektion von Adenosin ins Gehirn das Einschlafen der Tiere zur Folge hatte. Also spielt es auch eine wichtige Rolle in der Regulierung des Schlafes.
Der menschliche Schlaf ist von zwei grundsätzlichen Faktoren abhängig: Zum einen von der inneren circadianen Uhr, die den Tag-Nacht-Rhythmus bestimmt. Zum anderen muss es zusätzlich noch weitere Schlaffaktoren geben, die für den kontinuierlichen Anstieg des Schlafbedürfnisses sorgen. Denn es macht beispielsweise schon einen enormen Unterschied, ob man nur eine oder zwei Nächte hintereinander keinen Schlaf findet.
Der Körper muss also Botenstoffe besitzen, die zu einem erhöhten Schlafbedürfnis beitragen können. Adenosin gilt als ein solcher Botenstoff, der Müdigkeit hervorrufen und verstärken kann.
Wenn die Zellen bestimmter Hirnareale, die für die Wachheit zuständig sind, über einen längeren Zeitraum aktiv waren, wird das Nukleosid freigesetzt. Dies passiert, weil durch die zelluläre Aktivität Energie verbraucht wird und so Adenosin als „Abfallprodukt“ entsteht. Nach und nach häuft es sich so tagsüber in bestimmten Gebieten des Gehirns an.
Dort bindet es an bestimmte Nervenzell-Rezeptoren, wodurch die Ausschüttung von belebenden und aktivierenden Neurotransmittern (zum Beispiel Dopamin, Acetylcholin oder Noradrenalin) gehemmt und die Aktivität der Neuronen gebremst wird. Dies wirkt sich wie eine Kettenreaktion auf weitere Hirnbereiche aus und führt deshalb zur Müdigkeit.
Die spezifischen Adenosin-Rezeptoren zählen wahrscheinlich auch zu den genannten Schlaffaktoren, da ihr Vorkommen ebenfalls von der Tageszeit abhängig ist. So gibt es, wenn man morgens hellwach ist, nicht viele Rezeptoren, aber umso mehr, wenn der Tag lang und hart gewesen ist. Diese Vermehrung der Rezeptoren sehen Forscher als eine Ursache dafür, warum ein erhöhtes Schlafbedürfnis überhaupt entstehen kann.
Auf den Punkt gebracht: Das Adenosin-System schützt das Gehirn vor Energiemangel, der ansonsten in besonders aktiven Hirnarealen durch lange Wachphasen entsteht. Da die Neuronen im Schlaf weniger aktiv sind und weniger Energie verbrauchen, können sich so die Energiereserven des Gehirns wieder auffüllen.
Aber als Schlafmittel eignet es sich nicht...
Schlaf ist lebensnotwendig. Bleibt die Ruhephase für den Organismus aus, rächt sich das physisch und psychisch. So tritt auch bei vielen psychischen Erkrankungen Schlaflosigkeit auf. Auch wenn Adenosin Müdigkeit auslöst, eignet es sich nicht als Schlafmittel. Es ist im Körper nicht besonders stabil und würde zu schnell abgebaut werden.
Stabilere Abkömmlinge sind ebenfalls problematisch, da passende Rezeptoren beispielsweise auch im Herzmuskel zu finden sind und so Herzmuskellähmungen verursacht werden könnten. Adenosin wird interessanterweise auch in der Medizin eingesetzt um bei Rhythmusstörungen des Herzen einen künstlichen Herzstilstand herbeizuführen und das Herz so zu "reseten". Dennoch interessieren sich Wissenschaftler weiterhin für die Erforschung von ähnlichen Molekülen, die als potentielle Schlafmittel wirken könnten.
Fast jeden Tag greifen viele Menschen zum Kaffee oder schwarzem Tee, um ihre Müdigkeit zu überwinden. Beide Getränke enthalten das sogenannte Koffein, welches die Blut-Hirn-Schranke fast ungehindert überwinden und deshalb sehr schnell im Gehirn wirken kann.
Koffein ist in seiner Struktur dem körpereigenen Botenstoff Adenosin sehr ähnlich. Es kann also auch an die Adenosin-Rezeptoren binden, beziehungsweise das Adenosin aus diesen Rezeptoren verdrängen. Koffein wirkt dabei also als ein Gegenspieler (Antagonist).
Es hemmt die Wirkung des Adenosins, weil es Adenosin-Rezeptoren zwar besetzt, sie aber nicht aktiviert. So werden die Nervenbahnen nicht gedrosselt und arbeiten normal weiter. Außerdem beeinflusst Koffein die Ausschüttung und Wirkung von belebenden Stoffen wie Dopamin oder Noradrenalin.
Es erhöht also die Gehirnaktivität in Bereichen, die für Wachsamkeit, Aufmerksamkeit und Bewegung zuständig sind. Wenn man Koffein zu sich nimmt, wird man so munterer.
Irgendwann ist der Schlafdruck jedoch so groß, dass trotz noch so hohen Kaffeekonsums am Ende die Augen doch zufallen.
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