Kategorie: Gesundheit

 

Ein Artikel aus dem Light Magazine 1957 vermittelt ein Gefühl dafür, wie die elektrische Sonne in den Jahrzehnten ihrer Zenit-Wanderung propagiert wurde. Das Thema ist ein 400 fc-Zimmer, also ein Büroraum, in dem die Tische mit 4304 lx beleuchtet wurden (1 fc = 10,76 lx). In der Mitte des Raums wurde 480 fc = 5164,8 lx gemessen. Wenn in Hamburg im November “Schietwetter” herrscht, gibt es mittags 1.000 bis 3.000 lx, an einem leicht bewölkten schönen Novembertag gibt es 5.000 bis 8.000 lx. Ergo hat man das Tageslicht am Mittag übertroffen.

Nicht nur das. Der direkte Vergleich mit den Bedingungen draußen wird fotografisch dokumentiert. Der Kommentar lautet, als hätte Luckiesh ihn selbst geschrieben, draußen wäre es schön gewesen, wäre der Blick in den Westen nicht mit Blendung verbunden gewesen. Man war glücklich, wieder im Büro zu sein, wo man das Licht mit Thyristoren dimmen kann. Hier der Vergleich (bitte nachsehen, dass die Bilder in die Jahre gekommen sind, photoshoppen wollte ich nicht).

Netterweise zeigt der Artikel wichtige Details wie die Leuchtdichte auf dem Schreibtisch mit 300 fL = 1.027,8 cd/m². Das ist etwa die dreieinhalb-fache Leuchtdichte des Fensters. Die Decke des Raums mit 685 cd/m² schafft es zwar nicht in die Nähe des Mittagshimmels im Sommer, aber mit dem Novemberhimmel in Hamburg bei Schiet-Wetter kann sie es locker aufnehmen.

Jetzt zum nötigen Kleingeld: Diese Musterbude mit einer Fläche von 23,5 m² wurde mit 96 Lampen à 40 W beleuchtet. Die Anschlussleistung wird mit 5.400 W angegeben. Das sind stolze 230 W/m². Heute kommt ein Passivhaus mit einer Heizleistung von 10 – 15 W/m² aus, energiefressender Altbau braucht 100 – 120 W/m² . Die Beleuchtung übertrifft also die Heizleistung für einen schlecht isolierten Altbau um das Doppelte.

Die hier betrachtete Beleuchtung wurde in einem Büro von G.E. installiert. Am Ende des Artikels wird angegeben, dass noch weitere Kandidaten dem 400fc-Club beitreten wollen. Der nächste Kandidat wäre ein Bürohaus der Cleveland Electric Illuminating Company. Wer denkt, dass solche Träume nur in den USA geträumt wurden, irrt. In dem AEG-Labor in Springe stand ein Versuchsraum mit 4.000 lx beleuchtet als Schauobjekt. Der Ersteller dieses Raums baute ein paar Jahre später die Beleuchtung des Großraumbüros des Beamtenheimstättenwerks in Hameln. Er war zeitlebens stolz auf diese Leistung. Er hätte am liebsten alle 4.000 lx installiert, durfte jedoch nur 1.200 lx planen.

Wie hat der Betreiber den Erfolg erlebt? Als wir ihn fragten, ob wir die Beleuchtung untersuchen dürfen, bekamen wir die Antwort: „Bitte sehen Sie davon ab, wir wissen Bescheid.“ Viel deutlicher war eine Teilnehmerin einer Schulung bei einer Berufsgenossenschaft. Sie sagte: „Ich habe nichts mit Beleuchtung zu tun. Mein Vater hat in Hameln gearbeitet und erzählte immer, die Beleuchtung hätte sein Leben ruiniert. Ich will nur erfahren, warum er so was erzählt hat.“

Der zitierte Artikel ist im Mai  1957 in den USA erschienen. Zu diesem Zeitraum waren die deutschen Ansprüche noch bescheiden, die LiTG absolvierte gerade ihre 1000-lx-Kampagne. In deutschen Städten veranstalteten die Energieversorger zusammen mit der lichttechnischen Industrie Werbeveranstaltungen für viel Licht (und elektrisches Kochen). Man erzählte, die Amerikaner hätten 10.000 lx im Visier. Zum Glück ist es bei Erzählungen geblieben.

 

In diesem Blog kritisiere ich oft Normen. Wer in meiner Vita nachschaut, findet heraus, dass ich einen Großteil meines Lebens mit der Normung verbracht habe und darauf sogar stolz bin. Denn bei aller Kritik war mir immer bewusst, dass die Situation ohne Normen schlimmer wäre. Bei der LED-Einführung hat nun jedermann erlebt, wie schlimm es ohne Normen kommen kann.

Die Lichttechnik, wie die Elektrotechnik überhaupt, legte immer großen Wert auf Normung von Anbeginn. So hatte die Allgemeinheit die Vorteile der Normung nicht mehr wahrgenommen. Sie hat immer Lampen gekauft, deren Fassung auf den Namen E27 hörte. “E” kommt von Edison, während die Zahl 27 den Außendurchmesser des Gewindes in Millimetern angibt. Sein erstes Patent wurde 1881 erteilt. Um 1900 setzte sich die E27-Fassung in den USA und später in Kontinentaleuropa als dominanter Standard für Haushaltslampen durch.

Wem eine Leuchtstofflampe ausfiel, musste sich nur die Bezeichnung merken und kaufte sich eine neue, die fast so genau aussah und leuchtete wie die alte. Nicht nur das. Eine gewisse Standardisierung ergab sich aus der Tatsache, dass es sich bei den Herstellern um ein Oligopol handelte. So musste niemand alle Teile einer Beleuchtung bei Siemens oder AEG kaufen. Die passten schon aus Gründen der Wirtschaftlichkeit irgendwie zusammen. Nicht so bei LED.

Das Fehlen von Normen in der LED-Beleuchtung (insbesondere in der Anfangsphase der Technologie, aber teils auch heute noch bei Billigimporten) hat weitreichende Konsequenzen für Verbraucher, Planer und die Umwelt. Hier sind die zentralen Folgen einer mangelnden Standardisierung:

Mangelnde Austauschbarkeit (Proprietäre Systeme)

Ohne Normung kocht jeder Hersteller sein eigenes Süppchen, auch wenn er das gar nicht will. Das führt dazu, dass Komponenten oft nicht untereinander kompatibel sind.

• Kein Standard-Sockel: Während man früher einfach eine "E27-Birne" kaufte, sind viele LED-Module fest in Leuchten verbaut. Ist das Modul defekt, muss oft die gesamte Leuchte entsorgt werden.
• Treiber-Probleme: Ein LED-Treiber (Netzteil) von Hersteller A passt oft nicht zu den Spannungs- oder Stromanforderungen der LED von Hersteller B.

Unzuverlässige Angaben zur Lebensdauer

Normen wie die IEC 62717 legen fest, wie die Lebensdauer gemessen wird. Ohne diese Standards:

• Frühausfälle: Hersteller könnten mit 50.000 Stunden werben, obwohl die Elektronik (der Treiber) schon nach 5.000 Stunden aufgibt.
• Lichtstromdegradation: LEDs werden mit der Zeit dunkler. Ohne Normen gibt es keine klare Angabe darüber, wie viel Helligkeit nach einer bestimmten Zeit noch vorhanden sein muss (z. B. der L₇₀-Wert).

Dieses Problem ist derart gravierend, dass Planer, die eine leuchtende Decke planten, eine entsprechende Zahl LED in einem Saal betrieben, um gleichwertigen Ersatz für ausgefallene Lampen vorrätig zu halten.

Inkonsistente Lichtqualität

Fehlende Normung bei der Farbwiedergabe ($R_a$ oder $CRI$) und der Farbtemperatur führt(e) zu optischen Mängeln:

• Farbschwankungen: Zwei "warmweiße" Lampen verschiedener Hersteller können völlig unterschiedlich aussehen (eine eher gelblich, die andere grünlich).
• Binning-Probleme: Ohne enge Toleranzen (Standardisierung des sogenannten "Binnings") variiert das Licht sogar innerhalb einer Produktionscharge eines einzelnen Herstellers.

