Sonnenlicht: Gesundheitsfördernde Wirkung abseits vom Vitamin D

Verschiedene Krankheiten der menschlichen Haut, wie Schuppenflechte, atopische Dermatitis, Neurodermitis und lokalisierte Sklerodermie können ‒ unabhängig von der Vitamin D-Synthese ‒ mit Sonnenstrahlung (Heliotherapie) oder künstlicher UV-Strahlung (Phototherapie) behandelt werden. Eine UV-Exposition kann zudem die klinischen Symptome der Multiplen Sklerose unterdrücken, den Blutdruck senken und wirkt sich allgemein positiv auf die Gesundheit des Herz-Kreislauf-Systems aus.

Die positiven Auswirkungen der Sonne abseits vom Vitamin D

Jeder kennt es: Wenn nach trüben Tagen die Sonne wieder scheint, haben Sonnenstrahlen eine überragende Wirkung auf unser Wohlbefinden und unsere physische sowie psychische Gesundheit! Die wirkungs- und energiereichsten Strahlen der Sonne sind die ultravioletten Strahlen (UV-Strahlen) in einer Wellenlänge zwischen 100 – 380 Nanometer. Das UV-Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar. Beim Auftreffen auf die menschliche Haut haben sie unterschiedlichste Wirkungen abseits der Vitamin D-Produktion, auf die wir hier näher eingehen.


Der Artikel in Kürze:

› Serotonin- und Melatoninhaushalt ausgleichen mit Tageslicht

› Depressionen und Gemütsschwankungen

› Krebsfaktoren: Sonnenlicht, Melatonin und der Tag-Nacht-Rythmus

› Blutdrucksenker UVA-Strahlung

› Dermatologische Anwendungen – die Phototherapie

› Multiple Sklerose: UV-Strahlung hilft

› Schmerzen lindern durch UV-Bestrahlung


Tageslicht sorgt für einen ausgeglichenen Serotonin- und Melatoninhaushalt

Eine der wichtigen, aber vielleicht zu wenig anerkannten und bekannten Rollen des Sonnenlichts ist die Regulierung des zirkadianen Rhythmus. Das in der Zirbeldrüse produzierte Melatonin ist ein wichtiger Schrittmacher für viele zirkadianen Rhythmen des Körpers. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Infektionen, Entzündungen, Krebs und Autoimmunität und unterdrückt UV-strahlungsinduzierte Hautschäden (1).

Als tagaktive Lebewesen sind wir Menschen darauf programmiert, draußen zu sein während die Sonne scheint und nachts im Dunklen zu schlafen. Aus diesem Grund wird Melatonin in den dunklen Stunden produziert und stoppt dies bei optischer Einwirkung von Tageslicht. Auch der Melatonin-Vorläufer, Serotonin, ist von der Tageslichtexposition abhänigig. Normalerweise wird Serotonin tagsüber produziert und nur bei Dunkelheit in Melatonin umgewandelt. Während hohe Melatoninwerte langen Nächten und kurzen Tagen entsprechen, spiegeln hohe Serotoninwerte in Anwesenheit von Melatonin kurze Nächte und lange Tage (d.h. längere UV-Exposition) wider. Mäßig hohe Serotoninwerte führen zu positiveren Stimmungen und einer ruhigen, aber konzentrierten mentalen Einstellung.

Licht synchronisiert die Schlaf-wach-Rhythmen von Säugetieren mit der Zeit in ihrer Umwelt, indem über den Netzhaut-Einfall der zirkadiane Schrittmacher beeinflusst wird – der sogenannte suprachiasmatische Kern (SCN) des Hypothalamus. In einer Studie (2) aus dem Jahr 2002 zeigen Forscher, dass die retinalen Ganglienzellen, die die Modulation des SCN induzieren, intrinsisch lichtempfindlich sind. Im Gegensatz zu anderen Ganglienzellen depolarisierten sie als Reaktion auf Licht, selbst wenn alle synaptischen Eingaben von Stäbchen und Zapfen aus den Augen blockiert waren. Die Empfindlichkeit, die spektrale Abstimmung und die langsame Kinetik dieser Lichtreaktion deutet darauf hin, dass diese Ganglienzellen die primären Photorezeptoren für diese Regelung sein könnten.

