Je DNA als wekker

Ben je ’s avonds superactief, maar lukt het je ’s ochtend nog niet om de simpelste opdrachten snel uit te voeren? Dan ben je het slachtoffer van je biologische klok  - het mechanisme dat reguleert wanneer je het fitst, alertst en meest geconcentreerd ben. Langzaam komen onderzoekers er achter hoe deze klok werkt en welke genen er bij betrokken zijn. Wie weet is het ooit mogelijk om het zo aan te passen dat je ’s ochtend topfit in de schoolbanken zit…

Biologische klok

Het lijkt zo normaal: ’s nachts slapen we en overdag zijn we actief. Niemand denkt er bij na, maar achter die 24-uurs cyclus zit een bijzonder en complex systeem: de biologische klok. Zonder dat systeem is ons lichaam ontregeld en zouden we zomaar midden in de nacht hyperactief kunnen zijn.
De biologische klok bepaalt voor een groot deel hoe je je leven indeelt. Er zit een wereld van verschil tussen de mentale en fysieke toestand van je lichaam ’s avonds en ’s ochtend, zegt Martha Merrow, hoogleraar chronobiologie op de Rijksuniversiteit Groningen. “Als je de lichamelijke situatie van twee uitlopende mensen, bijvoorbeeld Balkenende en DJ Tiesto  op het zelfde moment bekijkt, is het verschil kleiner dan het verschil tussen jouw toestand ’s avonds en ’s ochtends.”

Tijdloos

Al in de jaren vijftig kwamen onderzoekers erachter dat mensen een ingebouwde klok hadden. Wanneer wetenschappers proefpersonen opsloten in tijdloze ruimtes - gebouwen waar geen daglicht en geluid binnenkwam dat de tijd verried –bleven die toch een cyclus behouden, al bleef die niet helemaal parallel lopen met dag en nacht buiten.
Pas de laatste jaren wordt er meer duidelijk over hoe het lichaam dit voor elkaar krijgt. Door onderzoek in muizen is een serie genen gevonden die de biologische klok reguleert – zogenaamde klokgenen. Als onderzoekers die genen uitschakelden, liep het dag-nacht ritme van de muis volledig in de soep.
Een deel van deze klokgenen blijkt te reageren op licht: als de zon ’s ochtends opkomt dan springen de zogenaamde per (period) -genen aan. Die zorgen ervoor dat er een hele trits aan andere genen aan en uit gaan. Hierdoor wordt het lichaam klaar gemaakt voor het wakker en actief zijn. 
Kleine verschillen tussen mensen in dit soort genen zorgen dat het hele systeem sneller of langzamer op gang komt. Hierdoor is de één vooral ’s ochtend actief is (het ochtendtype) terwijl de anders ’s avonds pas begint op te bloeien (het avondtype).  Er zijn extreme gevallen bekend waarin  een verandering in één van de per-genen ervoor zorgt dat mensen om 18 uur al moe zijn en willen slapen, terwijl ze na 3 uur ’s nachts klaarwakker zijn.  Een normaal leven lijden is dan moeilijk.
Uit onderzoek van Merrow blijkt dat de biologische klok niet een star geheel is. Als je richting adolescentie gaat, schuift je klok namelijk op naar het avondtype. Hoe dat precies kan is nog onbekend. Merrow geeft daarom nooit college voor tien uur. “Scholieren en studenten zijn pas later op de dag actief en geconcentreerd, het is dus beter om daar een beetje aan aan te passen, lijkt me.” Loop je tegen de dertig, dan schuift de klok langzaam weer naar voren.

Negatieve feedback

Het grootste deel van de gevonden klokgenen zijn zogenaamde transcriptiefactoren: genen die de activiteit van andere genen reguleren. Zo zijn de klokgenen betrokken bij de regulatie van genen die je hartslag, bloeddruk, hersenactiviteit of hormoonhuishouding beïnvloeden. Dit zijn processen die ’s nacht duidelijk anders zijn dan overdag.
De hele regulatie gaat via een bijzonder mechanisme, een negatieve feedbackloop.  Dat werkt als volgt: de klokgenen produceren eiwitten die er voor zorgen dat andere genen aan gaan staan en dat deze genen ook eiwitten produceren. Op hun beurt zorgen die eiwitten er echter voor dat de klokgenen langzaam worden uitgeschakeld: hoe meer van die eiwitten, des te meer de klokgenen worden onderdrukt. Als de klokgenen hierdoor uiteindelijk niks meer produceren, dooft logischerwijs ook de productie van de genen die het reguleerde uit. Gevolg: de onderdrukking verdwijnt en de klokgenen gaan weer harder aanstaan.
Dit gebeurt in een constant ritme van ongeveer 24 uur. Erg bijzonder, volgens Merrow. “Er zijn tig mechanismen die via een negatieve feedbackloop werken, maar die werken allemaal in een korte tijdspanne van seconden of minuten.” De vakgroep van Merrow probeert op dit moment uit te vinden hoe het kan dat dit systeem zo lang en zo precies kan functioneren.

Vroeg uit de veren

Nu er langzaam steeds meer bekend wordt over de biologische klok, betekent dat dan ook we in staat zijn om hem aan te passen, zodat we ’s ochtend wat wakkerder uit bed springen of niet zoveel last meer hebben van een jetlag? Helaas valt dat nog niet mee. Merrow heeft eigenlijk maar één tip: licht. “Veel licht zorgt voor een kleine aanpassing van de biologische klok,” zegt ze.  ’s Ochtend als de wekker gaat dus snel het licht aan en de gordijnen open doen, makkelijker is opstaan helaas nog niet te maken.