Das Binning-Problem besteht darin, dass ein Hersteller Leuchtmittel mit einer bestimmten Beschaffenheit nicht gezielt herstellen kann, sondern aus einer Charge aussuchen muss. Er wirft den Rest nicht etwa weg, der wandert zu den billigeren Produkten. Da alles LED heißt, muss der Planer wissen, womit er zu tun hat.

Sicherheitsrisiken und EMV-Störungen

Normen regeln nicht nur das Licht, sondern auch die Elektrotechnik:

• Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Nicht genormte Billig-LEDs können das WLAN stören oder ein störendes Surren in Radios verursachen.
• Flimmern (Flicker): Ohne Grenzwerte für den "Flicker-Index" können LEDs unsichtbar flimmern, was zu Konzentrationsstörungen, Kopfschmerzen oder sogar epileptischen Anfällen führen kann.

Flimmern war in der Lichttechnik seit der breiten Anwendung von elektronischen Vorschaltgeräten kein Thema mehr. Seit der Einführung von LEDs in der Beleuchtung ist Flimmern als Flicker ein heißes Thema, mit dem sich sogar die EU in Brüssel beschäftigen musste. Da auch Fahrzeuge von dem Thema berührt sind, ist flimmerndes LED-Licht auch ein öffentliches Problem geworden.

Nicht, dass LEDs immer flimmern müssen. Man kann sie vollkommen ohne zeitliche Schwankungen betreiben, so durch Gleichstrom oder hochwertige Treiber. In der EU gibt es seit 2021 strengere Grenzwerte (Ökodesign-Richtlinie), die das Flimmern (PstLM- und SVM-Werte) regeln, aber keine Vorschrift, dass LED nicht flimmern darf.

Ökonomische und ökologische Folgen

Obwohl die LED als große Errungenschaft in Sachen Ökologie durch die EU gefördert wurde, weil man damit Strom und somit CO₂ spart, hat die fehlende bzw. mangelnde Standardisierung dieser Technik ernsthafte ökonomische und ökologische Folgen. Beispielsweise:

• Elektroschrott: Die mangelnde Reparierbarkeit (siehe Punkt 1) führt zu einer Wegwerfmentalität, die den ökologischen Vorteil der Energieeffizienz teilweise wieder zunichtemacht.
• Planungsunsicherheit: Lichtplaner können keine langfristigen Wartungskonzepte erstellen, wenn nicht garantiert ist, dass Ersatzteile in fünf Jahren noch dieselben Spezifikationen haben.

Diese Probleme wurden im Laufe der Jahre gemildert, aber nicht beseitigt.

Verweise auf Beiträge in healthylight.de

Um ein leichtes Lesen zu ermöglichen, habe ich die Verweise auf relevante Beiträge in dem Blog healthylight.de zusammengefasst:

Ein neues Gütezeichen, das nie einer gebraucht hat!

Flicker – das leider allzu bekannte Wesen

Flicker noch mal – Licht und Gesundheit

LED dürfen nicht mehr flimmern - nur noch moderat …

Darf die LED mehr flimmern, weil sie modern ist?

Lang lebe die LED - fragt sich, wie lang

Ach wie schön war es ohne LED - Nostalgie zu Weihnachten

Licht und Altern

Was sind 50.000 Stunden - zum Teufel noch mal?

LED-Lebensdauer - das unbekannte Wesen

 

Im Jahr 2013 erschien ein neuer Star am Beleuchtungshimmel: HCL. Das ist nicht die chemische Formel für die Salzsäure, sondern Human Centric Lighting. Man wollte damit die sperrige Bezeichnung „biologisch wirksame Beleuchtung“ loswerden. Die war leider zweideutig: Biologisch wirksam ist die Beleuchtung mit UVC-Leuchten. Meist tödlich obendrein.

Der Auftragnehmer, die Beratungsfirma  A.T. Kearney, seit 2020 nur noch Kearney, erfand eine Marketingstrategie für diesbezügliche Produkte. Diese wurde HCL getauft, denn als biologisch wirksam ist Licht seit über einem Jahrhundert bekannt. Kearney ist vermutlich nicht aufgefallen, dass ihre Argumente verdammt prima zu einem der größten Desaster der Wissenschaftsgeschichte passten, den Hawthorne-Experimenten der 1920er Jahre. Diese waren zu guter Letzt auch noch von der lichttechnischen Industrie in Auftrag gegeben worden. So hatte die Katastrophe die Lichttechnik besonders hart getroffen. Bis heute …

Wegen der besonderen Bedeutung habe ich das Thema in einem Kapitel in Genesis 2.0 – Die Schöpfung der elektrischen Sonne behandelt (hier). In healthylight.de durfte das Thema auch nicht fehlen (z.B. hier und da und dort).

Das Konzept wurde von dem Arbeitsschutz heftig kritisiert, weil die Wirkung auf der Beeinflussung von Hormonen der Beschäftigten erfolgen sollte. Die KAN, Kommission Arbeitsschutz und Normung, führte mehrere Symposien durch, um die Belange zu diskutieren. Mir klingt noch in den Ohren, wie vor 10 Jahren ein Arbeitsschützer den Kollegen aus der Lichttechnik öffentlich empfahl, das ganze Ding aufzugeben. (Mehr zu KAN-Stellungnahmen zu dem Thema hier und dort)

Arbeitsschutz ist nicht alles. Und nicht selten entscheiden Menschen oder Betriebe für Dinge, von denen der Arbeitsschutz abrät. Manchmal müssen die Arbeitsschutzbehörden sogar regelrecht  gegen unsinnige, gar gefährliche Praktiken kämpfen. Menschen oder Betriebe müssen nur genug Vorteile entdecken, um selbst von ihnen als sinnvoll erkannte Regeln zu ignorieren. Bei HCl kann man ruhig von einem Scheitern reden, das durch den Unterschied zwischen theoretischem Marketing und praktischer Marktrealität eingetreten ist. Während die Wissenschaft noch über  HCL (Human Centric Lighting) diskutiert, ist es als Massenprodukt für die Elektroindustrie tatsächlich eine Art "stilles Scheitern" geworden.

Es gibt auch gegenteilige Meinungen, die behaupten, HCL sei so erfolgreich, dass es ein HCL 2.0 gibt. Dagegen spricht meine Erfahrung, dass licht.de, die Website des ZVEI, das Thema HCL fast versteckt. Dies bestätigt meine Kenntnisse über die Interna, die nicht in die Allgemeinheit gehören. Nicht zu den Interna gehören die Fakten, dass die Industrie lieber über „Value of Light“ sprechen möchte oder lieber von „integrative lighting“ spricht.

Die Industrie redet nicht mehr gerne darüber, weil das Konzept HCL an vier harten Realitäten zerschellt ist:

Das „Service-Albtraum“-Problem (Komplexität)

HCL ist kein Produkt, sondern ein System. Es ist nicht gelungen, diese Nachricht zu kommunizieren, obwohl licht.de und der Vorgänger, die Fördergemeinschaft Gutes Licht (FGL), eine sehr erfolgreiche Praxis betreiben (s. licht.wissen und FGL-Hefte)

• Das Problem: Ein Elektriker baut eine Lampe ein, schließt sie an und geht. HCL erfordert aber eine aufwendige Programmierung der Lichtkurven über den gesamten Tag.
• Die Realität: Oft war die Steuerung nach einem Stromausfall oder einem Software-Update verstellt. Die Nutzer saßen plötzlich mittags im Schummerlicht oder abends im Blaulicht. Die Folge waren endlose Reklamationen, auf die weder der Handwerker noch die Hersteller Lust hatten.

 

Die „Einfach-zu-teuer“-Wand

HCL benötigt teure Treiber, Dual-Color-LEDs (Warmweiß/Kaltweiß) und eine intelligente Steuerung.

• In Ausschreibungen für Großprojekte war HCL oft das Erste, was dem Rotstiftzum Opfer fiel ("Value Engineering"). Man stellte fest, dass die Mieter zwar "gutes Licht" wollen, aber nicht bereit sind, den massiven Aufpreis für die biologische Wirkung zu zahlen.
• Neue Gebäude werden spekulativ errichtet, d.h. der spätere Betreiber des Hauses wird erst später bestimmt oder er beteiligt sich nicht an den Kosten der Erstellung. Er zahlt später die Miete. Die Kosten der „gesunden“ Beleuchtung trägt daher der Bauherr. Den Nutzen erntet der Mieter, so er überhaupt entsteht. Die Beleuchtung gilt als Bauprodukt und muss zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Baus realisiert werden.