Wenn die Menschen morgens dem Sonnenlicht oder sehr hellem Kunstlicht ausgesetzt sind, tritt ihre nächtliche Melatoninproduktion früher ein, und sie gehen nachts leichter in den Schlaf. Denn der blaue Lichtanteil der Sonne bzw. des Kunstlichtes (420-460 nm),  unterdrückt die Melatonin-Produktion (3) und beeinflusst so den zirkadianen Rhythmus. Ein Spaziergang am frühen Morgen und/oder am späten Nachmittag hilft, den zirkadianen Rhythmus synchron zu halten. Zu viel blaues Licht in der Nacht, z.B. von Computer- und Fernsehbildschirmen, stört die Melatoninproduktion signifikant und führt zu verzögertem Einschlafen und generellen Schlafstörungen. Schlafprobleme sind vorprogrammiert und die Entwicklung chronischer Krankheiten wird begünstigt.

Die Melatoninproduktion spiegelt auch die jahreszeitliche Schwankung der Lichtverfügbarkeit, wobei das Hormon im Winter länger als im Sommer produziert wird. Die Melatonin-Rhythmus-Phasenverschiebung, die durch die Exposition gegenüber hellem Morgenlicht hervorgerufen wird, ist wirksam gegen Schlaflosigkeit, prämenstruelles Syndrom und Winterdepression, auch saisonale affektive Störungen (SAD) genannt.

„Mit unserer modernen Vorliebe für Indoor-Aktivitäten und dem Verbleiben weit über die Dämmerung hinaus ist die nächtliche Melatoninproduktion typischerweise alles andere als robust. Das Licht, das wir von draußen an einem Sommertag bekommen, kann tausendmal heller sein, als wir es jemals in Innenräumen erleben werden“, sagt der Melatonin-Forscher Russel J. Reiter vom University of Texas Health Science Center. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass Menschen, die in Innenräumen arbeiten, regelmäßig nach draußen gehen und dass wir alle versuchen, in völliger Dunkelheit zu schlafen. Dies kann einen großen Einfluss auf den Melatonin-Rhythmus haben und zu einer Verbesserung der Stimmung, Energie und Schlafqualität führen.

Für Menschen in Berufen, in denen die Sonneneinstrahlung begrenzt ist, kann eine Vollspektrum-Beleuchtung sehr hilfreich sein. Sonnenbrillen können den Zugang der Augen zum vollen Sonnenlicht weiter einschränken und dadurch den Melatonin-Rhythmus verändern. Wenn man bei Tageslicht, auch nur für 10-15 Minuten, schattenfrei geht, kann dies erhebliche gesundheitliche Vorteile mit sich bringen.


Gemütsschwankungen und Depressionen

Umfangreich untersucht und aussagekräftig ist das Auftreten von saisonalen affektiven Störungen (auch „SAD“,  Seasonal Affective Disorder) . Darunter versteht man eine wiederkehrende schwere depressive Störung mit einem saisonalen Muster, das normalerweise im Herbst beginnt und bis in die Wintermonate andauert. Seltener verursacht SAD Depressionen im Frühjahr oder Frühsommer. Die Symptome konzentrieren sich auf traurige Stimmung und niedrige Energie. Diejenigen, die am meisten gefährdet sind, sind weiblich, jünger, leben weit vom Äquator entfernt und haben Familiengeschichten von Depressionen, bipolaren Störungen oder SAD (4). Eine mildere Form von SAD,  in der Literatur auch S-SAD [Subsyndromal Seasonal Affective Disorder) genannt, wird im allgemeinen Sprachgebrauch als „Winterblues“ bezeichnet.

Da man weiß, dass SAD und S-SAD durch vermindertes Tageslicht ausgelöst werden kann, haben Ansätze, die darauf abzielen, die verminderte Sonneneinstrahlung durch helles künstliches Licht zu ersetzen, insbesondere am Morgen, durchweg vielversprechende Ergebnisse erbracht. Die Lichttherapie wird auch als Bright Light Therapy oder Phototherapie bezeichnet.

