Na de ontdekking van de klokgenen werd duidelijk dat niet alleen de hersenen een klokmechanisme bevatten, maar dat er moleculaire klokken zijn in vrijwel alle cellen van het menselijk lichaam. In menselijk vetweefsel bijvoorbeeld vertoont ongeveer 25% van alle genen een circadiaan ritme. Ook de organen van het spijsverteringsstelsel, zoals de lever, de pancreas, de maag en de darmen, bevatten een biologische klok. Deze klokken reguleren de expressie van belangrijke metabole genen. Omdat de meeste perifere klokken geen lichtinformatie ontvangen, geeft de centrale klok zijn ritme door aan de perifere klokken. Het stresshormoon cortisol uit de bijnier vertoont in mensen bijvoorbeeld een circadiaan ritme met een piek in de ochtend en een dal in de avond. Het ‘donkerhormoon’ melatonine uit de pijnappelklier daarentegen wordt juist ‘s nachts afgegeven. Ook het autonoom zenuwstelsel dient als boodschapper van de centrale klok: overdag is vooral de sympathische tak actief en ‘s nachts juist vooral de parasympathische tak. Het sympatisch zenuwstelsel zet het lichaam in een actiestand. Het sympatisch zenuwstelsel bereidt het lichaam voor, voor een vecht-, of vluchtreactie (fight-or-flight-system). De functie van het parasympatisch zenuwstelsel is het lichaam in een rust- en herstelstand zetten.In ons proefdieronderzoek hebben we laten zien hoe de biologische klok via hormonen en het autonoom zenuwstelsel het lichaam fysiologisch voorbereidt op deze dagelijkse afwisseling, o.a. door het moduleren van glucoseproductie in de lever en insulinegevoeligheid in de spier.

Omdat de meeste mensen overdag eten, zou het handig zijn als het spijsverteringsstelsel overdag ook actiever zou zijn. Er zijn inderdaad duidelijke aanwijzingen voor een dergelijk ritme in de peristaltiek, de productie van verteringssappen en de activiteit van verteringsenzymen. Ten eerste verloopt de maagontlediging van mensen ‘s ochtends sneller dan ‘s avonds. Ook de peristaltiek van de dunne en dikke darm is overdag actiever clan ‘s nachts. Verder vertoont de productie van een aantal verteringssappen een circadiaan ritme. Vanzelfsprekend worden verteringssappen geproduceerd als respons op de maaltijd. Er is echter een onderliggend circadiaan ritme dat de maaltijdrespons beïnvloedt. Zo neemt de speekselproductie toe in de loop van de dag. En zelfs tijdens vasten vertoont de productie van maagzuur een ritme, met een toegenomen productie ‘s avonds en aan het begin van de nacht. Dit ritme wordt waarschijnlijk aangestuurd door het parasympathisch zenuwstelsel. Daarnaast is bij proefdieren aangetoond dat de productie van pancreassap groter is tijdens de periode dat ze gewoonlijk eten. Ten slotte zijn er uitgesproken circadiane ritmes in de activiteit van verteringsenzymen in de brush border van de dunne darm. Sucrase en andere disacharidases vertonen bijvoorbeeld sterk toegenomen activiteit tijdens de periode van voedselinname. Ook transporteiwitten die glucose en eiwit opnemen uit de darm zijn actiever in die periode.

Wat is uw motivatie geweest om zich te specialiseren in dit onderwerp?

Tijdens mijn biologie studie ben ik gefascineerd geraakt door hormonen en hersenen. De biologische klok is een mooi startpunt voor deze beide fascinaties. Vanuit de hypothalamus beinvloedt de biologische klok vele aspecten van onze fysiologie en ze doet dit door het moduleren van de afgifte van hormonen en de activiteit van het autonome zenuwstelsel. Het mooie van de biologische klok is ook dat het op een natuurlijke manier elke dag veranderingen in de fysiologie veroorzaakt. Met andere woorden we kunnen de regulatie van allerlei fysiologische processen bestuderen zonder dat we daarvoor de proefdieren aan allerlei speciale (stressvolle) condities hoeven bloot te stellen.

Hoe verwacht u de ontwikkeling van uw onderzoek over 10 jaar?

De belangrijkste functie van de biologische klok is dus het lichaam fysiologisch optimaal voor te bereiden op de dagelijkse wisselingen in ons gedrag: slapen versus waken, maar ook eten versus vasten en actief versus niet-actief. Er zijn duidelijke aanwijzingen dat het verstoren van het natuurlijke ritme van overdag actief zijn en eten, en ‘s nachts slapen en vasten leidt tot gezondheidsklachten en ziekte. Denk maar aan de tijdelijke klachten tijdens een jet-lag. Maar mensen die regelmatig nachtdiensten draaien, hebben een verhoogde kans op het ontwikkelen van gastro-intestinale problemen, zoals een veranderd ontlastingspatroon (obstipatie of diarree) en maagzweren. Bovendien hebben deze mensen een verhoogd risico op het ontwikkelen van overgewicht, diabetes mellitus type 2, hart- en vaatziekten en kanker.

Ik verwacht dat de komende jaren steeds duidelijker gaat worden wat de nadelige consequenties zijn van een verstoorde biologische klok voor ons energie metabolisme en hoe belangrijk het is om niet alleen de juiste dingen te doen, maar ook om ze op de juiste tijd te doen, dus overdag eten en voldoende beweging in de buitenlucht, en ’s nachts voldoende slapen en niet eten. Verder denk ik dat we over 10 jaar wel een pil hebben waarmee we sneller kunnen herstellen van jet-lag. Het zou mooi zijn als er ook een dergelijke pil zou komen voor mensen die in ploegendiensten werken, maar ik ben bang dat dit een stuk lastiger is, en niet binnen tien jaar zal lukken.