 

Fehlende Normung und Nachweisbarkeit

Die Elektroindustrie liebt Normen mit „knackigen Zahlen“ wie in DIN EN 12464-1. Die lichttechnische Normung der Beleuchtung von Arbeitsstätten gehört seit jeher zum Marketing.

• Bei HCL ist die Wirkung schwer messbar. Wie beweist man einem Kunden, dass seine Mitarbeiter durch das Licht 5 % weniger krank sind? Da der Effekt erst über Wochen und Monate eintreten kann und von vielen Faktoren abhängt, fehlte der Industrie das schlagkräftige Verkaufsargument ("Return on Investment").
• Als HCL als Konzept erstellt wurde, gab es für die LED selbst kaum Normen. Man konnte sich nicht einmal darauf verlassen, dass ein Leuchtmittel mit einer bestimmten Bezeichnung nachgekauft werden konnte.

 

Das "Smarte" Missverständnis

Viele Kunden dachten, "Smart Lighting" (per App steuerbar) sei das Gleiche wie HCL.

• Die „Industrie“ hat den Markt mit billigen, bunt leuchtenden Smart-Home-Lampen geflutet. Das hat das biologisch wirksame HCL-Konzept entwertet. Es wurde zum Spielzeug degradiert, statt als gesundheitsrelevante Infrastruktur wahrgenommen zu werden.
• Die Industrie ist nämlich nicht dieselbe wie vor der Ära LED. Das gilt auch für den Anwender, der nicht immer den Unterschied zwischen Billigprodukten und Qualitätsware feststellen oder schätzen kann.

 

Die physiologische Enttäuschung

Die Forschung hat gezeigt, dass man für eine echte Melatonin-Beeinflussung am Tag sehr hohe Beleuchtungsstärken (über 1000 Lux am Auge = bis zum Dreifachen horizontal) braucht. Zudem wurde die Beleuchtung am Abend und in der Nacht zu einer Gefahr erklärt. Dazu gehören nicht nur die Beleuchtung, sondern auch das Licht der Bildschirme.

• Hohe Beleuchtungsstärken am Tage sind energetisch ineffizient und widersprechen den strengen EU-Vorgaben zum Energiesparen. Man kann nicht gleichzeitig massiv Strom sparen und die Büros so hell fluten, dass sie die Mittagssonne simulieren.
• Wenn man Licht am Abend und in der Nacht zur Gefahr erklärt, muss man eine Lösung für Leute haben, die gerade dann arbeiten wollen bzw. müssen. Etwa 15 % aller Erwerbstätigen in Deutschland arbeiten regelmäßig am Abend. Das entspricht bei rund 46 Millionen Erwerbstätigen etwa 6,9 Millionen Menschen. Regelmäßige Nachtarbeit ist seltener, betrifft aber immer noch rund 4,6 % der Erwerbstätigen. Das sind etwa 2,1 Millionen Menschen, die arbeiten, während der Rest des Landes schläft. Ein Konzept, das die Interessen von rund 20% der Erwerbstätigen nicht berücksichtigt, aber diesen und ihren Arbeitgebern erklärt, die gängige Praxis gefährde die Gesundheit, ist schwer durchsetzbar.

Fazit: Die Industrie hat HCL still "beerdigt", weil es sich nicht als wartungsfreies Standardprodukt skalieren ließ. Es ist heute ein Nischenprodukt für spezialisierte Kliniken oder Luxusbüros geblieben. Für den Rest der Welt ist es zum "Voodoo" der Lichtbranche geworden – man weiß, dass es irgendwie wirkt, aber keiner will die Verantwortung für die komplexe Technik übernehmen.

Man muss hinzufügen, dass es auch ernsthafte rechtliche Probleme gibt. So muss ein Lichtplaner laut BGB dem Kunden gegenüber die angepeilte Wirkung gewährleisten. Selbst wenn diese Wirkung tatsächlich realisierbar wäre, ist eine Mitwirkung des Betreibers und seiner Mitarbeitenden für den Erfolg entscheidend. Kein Planer wird in dieser Situation die Verantwortung übernehmen können bzw. dürfen.

Physikalisch nicht messbare Wirkungen

• Wissenschaftliche Zusammenfassung

Hintergrund

Die physische Umgebung von Patient:innen – insbesondere Tageslicht und Ausblick ins Freie – wird zunehmend als relevanter Einflussfaktor auf den Heilungsverlauf anerkannt. Erkenntnisse stammen vor allem aus der Umweltpsychologie, Medizin und Chronobiologie.

• Zentrale Studien & Ergebnisse

1. Einfluss von Naturausblicken auf die Genesung

Ulrich (1984) – Science

• Design: Vergleich von postoperativen Patient:innen mit Blick auf Natur vs. Ziegelwand
• Ergebnisse:
  • Kürzere Krankenhausaufenthalte
  • Weniger Schmerzmittel
  • Weniger negative Pflegevermerke
• Bedeutung: Erste evidenzbasierte Studie, die zeigte, dass visuelle Umweltfaktoren messbare medizinische Effekte haben.

Kernaussage:

Ein natürlicher Ausblick beschleunigt die postoperative Erholung signifikant.

2. Tageslicht und Aufenthaltsdauer im Krankenhaus

Beauchemin & Hays (1996) – Journal of Affective Disorders

• Population: Patient:innen mit schwerer Depression
• Ergebnisse:
  • Aufenthaltsdauer in sonnigen Zimmern um ca. 2,6 Tage kürzer
• Mechanismus: Tageslicht beeinflusst den zirkadianen Rhythmus und die Serotoninproduktion.

Kernaussage:

Tageslicht wirkt antidepressiv und verkürzt klinische Behandlungszeiten.

3. Tageslicht, Schmerzempfinden und Medikation

Walch et al. (2005) – Psychosomatic Medicine

• Design: Vergleich hell vs. dunkel gelegener Krankenzimmer
• Ergebnisse:
  • Geringerer Schmerzmittelbedarf
  • Niedrigere subjektive Stresswerte
• Erklärung: Licht beeinflusst die Melatonin- und Cortisolregulation.

Kernaussage:

Helle Räume reduzieren Schmerzempfinden und Stress.

4. Systematische Übersichtsarbeiten

Ulrich et al. (2008) – Health Environments Research & Design Journal

• Analyse: Mehrere Studien zu Krankenhausdesign
• Ergebnisse:
  • Tageslicht, Naturbezug und Ausblick korrelieren mit
    1. schnellerer Genesung
    2. geringerer Komplikationsrate
    3. besserem psychischem Wohlbefinden

Kernaussage:

Architektur ist ein aktiver Bestandteil des Heilungsprozesses.

• Wirkmechanismen (Zusammenfassung)

• Biologisch:
  • Stabilisierung des zirkadianen Rhythmus
  • Reduktion von Stresshormonen
• Psychologisch:
  • Positive Emotionen
  • Reduzierte Angst und Wahrnehmung von Schmerz
• Verhaltensbezogen:
  • Besserer Schlaf
  • Höhere Therapietreue

• Gesamtfazit

Besserer Ausblick und ausreichendes Tageslicht tragen nachweislich zu einer schnelleren und komplikationsärmeren Gesundung bei.
Diese Effekte sind robust belegt und betreffen sowohl physische als auch psychische Heilungsprozesse.

Hell gegen Grün – Was ist gesünder?

Gestern untersuchte ich die Wirkung der Aussicht aus einem Krankenzimmer auf den Heilungsverlauf bei frisch operierten Patienten. Die maßgebliche Arbeit hierzu von Ulrich hat die Situation zwischen der Aussicht auf eine Ziegelwand und auf die freie „Natur“ verglichen. Die Natur hat gesiegt.

Leider kann ich mir die Ziegelwand gut vorstellen, aber die “Natur” nicht. Bei manchen Studien bestand sie aus einer Parklandschaft, wie sie im Krankenhausbau über ein Jahrhundert realisiert wurde. Eine Gruppe der Cambridge University hat bei einer Studie die “Natur” etwas näher spezifiziert. Die Aussicht wurde als “grün” (Anteil des Grüns in der Aussicht) und “hell” differenziert. Hell bedeutete eine größere Beleuchtungsstärke des Lichts, das durch die Fenster erzeugt wurde.