Eine Lichttherapie lässt sich übrigens nicht mit Solarien durchführen, da diese vornehmlich auf die Ausstrahlung von UV-Strahlen zur Bräunung ausgerichtet sind und die Vitamin D-Bildung fördern, sofern ein UVB-Anteil sichergestellt ist.


Krebsfaktoren: Sonnenlicht, Melatonin und der Tag-Nacht-Rythmus

Es ist bereits seit längerer Zeit bekannt, dass Schichtarbeiter häufiger an bösartigen Tumoren erkranken. Die Wissenschaftler Bhatti et al. (5,6) suchten nach der Ursache für dieses Phänomen. In ihrer 2016 veröffentlichten Studie stellte sich heraus, dass Nachtschichtarbeiter deutlich geringere Mengen eines Stoffwechselproduktes (8-OH-dG) über ihren Urin ausscheiden, wenn sie tagsüber schlafen (23% weniger im Vergleich zu ihrem eigenen Nachtschlaf und 17% weniger im Vergleich zum Nachtschlaf von Personen, die nicht in Nachtschicht arbeiten).

8-OH-dG ist ein durch freie Radikale veränderter Baustein der DNA, der von Reparaturenzymen durch intaktes DNA-Material ersetzt wird. Wird 8-OH-dG im Urin nachgewiesen, so weist dies auf eine erfolgreiche DNA-Reparatur hin. Die geringere 8-OH-dg-Ausscheidung der Nachtschichtarbeiter deutet also darauf hin, dass der DNA-Reparaturmechanismus während des Tagschlafs eingeschränkt ist und somit zu vermehrten oxidativen DNA-Schäden führen kann.

Das Forscherteam um Bhatti vermutet, dass die Ursache für die verringerte DNA-Reparatur beim Melatonin liegt:

DNA-Reparatur durch Melatonin

Melatonin, steuert nicht nur den Tag-Nacht-Rhythmus sondern wirkt darüber hinaus  auch antioxidativ, d.h. es deaktiviert freie Radikale. Jedoch wird die Produktion des Hormons durch Licht gehemmt (insbesondere durch den hohen Blauanteil im Sonnenlicht). Durch eine verminderte Melatoninkonzentration beim Tagschlaf können Nachtschichtarbeiter somit weniger von Melatonin als Radikalfänger profitieren.

In ihrer kürzlich publizierten zweiten Studie (2017) verglichen Bhatti et al. die nächtliche 8-OH-dG-Ausscheidung beim Nachtschlaf mit der Ausscheidung bei Nachtarbeit. Auch hier zeigte sich eine enorme Differenz: Bei der Nachtarbeit wurde nur 20% der OH-dG-Ausscheidungsmenge erreicht, die beim Nachtschlaf gemessen wurde.

Zusätzlich zu der Wirkung von Vitamin D schützt also offensichtlich das Sonnenlicht und die damit verbundene lichtabhängige Melatoninproduktion die Erbsubstanz in unseren Zellen. Unser zirkadianer Rhythmus, der eine Vielzahl biologischer Funktionen steuert, orientiert sich maßgeblich am Stand der Sonne. So sorgt der natürliche Wechsel von Licht und Dunkelheit in unserem Körper für die optimale Produktion und den Einsatz von Botenstoffen, die unseren Körper gesund halten. Verschiedene Studien an Mäusen zeigten, dass eine Störung der zirkadianen Rhythmik (so beispielsweise durch einen “unnatürlichen” Schlaf-Wach-Rhythmus) Fehlfunktionen von Genen hervorrufen kann, die wiederum Krebs verursachen können (siehe hierzu den 2016 vom Deutschen Ärzteblatt veröffentlichten Artikel „Warum Nachtarbeit das Krebsrisiko erhöht“).

Die Wissenschaftler streben die Durchführung weiterer Studien an, um den möglicherweise vor Krebserkrankungen schützenden Effekt einer Melatonin-Supplementierung bei Nachtschichtarbeitern zu erforschen.


UVA-Strahlung senkt Blutdruck

Einen weiteren Aspekt fügt eine Studie von den Universitäten von Southampton und Edinburgh, UK, den seit langem bekannten Erkenntnissen hinzu: Sonnenlicht beeinflusst die Menge und Ausschüttung des Botenstoffs Stickoxid (nitric oxide, NO) in der Haut und den Übergang ins Blut. NO wiederum reguliert den Blutdruck, entspannt die Gefäße, senkt den Blutdruck und damit das Risiko von Herzinfarkt und Schlaganfall.

Und einmal mehr warnen mit diesen Ergebnissen die Autoren (7) vor übertriebener „Sonnenangst“ und exzessivem Sonnenschutz.

In den Versuchen wurden 24 gesunde Frauen und Männer über zweimal 20 Minuten auf der Sonnenbank mit UV-A-Licht bestrahlt.
Ergebnis: Die UV-A-Strahlen aktivierten den Stoffwechsel der reichlich in der Oberhaut vorhandenen Stickoxide und erhöhten so den NO-Spiegel im Blut und senkten den Blutdruck, ohne den Vitamin D-Spiegel zu beeinflussen (dafür wäre eine UV-B-Bestrahlung notwendig).

Prof. Martin Feelisch, einer der Studienautoren: „Unsere Ergebnisse sind von erheblicher Bedeutung für die Diskussion um die Gesundheitswirkungen des Sonnenlichts und um die Rolle von Vitamin D in diesem Prozess. Es ist an der Zeit, die Chancen und Risiken des Sonnenlichts – auch jenseits von Vitamin D – für die menschliche Gesundheit neu zu bewerten. Es ist zweifellos notwendig, übertriebene Sonnenexposition und damit eine Hautkrebsgefahr zu vermeiden. Aber das Meiden von Besonnung aus Angst oder als Ausfluss bestimmter Lebensstile erhöht unnötig das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Wir sind der Überzeugung, dass der NO-Stoffwechsel in der Haut, angestoßen von Sonnenlicht, ein wichtiger, bisher übersehener Faktor für die Gesundheit des Herz-Kreislauf-Systems ist.“


Dermatologische Anwendungen – Phototherapie

Bereits vor mehreren tausend Jahren wurde Sonnenlicht (Heliotherapie) in Ägypten, Griechenland und Rom zur Behandlung verschiedener Hauterkrankungen eingesetzt. Damals wurde die Bedeutung der UV-Strahlung nicht erkannt, da UV-Strahlen erst 1801 entdeckt wurden. 1903 erhielt Niels Ryberg Finsen den Nobelpreis „in Anerkennung seines Beitrags zur Behandlung von Krankheiten, insbesondere von Lupus vulgaris, mit konzentrierter Lichtstrahlung, wodurch er einen neuen Weg für die medizinische Wissenschaft eröffnet hat“.

In unseren Tagen ist die Phototherapie eine wertvolle Option in der Behandlung vieler psoriatischer und nicht-psoriatischer Erkrankungen, einschließlich atopischer Dermatitis, sklerosierender Hauterkrankungen wie Morphea, Sklerodermie, Vitiligo und Mykose fungoides. Die Phototherapie umfasst somit die Behandlung bestimmter Hauterkrankungen mit UV-Strahlung, die von der Sonne erzeugt werden kann oder von Leuchtstofflampen, sowie Kurzbogenlampen mit UV-Filtern und Lasern.


Multiple Sklerose und UV-Strahlung

Auch bei der Multiplen Sklerose werden inzwischen Vitamin D-unabhängige positive Wirkungen von UV-Strahlung auf das Immunsystem vermutet. Die Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung kann somit zu einer Immuntoleranz führen, die für MS vorteilhaft ist, und zwar durch die Hochregulation von regulatorischen T- und B-zellen, erhöhte cis-Urocaninsäurewerte (8), Veränderungen im Zellsignalaustausch mit dendritischen Zellen sowie die Freisetzung einer Reihe anderer Zytokine und Chemokine.