Es wurden die Daten von 244 stationären Psychiatriepatienten (Durchschnittsalter 41,8 Jahre; SD = 11,8; 59,8 % weiblich, Aufenthaltsdauer zwischen 7 und 100 Tagen) untersucht, die zwischen Mai 2013 und Oktober 2018 mit affektiven Störungen aufgenommen worden waren. Die Aussicht aus dem Fenster wurde anhand von Bildern aus jedem Zimmer bewertet und in zwei Kategorien unterteilt: Bilder, die künstliche Objekte zeigen, und Bilder, die grüne Bäume zeigen. Der prozentuale Grünanteil in jedem Bild wurde ebenfalls berechnet und als Grünanteil der Aussicht ausgewiesen. Die Helligkeit wurde mit einem Luxmeter gemessen.

Beides, viel “Grün“ und viel „Hell“, führte zu einer Verkürzung der Therapie. Was aber sehr interessant ist, ist die Helligkeit in den Räumen: Wo viel Grün war, war es am dunkelsten.

Die Studie ist hier komplett zu lesen.

Mascherek A, Weber S, Riebandt K, et al. On the relation between a green and bright window view and length of hospital stay in affective disorders. European Psychiatry. 2022;65(1):e21. doi:10.1192/j.eurpsy.2022.9

Wirkungen, die in Sprichwörter eingeflossen sind

Wenn die Rede vom gesunden Licht ist, denken viele an Beleuchtung. Das ist aber nur eine Folge der veröffentlichten Meinung, die die Hersteller dominieren. Lux vita est – Der Slogan der seit 1998 stattfindenden Tagung Licht und Gesundheit (L&G) stammt noch von den Alten Römern. Sie wussten, mit Licht zu heilen.

In deren Land hielt sich der Spruch „Dove non va il sole, va il medico“ (Wo die Sonne nicht hingeht, geht der Arzt hin) bis heute und ist in viele Sprachen migriert. So sagen die Engländer, “Where the sun doesn't go, the doctor does“. Auch das große Epochenwerk des deutschen Naturalismus, „Vor Sonnenaufgang“ von Gerhart Hauptmann (1889), thematisiert den starken Einfluss des Lichts auf den Menschen. In der naturalistischen Literatur wurde die Sonne oft symbolisch als Gegenpol zur „Dunkelheit“ von Krankheit und sozialem Elend verwendet. (s. dazu das Kapitel Krankheiten der Finsternis.)

Jenseits der Sprichwörter und literarischer Verarbeitung

Nüchtern betrachtet …

Die oben skizzierte Historie des Glaubens an die Heilkräfte des Lichts und der Sonne hielt Wissenschaftler nicht davon ab, fensterlose, gar unterirdische Schulen und Krankenhäuser bauen zu wollen, weil man auf diese Weise den Lärm los wird und keine Wärmeenergie verliert:  Ein C.T., Architekturprofessor,  „…bemängelte. dass die „Anhänger von Fenstern“ keinerlei Begründung für Fenster vorbringen können. Aber fensterlose Schulen würden 40% der Heizenergie sparen, mit konstantem Licht die Augen schonen, den Lärm um 35 dB oder mehr reduzieren und Wartungskosten mindern. (Larson, C. T. (1965). The Effect of Windowless Classrooms on Elementary School Children, Michigan Univ., Ann Arbor. Coll. of Architecture and Design.) Das zitierte Werk ist ein Forschungsbericht eines großen Projektes.

Auch wenn die Rolle des Lichts nicht genau kalkuliert wird, kann man bei den Einsparungen bei Wärme (40 %) und Lärm (35 dB(A)) das Ausmaß der beabsichtigten Änderungen abschätzen. In Deutschland entfällt gut die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs auf die Bereitstellung von Wärme und Kälte. Wärme ist damit der mit Abstand größte Energieposten im Land – noch vor dem Stromverbrauch und dem Verkehrssektor.

Gar fantastisch fällt die “Einsparung” an Lärm. Eine Differenz von 35 dB(A) bedeutet den Faktor 3162 in Schallenergie. Oder den Unterschied zwischen einem Klassenzimmer und einem Konzertsaal.

Licht heilt Krebs – Medizinische Anwendung in PDT

Ein prägnantes Beispiel für den Einsatz von Leuchtmitteln als Heilmethode (PDT = Photodynamic Therapy) liefert der Einsatz von LED-Elementen in der Krebstherapie. In der modernen Krebstherapie spielen LEDs eine zentrale Rolle, allerdings nicht als direktes "Heilmittel" durch bloßes Bestrahlen, sondern als hochpräzise Lichtquelle für photodynamische Verfahren.

Die Wurzeln dieser Anwendung gehen zurück auf den Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Erfindung des Lasers in den 1960ern ermöglichte es, das Licht präzise und intensiv auf das Tumorgewebe zu lenken. Die Zulassung der Verfahren erfolgte in den 1990ern.

Der Einsatz von LEDs (Light Emitting Diodes) bietet gegenüber herkömmlichen Lasern entscheidende Vorteile: Sie sind günstig, entwickeln kaum Hitze und können großflächig oder sogar im Körperinneren eingesetzt werden. das Hauptanwendungsgebiet ist die photodynamische Therapie (PDT). Dabei wird dem Patienten ein spezieller Wirkstoff (Photosensibilisator) verabreicht, der sich bevorzugt in Tumorzellen anreichert. Die betroffene Stelle wird mit LED-Licht einer spezifischen Wellenlänge (meist rot oder blau) bestrahlt. Das Licht aktiviert den Wirkstoff, wodurch aggressiver Sauerstoff (Singulett-Sauerstoff) in der Zelle entsteht. Dieser zerstört die Tumorzelle von innen heraus, während gesundes Gewebe weitgehend geschont wird.

Für Interessenten über Details dazu gebe ich am Ende des Beitrags Literaturhinweise

Mehr zu PDT in Google Scholar mit > 500.000 Fundstellen

Licht heilt Wunden – Photobiomodulation

Dies ist die gängigste Methode, bei der „Strahlung“ zur Heilung genutzt wird. Man verwendet hierbei meist rotes oder nahinfrarotes Licht (Laser oder LED) mit geringer Intensität (Low-Level-Laser-Therapie). Das Licht dringt in das Gewebe ein und wird von den Mitochondrien (den „Kraftwerken“ der Zellen) absorbiert. Dadurch produzieren sie mehr ATP (Energie), was die Zellteilung und Gewebereparatur ankurbelt. Die Strahlung setzt Stickstoffmonoxid (NO) frei, das die Gefäße erweitert und die Durchblutung fördert. Mehr Blut bedeutet mehr Sauerstoff und Nährstoffe an der Wunde. Die Strahlung reduziert Botenstoffe, die Schwellungen und Schmerzen verursachen.

Spezielle Anwendungen sind:

• WIRA (Wassergefiltertes Infrarot A): Eine spezielle Wärmestrahlung, die besonders tief eindringt, ohne die Hautoberfläche zu verbrennen. Sie wird häufig bei chronischen Wunden eingesetzt.
• Blaues Licht: Wird häufig zur Desinfektion eingesetzt, da es Bakterien direkt abtötet, ohne die Hautzellen zu schädigen.

Mehr über wIRA, Wirkprinzipien und Wirkungen unter Hoffman, G. Klinische Anwendungen von wassergefiltertem Infrarot A, in Licht und Gesundheit, 6. Symposium, TU Berlin, 2008

Heilung Jenseits der Physik – Heilende Aussichten

Licht muss nicht in der Form einer Strahlung auf die Haut oder eine Wunde fallen, um eine heilende Wirkung hervorzurufen. Es tut dies auch durch die Information, die es trägt. Nicht umsonst gilt die deutsche Vorschrift (ArbStättV § 7.1) zur Sichtverbindung nach außen so erfolgreich, dass alle neuen Gebäudebewertungen für nachhaltiges Bauen sie übernommen haben (link zu dem Beitrag).

Eine Studie aus dem Feld der Forschung, die unter dem Namen Evidence-Based Design (evidenzbasierte Gestaltung) bekannt ist, zeigt, warum es geht. Die wichtigste und bahnbrechende Studie dazu stammt von dem schwedischen Architekturprofessor Roger Ulrich aus dem Jahr 1984. Sie ist bis heute in 10140 wissenschaftlichen  Artikeln zitiert worden. (download hier)

Das Besondere an der Studie ist, dass viele Verfälschungen von Feldstudien hier vermieden worden sind, weil die Studie retrospektiv durchgeführt wurde. Ulrich hat 1984 Daten aus einem Krankenhaus aus den Jahren von 1972 bis 1981 ausgewertet.

Ulrich untersuchte Aufzeichnungen über die Genesung von Patienten nach einer Cholezystektomie in einem Vor-Ort-Krankenhaus in Pennsylvania zwischen 1972 und 1981, um festzustellen, ob die Zuweisung zu einem Zimmer mit Fensterblick auf eine natürliche Umgebung einen regenerierenden Einfluss haben könnte. Dreiundzwanzig chirurgische Patienten, die Zimmern mit Fenstern mit Blick auf eine natürliche Umgebung zugewiesen wurden, hatten kürzere postoperative Krankenhausaufenthalte, erhielten weniger negative Bewertungen in den Notizen der Krankenschwestern und nahmen weniger starke Schmerzmittel ein als 23 vergleichbare Patienten in ähnlichen Zimmern mit Fenstern, die auf eine Backsteinmauer blickten.

Ulrich teilte die Patienten in zwei Gruppen auf, die in fast identischen Zimmern lagen – mit einem entscheidenden Unterschied:

1. Gruppe A: Hatte einen Ausblick auf eine kleine Gruppe von Bäumen.
2. Gruppe B: Hatte einen Ausblick auf eine braune Ziegelmauer.

Die Ergebnisse waren statistisch eindeutig:

• Schnellere Entlassung: Patienten mit Blick ins Grüne konnten im Schnitt einen Tag früher nach Hause (7,96 Tage vs. 8,70 Tage).
• Weniger Schmerzmittel: Sie benötigten deutlich weniger starke Analgetika (Schmerzmittel).
• Bessere Stimmung: Das Pflegepersonal dokumentierte bei den "Naturguckern" weit weniger negative Kommentare wie "verstimmt" oder "ungeduldig".

Die Wissenschaft erklärt diesen Effekt heute durch mehrere psychologische und biologische Faktoren:

• Stressreduktion (Attention Restoration Theory): Ein Blick in die Natur ist "faszinierend", aber nicht anstrengend. Er erlaubt dem Gehirn, sich vom kognitiven Stress der Krankheit zu erholen. Eine Mauer hingegen bietet keine visuelle Ablenkung und verstärkt das Gefühl des Gefangenseins.
• Senkung des Cortisolspiegels: Schon drei bis fünf Minuten Betrachten von Natur (auch durch ein Fenster) senken nachweislich den Blutdruck, die Herzrate und das Stresshormon Cortisol.
• Gefühl von Weite: Ein Blick in die Ferne verhindert den "Hospitalismus" (Depressionen durch Langzeitaufenthalte), da er das Gefühl von Freiheit und eine Verbindung zur Außenwelt aufrechterhält.

Die Studie von Ulrich und weitere Studien führten zu der Entwicklung von "Heilende Architektur". Hierzu muss man allerdings hinzufügen, dass die früheren Krankenhausbauer auch ohne Wissenschaft eine solche Architektur realisiert hatten, z.B. Krankenhaus Westend. Heute DRK Kliniken. Die DRK Kliniken Berlin Westend ist ein Krankenhaus im Berliner Ortsteil Westend und Teil der DRK Kliniken Berlin. Sie ist zudem ein Akademisches Lehrkrankenhaus der Charité.

Das Krankenhaus entstand ab den 1890er Jahren in mehreren Bauabschnitten und war im Besitz der Stadt Charlottenburg. Das ukb (Unfallkrankenhaus Berlin), das als ein Beispiel für heilende Architektur gilt, ist ebenso in den 1890ern entstanden. Es ist bekannt für seine großzügigen Parkanlagen und die Integration von Kunst und Natur, die besonders in der Rehabilitation wichtig ist.

Insgesamt zeichnet sich die Heilende Architektur durch folgende Merkmale aus:

Licht                        Synchronisation der inneren Uhr durch Tageslicht.

Luft                          Natürliche Belüftung und gute Raumluftqualität.

Farbe                      Warme, erdige Töne statt klinischem Weiß/Blau.

Soziales              Räume, die Begegnung mit der Familie fördern (Social Support).

Literaturangaben

Eine gute Zusammenfassung zu Heilende Architektur findet sich in Wikipedia (hier) https://de.wikipedia.org/wiki/Heilende_Architektur

Zur Ulrich-Studie, ähnlichen Arbeiten und Folgeartikeln hier :
View through a window may influence recovery from surgery

Literatur zu PDT (Beispiele)

1. Soares da Silva, N. et al. (2024): Photodynamic therapy: challenges and innovations for treating cancer. Erschienen in Frontiers in Oncology. Dieser Artikel beleuchtet moderne technologische Innovationen und die synergetische Wirkung mit anderen Krebstherapien. (mehr hier https://www.elibrary.ru/item.asp?id=79810185)
2. Alvarez, N; Sevilla, A. (2024): Current Advances in Photodynamic Therapy (PDT) and the Future Potential of PDT-Combinatorial Cancer Therapies. In Frontiers in Oncology. Ein aktueller Überblick über Kombinationen mit Chemotherapie und Radiotherapie zur Überwindung von Resistenzmechanismen. (komplettes Papier hier)
3. Tanew, A. et al. (2024): Impact of light dose and fluence rate on the efficacy and tolerability of topical 5-ALA PDT. Veröffentlicht im Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology (JEADV). Wichtig für die Praxis, da hier untersucht wurde, wie man die Schmerzen während der Behandlung durch optimierte Lichtprotokolle reduzieren kann.

Literatur zu Heilende Architektur

Lawson, Brian: Healing Architecture, 2010 https://doi.org/10.1080/17533010903488517

T Simonsen, J Sturge, C Duff Healing architecture. In healthcare: A scoping review

M Ghazaly, D Badokhon, N Alyamani Healing architecture, Civil Engineering and …, 2022  hier 

 

Portrait: Melatonin

Vorbemerkung

In meinen Blogs ist seit Anbeginn im Jahr 2009 häufig von Melatonin die Rede. Dabei geht es immer oder fast immer um die zirkadianen Rhythmen des Menschen und deren Beeinflussung durch Licht. In der Lichttechnik oder gar in der Medizin, die sich mit den Lichtwirkungen beschäftigt, beschränkt man sich gar auf das Licht, das ins Auge tritt, okulares Licht. Ich habe immer beanstandet, dass man sich in der Forschung darauf verlassen hat, nur eine Wirkung von Melatonin zu betrachten, obwohl es mehr Wirkungen ausübt. Zudem habe ich ebenso beanstandet, dass man sich bei den periodischen Wirkungen auf die zirkadianen beschränkt, und bei diesen nur auf Licht. Wie relevant können die ignorierten Aspekte im Vergleich zu den betrachteten sein?.

Periode des Tages = Periode des Lichts?

Wenn man die Erdumdrehung in fast genau 24 Stunden als biologischen Taktgeber annimmt, ist der Verlauf von Hell und Dunkel mit Sicherheit die prägnanteste Änderung. So wundert es nicht, dass das Licht als der mächtigste Taktgeber gilt und in der Chronobiologie als Zeitgeber bezeichnet wird.

Allerdings wären Änderungen des Lichts stets von synchronisierten Verläufen von UV-Strahlung und Wärme (IR-Strahlung) begleitet. Beide sind in der Photobiologie seit über einem Jahrhundert als physiologisch hochwirksam bekannt und finden Anwendung in unzähligen Heilmethoden.

Menschliche Gesellschaften haben sich entsprechend dieser Periodizität entwickelt, auch wenn sie Wege gesucht und gefunden haben, dieser zu entfliehen. Ihr wichtigstes Hilfsmittel dazu war das künstliche Licht. Das Buch Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne zeigt, wo das gelungen ist und wo wir total versagt haben.

Periodische Wirkungen von Licht auf biologische Abläufe

Länge der Periode

Biologische Rhythmen können sich in ihrem betrachteten Verhalten zwischen Sekunden und vermutlich über ein Jahrhundert bewegen.