Schmerzen lindern durch UV-Bestrahlung

Sonnenbäder oder Solarien haben Potenzial, Schmerzen bei Patienten mit Fibromyalgie zu lindern.

Larisa Birta - Foto: unsplash.com
UV-Strahlung wirkt schmerzlindernd

Patienten mit dem chronischen Schmerzzustand Fibromyalgie, hatten in einer Pilotstudie an der indischen Medizinischen Universität von Gujarat, eine größere kurzfristige Abnahme der Schmerzen nach der UV-Bestrahlung im Vergleich zur Nicht-UV-Bestrahlung berichtet (9). Dabei wurden die Häufigkeit von Kopfschmerz, Migräne und Fibromyalgie in Regionen mit unterschiedlicher Sonneneinstrahlung und damit unterschiedlichen Vitamin D-Werten in der Bevölkerung verglichen.

Ergebnis in Kürze: Je sonniger, desto weniger Schmerzen.

In einem Experiment mit UV-Bestrahlung von Fibromyalgie-Patienten auf einer handelsüblichen Sonnenbank erzielten im gleichen Jahr Wissenschaftler der US-Universität von Wake Forest erstaunliche Erfolge im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, die auch auf der Sonnenbank aber ohne UV-Anteile behandelt wurde. Schon nach den ersten zwei Wochen zeigte sich nicht nur eine Verbesserung der Schmerzen sondern auch ein fast dreifach besseres Allgemeinbefinden und eine entspanntere, aufgehellte Stimmungslage bei den Teilnehmern mit UV-Bestrahlung gegenüber den Teilnehmern, die ohne UV bestrahlt worden waren.

Die darauf folgenden sechs Wochen mit UV-Bestrahlungen auf der Sonnenbank führten zu einer weiteren – wenn auch weniger spektakulären – Linderung der Schmerzen bei den UV-bestrahlten Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe. Danach brachten weitere Bestrahlungen mit UV-Licht keine zusätzlichen Verbesserungen mehr für die UV-Gruppe.

Der Nachweis war jedoch erbracht: UV-Licht von der Sonnenbank hilft selbst gegen die hartnäckigen Schmerzen einer Fibromyalgie.


Quellen:

1. Mead, M. N. (2008, April). Benefits of sunlight: A bright spot for human health. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2290997/

2. Berson, D. M., Dunn, F. A., & Takao, M. (2002, February 08). Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11834835

3. Brainard, G. C., Sliney, D., Hanifin, J. P., Glickman, G., Byrne, B., Greeson, J. M., . . . Rollag, M. D. (2008, October). Sensitivity of the human circadian system to short-wavelength (420-nm) light. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18838601 

4. Sherri, M. (2015, November 25). Seasonal Affective Disorder: An Overview of Assessment and Treatment Approaches. Retrieved from https://www.hindawi.com/journals/drt/2015/178564/

5. Bhatti, P., Mirick, D. K., Randolph, T. W., Gong, J., Buchanan, D. T., Zhang, J. & Davis, S. (2017). Oxidative DNA damage during night shift work [Abstract]. Occupational and Environmental Medicine, 74(9), 680-683.

6. Bhatti, P., Mirick, D. K., Randolph, T. W., Gong, J., Buchanan, D. T., Zhang, J. & Davis, S. (2016). Oxidative DNA damage during sleep periods among nightshift workers [ABSTRACT]. Occupational and Environmental Medicine, 73(8), 537-544.

7. Liu, D. et al., UVA Irradiation of Human Skin Vasodilates Arterial Vasculature and Lowers Blood Pressure Independently of Nitric Oxide Synthase, Journal of Investigative Dermatology, 2014

8. Correale, J., & Farez, M. F. (2013). Modulation of multiple sclerosis by sunlight exposure: Role of cis-urocanic acid. Journal of Neuroimmunology, 261(1-2), 134-140. doi:10.1016/j.jneuroim.2013.05.014

9. Taylor, S. L., Kaur, M., LoSicco, K., Willard, J., Camacho, F., O’Rourke, K. S., & Feldman, S. R. (2009, January). Pilot study of the effect of ultraviolet light on pain and mood in fibromyalgia syndrome. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19769472

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