Ultradiane Rhythmen (kürzer als 24 Stunden) wiederholen sich mehrfach am Tag. Sie sorgen für Phasen der Belastung und Erholung innerhalb des großen 24-Stunden-Tages. Dazu gehören z.B. Schlafphasen. Ein kompletter Zyklus aus Leicht-, Tief- und REM-Schlaf dauert ca. 90 Minuten. Die kürzesten Rhythmen sind allerdings Herzschlag und Atmung.

Infradiane Rhythmen (länger als 24 Stunden) dauern Tage, Wochen oder sogar Monate an, so der Menstruationszyklus bei Frauen. Saisonale Rhythmen, d.h. Anpassungen an die Jahreszeiten, wie z. B. der veränderte Vitamin-D-Haushalt oder das Haarwachstum gehört auch zu den infradianen Rhythmen.

Der circannuale Rhythmus (von lat. circa = „ungefähr“ und annus = „Jahr“) ist die „innere Jahresuhr“ des Körpers bzw. die zweite innere Uhr. Während der circadiane Rhythmus den Tag strukturiert, bereitet der circannuale Rhythmus den Organismus auf die sich wiederholenden Herausforderungen der Jahreszeiten vor. Der Haupttaktgeber des circannualen Rhythmus ist derselbe wie beim circadianen: Licht. Allerdings betrifft die Rolle andere Eigenschaften (Photoperiode).

Der Rekordhalter der biologischen Rhythmen ist die Bambusblüte. Der längste bekannte Rhythmus, supra-annualer Rhythmus, liegt bei etwa 120 bis 130 Jahren. Das Faszinierende ist, dass alle Individuen einer Art – egal, wo auf der Welt sie sich befinden – fast gleichzeitig blühen. Wenn ein Bambus in China blüht, blüht auch ein Ableger derselben Mutterpflanze in einem botanischen Garten in Europa. Diese Pflanzen sind „monokarp“, das heißt, sie blühen nur ein einziges Mal in ihrem Leben, produzieren massenhaft Samen und sterben danach ab.

Verursacher der Periodizität

All diese Wirkungen sind endogen, d.h. sie werden nicht durch externe Einflüsse erzeugt. Man nennt den Verursacher die “innere Uhr“, obwohl zuweilen der Kalender besser passt. Sie werden zumindest teilweise durch externe Einflüsse mit den natürlichen Rhythmen synchronisiert. So der zirkadiane Rhythmus mit dem Verlauf der Sonne am Tag auf 24 Stunden, der zirkannuale Rhythmus auf das Sonnenjahr.

Bei dem Mensturationszyklus ist kein Zufall, dass „Menstruation“ vom lateinischen Wort mensis (Monat) und dem griechischen mene (Mond) abstammt. Dieser beträgt 29,5 Tage und kommt in die Nähe der 28 Tage, die als Normalfall gelten.

Was bei den Pflanzen der Verursacher für den jährlichen Rhythmus gibt und was das Absterben einer Bambusart nach 80 bis 130 Jahren bewirkt, lässt sich nicht sagen. Wissenschaftliche Studien dazu sind kaum möglich, weil kein lebender Forscher eine Wiederkehr der Bambusblüte erlebt.

Melatonin – Die Ursubstanz für das Leben

Der evolutionäre Ursprung (Die Ur-Funktion)

Das Melatonin ist eines der ältesten Moleküle des Lebens. Man findet es nicht nur in Menschen, sondern auch in Algen, Bakterien und Pflanzen. Es existierte schon lange, bevor es Menschen, Tiere oder Pflanzen gab. Das evolutionäre Alter des Melatonin wird auf über 3 Milliarden Jahre geschätzt.

Das wissenschaftliche Alter ist aber mikrige 68 Jahre. Im Jahr 1958 isolierte der Dermatologe Aaron B. Lerner das Hormon erstmals aus der Zirbeldrüse eines Rindes. Er nannte es „Melatonin“, weil es die Hautfarbe von Fröschen beeinflussen konnte (Griechisch melas = schwarz, tonos = Spannung/Farbe).

Da Melatonin eines der ältesten Moleküle der Erde ist, hat es im Laufe der Evolution extrem vielfältige Rollen übernommen. Es fungiert bei fast allen Lebewesen als „biologisches Signal der Dunkelheit“, aber die konkreten Auswirkungen unterscheiden sich stark je nach Art.

Allerdings spielt das Melatonin auch bei Lebewesen in der Tiefsee eine Rolle, wo die Dunkelheit ohne Helligkeit ewig herrscht. Nicht nur das: Die Lebewesen folgen einem Tagesrhythmus, obwohl sie nie den Tag sehen. Die sogenannte Diel Vertical Migration (DVM) – zu Deutsch: Vertikale Tageswanderung – gilt als die größte synchronisierte Massenbewegung von Biomasse auf unserem Planeten. Jeden Tag bewegen sich Milliarden von Tonnen an Meereslebewesen (von winzigem Zooplankton bis hin zu Fischen) hunderte Meter auf und ab.

Die DVM spielt eine entscheidende Rolle sogar im globalen Kohlenstoffkreislauf. Indem die Tiere nachts an der Oberfläche Kohlenstoff (durch Nahrung) aufnehmen und ihn tagsüber in der Tiefe ausscheiden, transportieren sie aktiv Treibhausgase aus der Atmosphäre in das tiefe Meer.

Das Melatonin ist somit nicht nur einer der ältesten Moleküle des Lebens, sondern vermutlich eines der wichtigsten für das Leben auf der Erde überhaupt. Die Medizin, eine viele tausend Jahre alte Kunst und Wissenschaft, hat das Melatonin erst 1958 zufällig entdeckt.

Wirkungen beim Menschen

Melatonin ist ein systemisches Hormon, das fast jedes Organ beeinflusst, da fast alle Zellen im Körper Melatonin-Rezeptoren besitzen. Hier sind die wichtigsten Wirkungen des Melatonins beim Menschen:

1. Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus
   Dies ist die bekannteste Wirkung. Melatonin ist kein klassisches „Einschlafmittel“ (wie ein Beruhigungsmittel), sondern ein Phasen-Moderator.
   • Vorbereitung: Es senkt die Körperkerntemperatur und den Blutdruck.
   • Müdigkeit: Es drosselt die Wachsamkeit des Gehirns und bereitet den Organismus auf die Regeneration vor.
   • Schlafarchitektur: Es unterstützt den Übergang in die Tiefschlafphasen, in denen die körperliche Erholung stattfindet.
2. Das stärkste körpereigene Antioxidans
   Melatonin ist ein „Super-Radikalfänger“. Im Gegensatz zu Vitamin C oder E kann Melatonin die Blut-Hirn-Schranke mühelos passieren und schützt so direkt die Nervenzellen.
   • Zellschutz: Es neutralisiert freie Radikale, die bei Stoffwechselprozessen entstehen und die DNA schädigen könnten.
   • Anti-Aging für das Gehirn: Es schützt die Mitochondrien (die Kraftwerke der Zellen) vor oxidativem Stress, was für die Prävention von neurodegenerativen Erkrankungen wichtig ist.
3. Modulation des Immunsystems
   Während wir schlafen, arbeitet das Immunsystem unter dem Einfluss von Melatonin auf Hochtouren.
   • Aktivierung: Es stimuliert die Produktion und Aktivität von Immunzellen (z. B. T-Zellen und natürliche Killerzellen).
   • Entzündungshemmung: Gleichzeitig wirkt es regulierend, um überschießende Entzündungsreaktionen im Körper zu dämpfen.
4. Einfluss auf Hormone und Stoffwechsel
   Melatonin ist eng mit anderen Hormonsystemen vernetzt:
   • Gegenspieler zum Cortisol: Wenn Melatonin abends steigt, sinkt das Stresshormon Cortisol. Am Morgen kehrt sich dieser Prozess um (der sogenannte Cortisol Awakening Response).
   • Stoffwechsel: Es beeinflusst die Insulinempfindlichkeit. Eine Störung des Melatonin-Rhythmus (z. B. durch spätes Essen bei hellem Licht) kann das Risiko für Diabetes und Übergewicht erhöhen.
   • Fortpflanzung: Es spielt eine Rolle bei der Regulierung des weiblichen Zyklus, da es die Ausschüttung von Gonadotropinen (Sexualhormonen) beeinflussen kann.
5. Psychische Wirkung
   Ein ausgeglichener Melatoninspiegel ist essenziell für die psychische Stabilität.
   • Stimmungsaufhellung: Da Melatonin aus Serotonin gebildet wird, hängen beide eng zusammen. Ein gestörter Melatonin-Rhythmus führt oft zu Serotoninmangel am Tag, was Reizbarkeit und Depressionen fördern kann.
   • SAD (sog. Winterdepression): Die Erscheinungen, die mit der herbstlichen Änderung des physiologischen und psychologischen Zustandes des Menschen zu tun haben, haben eine enge Beziehung zu Melatonin.

Medizinische Nutzungen des Melatonin

Melatonin wird als Substanz in der Medizin für viele Heilmethoden eingesetzt. Das bedeutet, dass es eine Vielfalt an Wirkungen entfalten kann. Vermutlich hat es deswegen sehr lange gedauert, bis es in Deutschland frei erwerbbar wurde. Die Einsatzgebiete sind u.a.:

1. Schlafstörungen (Insomnie)
Melatonin ist vor allem für zwei Gruppen medizinisch zugelassen:

Menschen ab 55 Jahren: Mit zunehmendem Alter verkalkt die Zirbeldrüse oft und produziert weniger Melatonin (der sogenannte „Melatonin-Gap“). Hier wird retardiertes (verzögert freigesetztes) Melatonin verschrieben, um die natürliche Schlafstruktur wiederherzustellen.

Kinder mit Autismus-Spektrum-Störungen oder ADHS: Diese Kinder haben oft genetisch bedingt einen verschobenen Melatonin-Rhythmus. Die Gabe hilft ihnen, den Einschlafzeitpunkt zu finden, was oft die gesamte Familiensituation entlastet.

2. Rhythmusstörungen (Zirkadiane Schlaf-Wach-Störungen)
Hier geht es nicht um die Schlafqualität an sich, sondern um den Zeitpunkt:

Jetlag: Melatonin ist das Mittel der Wahl, um die innere Uhr schneller an eine neue Zeitzone anzupassen.
Schichtarbeitersyndrom: Es wird genutzt, um dem Körper "Dunkelheit" zu signalisieren, wenn eigentlich am Tag geschlafen werden muss.
Delayed Sleep Phase Syndrome (DSPS): Für „Eulen“, deren biologischer Rhythmus so weit nach hinten verschoben ist, dass sie im normalen Berufsleben nicht funktionieren können.

3. Einsatz in der Neurologie
Da Melatonin stark neuroprotektiv (nervenschützend) wirkt, wird sein Einsatz bei verschiedenen Erkrankungen erforscht und teils begleitend genutzt:
• Demenz & Alzheimer: Zur Stabilisierung des oft völlig zerstörten Tag-Nacht-Rhythmus bei Patienten.
• Cluster-Kopfschmerz: Da diese Schmerzattacken oft einen strengen circadianen Rhythmus haben, wird hochdosiertes Melatonin präventiv eingesetzt, um die Attacken zu dämpfen.

4. Chronopharmakologie (Krebstherapie)
Dies ist ein hochspannendes Feld: Man nutzt Melatonin, um die Verträglichkeit von Chemotherapien zu verbessern.
• Es schützt gesunde Zellen vor den oxidativen Schäden der Chemo, während es Tumorzellen (die oft einen gestörten Rhythmus haben) empfindlicher machen kann.
• Man kann die Wirksamkeit von Medikamenten insgesamt erhöhen, indem man die persönliche Körperzeit der Person berücksichtigt.

Nach aktuellen Schätzungen und Daten der Internationalen Energieagentur (IEA) sowie von Organisationen wie den Vereinten Nationen (UNEP) zufolge liegt der Anteil des Energieverbrauchs bei etwa 15 % bis 19 % des weltweiten elektrischen Energieverbrauchs. Für Gewerbe und Dienstleistung wird er bis zu 50% geschätzt.

Die in dieser Rubrik angeführten Anwendungen stellen nur eine Auswahl aus den möglichen dar. Wer sich dezidiert für medizinische Anwendungen interessiert, findet relevante Informationen in Übersichtsartikeln (Review Articles) wie hier:

Rodrigo F N Ribeiro ¹, Marco Rios Santos , Maria Aquino , Luis Pereira de Almeida , Cláudia Cavadas , Maria Manuel C Silva.  The Therapeutic Potential of Melatonin and Its Novel Synthetic Analogs in Circadian Rhythm Sleep Disorders, Inflammation-Associated Pathologies, and Neurodegenerative Diseases, in Med Res Rev. 2025 Sep;45(5):1515-1539. doi: 10.1002/med.22117. Epub 2025 May 8.

Hautpflege

In der modernen Dermatologie wird Melatonin als „Hidden Champion“ gefeiert. Während es im Gehirn den Schlaf steuert, fungiert es in der Haut als einer der stärksten körpereigenen Schutz- und Reparaturfaktoren.

Da die Haut ein eigenes melatoninerges System besitzt – sie kann Melatonin also selbst produzieren und verarbeiten –, ist der Einsatz in der Hautpflege (topische Anwendung) hochwirksam.

Die Rolle von Melatonin in der Haut
Die Haut ist ständig oxidativem Stress (UV-Strahlung, Luftverschmutzung) ausgesetzt. Melatonin wirkt hier auf drei Ebenen:
• Radikalfänger: Melatonin neutralisiert freie Radikale effektiver als Vitamin C oder Vitamin E. Es stoppt die Kettenreaktion, die Kollagen zerstört und zu Falten führt.
• DNA-Reparatur: Es aktiviert Enzyme, die Schäden am Erbgut der Hautzellen reparieren, die z. B. durch einen Sonnenbrand entstanden sind.
• Mitochondrienschutz: Es schützt die "Kraftwerke" der Hautzellen, wodurch die Zellen länger vital bleiben und sich schneller regenerieren.

Warum Melatonin in Cremes und Seren?

Man könnte meinen, Schlaf allein reiche aus, aber die Konzentration von Melatonin, die über das Blut in der Haut ankommt, ist gering. Topische Pflegeprodukte setzen direkt dort an, wo der Schaden entsteht:
• Anti-Aging: Es fördert die Synthese von Kollagen und Elastin, was die Haut straff hält.
• Reparatur über Nacht: Da die Haut nachts in den Regenerationsmodus schaltet, unterstützen Melatonin-Seren diesen natürlichen Prozess.
• Schutz vor "Digital Aging": Es soll der Haut helfen, die negativen Effekte von Blaulicht (HEV-Licht) zu bekämpfen, dem wir durch Bildschirme ausgesetzt sind. (Vorsicht zu schlagwortlastig)

Kehrseite der Medaille

Wenn ein Hormon vielseitige Wirkungen auf andere ausübt und als Substanz hochwirksam medizinisch einsetzbar ist, ist es für mich ein Zeichen dafür, dass man mit ihm sehr vorsichtig umgehen muss. So gibt es wichtige medizinische Warnhinweise wie Folgendes:

• Autoimmunerkrankungen: Da Melatonin das Immunsystem stimuliert, kann es bei Krankheiten wie Rheuma oder MS zu Schüben führen.
• Wechselwirkungen: Es verstärkt die Wirkung von Beruhigungsmitteln und kann die Wirkung von Blutverdünnern oder Antibabypillen beeinflussen.
• Dosierung: In Deutschland sind Präparate bis 0,5 mg bis 1 mg oft frei verkäuflich, medizinische Dosen liegen oft deutlich höher (2 mg bis 5 mg), sollten aber nie ohne Diagnose genommen werden.
Wenn man Melatonin in seine Hautpflege integrieren möchte, sollte man Folgendes beachten:
• Zeitpunkt: Melatonin-Produkte sind fast immer Nachtpflege-Produkte. Tagsüber macht ihre Anwendung weniger Sinn, da sie den Reparaturmodus der Nacht unterstützen sollen.
• Kombinationen: Melatonin lässt sich hervorragend mit Retinol (Vitamin A) oder Niacinamiden kombinieren. Während Retinol die Zellerneuerung anstößt, schützt Melatonin die Zelle während dieses Prozesses.
Die hormonelle Desynchronisation ist die größte Gefahr: Die Einnahme von Melatonin zum falschen Zeitpunkt kann die innere Uhr verstellen, statt sie zu heilen.
• Rhythmus-Chaos: Wer Melatonin nimmt, während es draußen noch hell ist (oder zu spät in der Nacht), sendet dem Gehirn widersprüchliche Signale. Dies kann zu chronischer Insomnie führen.
• Gewöhnungseffekt: Es gibt zwar keine körperliche Abhängigkeit wie bei Benzodiazepinen, aber die körpereigene Produktion kann bei dauerhafter Hochdosiszufuhr theoretisch träge werden (Feedback-Hemmung).

Gefährliche Wechselwirkungen
Melatonin interagiert mit einer Vielzahl von Medikamenten:
• Blutverdünner: Melatonin kann die Blutungsneigung erhöhen.
• Immunsuppressiva: Da Melatonin das Immunsystem stimuliert, kann es die Wirkung von Medikamenten aufheben, die das Immunsystem unterdrücken sollen (wichtig bei Transplantationen oder Autoimmunerkrankungen).
• Diabetes-Medikamente: Es kann den Blutzuckerspiegel beeinflussen und die Einstellung des Insulins erschweren.
• Die Pille: Da beide hormonell wirken, können sie sich gegenseitig in ihrer Intensität beeinflussen.

Besondere Risikogruppen
• Kinder und Jugendliche: Da sich das Hormonsystem in der Pubertät massiv umstellt, warnen viele Experten vor einer langfristigen Gabe ohne ärztliche Aufsicht. Es gibt Bedenken, dass es die Entwicklung der Geschlechtsreife beeinflussen könnte.
• Schwangere und Stillende: Es gibt keine ausreichenden Studien zur Sicherheit; daher wird von einer Einnahme dringend abgeraten.
• Menschen mit Depressionen: In einigen Fällen kann Melatonin die Symptome einer Depression verschlimmern, besonders wenn bereits eine Antriebslosigkeit besteht.

Zum Aktionsspektrum von Melatonin

Die Wirksamkeit einer Strahlung auf eine Substanz wird bestimmt durch das Aktionsspektrum dieser, auch Empfindlichkeitskurve genannt. So wirken Strahlungen mit einer Wellenlänge zwischen 380 nm und 780 nm auf die optischen Empfänger im Auge derart ein, dass sich die bekannte V(λ)-Kurve als Summe ergibt. Dazu müssen diese Empfänger die Strahlung absorbieren. Tun sie das nicht, ist die Strahlung unwirksam für sie.

Den Vorgang kann man etwa mit der Wirkung von Licht auf glatte Oberflächen (Glas, Wasser, Spiegel u.ä.) erklären. Glas und Wasser gelten als „transparent“, d.h. durchlässig für Licht. Das ist allerdings ein Irrtum. Fällt das Licht senkrecht auf eine solche Oberfläche, geht es durch. Es wird aber teilweise im Glas bzw. Wasser absorbiert. Beide werden dadurch wärmer. Fällt der Strahl schräg ein, werden Glas und Wasser zu Spiegeln, sie weisen das Licht ab, es wird reflektiert. Ein perfekter optischer Spiegel, weist alle Strahlen ab und erscheint aus allen Richtungen gesehen schwarz. Nur aus der Richtung, die das Reflexionsgesetz bestimmt, sieht man den reflektierten Gegenstand.

Der ideale Spiegel ändert seinen Zustand durch Lichteinfall nicht. Das Wasser und die Gläser lassen den größten Teil durch und bleiben auch unverändert. Der absorbierte Teil der Energie bewirkt Änderungen. Das gilt auch für Melatonin. Es ist fast „blind“ für den größten Teil der Strahlung. Man konzentriert sich in der Chronobiologie und in der Lichttechnik auf den Wellenlängenbereich, in dem Melatonin „zerstört“ wird. Das ist der Bereich der Wellenlängen zwischen 440 nm und 490 nm, also der blaue Bereich (Blaulicht-Peak). Licht mit diesen Wellenlängen verhindert mehr oder weniger stark die Entstehung eines Melatoninpegels im Blut (Melatoninsuppression). Die melanopsinhaltigen Ganglienzellen (ipRGCs) im Auge reagieren am stärksten auf Licht bei etwa 460 nm bis 480 nm. Licht in diesem Bereich signalisiert dem Gehirn "heller Tag" und stoppt die Melatoninbildung.

Melatonin ist aber auch im UV-Bereich empfindlich. Es absorbiert Strahlung, also Energie, im UV-Bereich. Melatonin besitzt ein charakteristisches Absorptionsspektrum mit einem Maximum im UV-Bereich (Peak bei ca. 278 nm). Dies bedeutet, dass Melatonin-Moleküle in den Hautzellen in der Lage sind, hochenergetische UV-Strahlung (insbesondere UVB) direkt zu „schlucken“, bevor diese die DNA im Zellkern schädigen kann. Es fungiert wie ein molekularer Schutzschild, der einen Teil der Strahlungsenergie absorbiert und in harmlose Wärme umwandelt.

Aufgrund der Eigenschaften der Augenmedien hat UV nur geringe Chancen, ins Auge zu dringen und so die ipRGCs zu erreichen. So lassen sich die Wirkungen der Strahlung auf Melatonin auf zwei Wegen betrachten, über das okulare Licht ohne UV und über die Haut, insbesondere mit UV.
Wer die Beziehung zwischen Licht und Leben vertsehen will, muss die Wirkungen aller Strahlungen im optischen Bereich und die denkbaren Wirkungspfade berücksichtigen, die ich wie unten skizziert habe (aus ISO/TR 9241-610)

Quintessenz

Melatonin ist im wahrsten Sinne ein archaisches Molekül, das sich im Laufe der Evolution als einer der zentralen Schutz- und Regulationsfaktoren für fast alle komplexen Lebensformen etabliert hat. Seine bekannten Wirkungen allein sind sehr weitreichend. Man muss aber davon ausgehen, dass es mehr unbekannte Wirkungen geben kann, weil die Substanz gerade mal 68 Jahre bekannt ist. Die wichtigsten Wirkungen sind:

1. Koordination der Zeit (Chronobiologie)

Melatonin fungiert als biologisches Signal der Dunkelheit. Es übersetzt den physikalischen Lichtwechsel der Umwelt in eine chemische Botschaft für den Körper.

• Synchronisation: Es stellt sicher, dass alle Organe (Leber, Herz, Gehirn) zur gleichen Zeit „Nacht“ haben und regenerative Prozesse einleiten.
• Saisonalität: Es hilft Tieren und Menschen, sich an Jahreszeiten anzupassen (Fortpflanzung, Winterruhe, Immunsystem).

Zellschutz und Anti-Aging

Auf zellulärer Ebene ist Melatonin eines der stärksten bekannten Antioxidantien.

• Mitochondriale Gesundheit: Es schützt die Energiekraftwerke der Zellen (Mitochondrien) vor freien Radikalen. Da mitochondriale Schäden eine Hauptursache des Alterns sind, gilt Melatonin als zentrales „Anti-Aging-Hormon“.
• DNA-Reparatur: Während wir schlafen, fördert Melatonin die Reparatur von Erbgutschäden, was langfristig das Krebsrisiko senken kann.

Immunologische Abwehr

Melatonin wirkt als Immunmodulator. Es stärkt das Immunsystem nicht nur pauschal, sondern hilft ihm, intelligenter zu reagieren:

• Es unterstützt die Produktion von Abwehrzellen.
• Es wirkt entzündungshemmend, um chronische Entzündungsprozesse (Silent Inflammation) im Körper zu begrenzen.

Psychische Resilienz

Es besteht eine enge Verbindung zwischen Melatonin und der mentalen Gesundheit. Ein stabiler Melatoninspiegel ist die Basis für:

• Einen erholsamen Tiefschlaf (essentiell für die emotionale Verarbeitung).
• Die Regulation von Neurotransmittern wie Serotonin und Dopamin.

Man kann Melatonin als den Projektleiter des nächtlichen Wartungsprogramms bezeichnen. Während wir schlafen, nutzt der Körper dieses Hormon, um aufzuräumen, zu reparieren und das System für den nächsten Tag zu kalibrieren.