Entwässerungssystem im Kopf: Gehirn entsorgt Abfälle mit Hochdruck

Das Gehirn reinigt sich schneller und effektiver als geglaubt: Wissenschaftler haben ein unbekanntes Abwassersystem im Kopf entdeckt. Gesundheitsschädliche Stoffe, die zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen können, werden so entsorgt - sofern die Leitungen nicht verstopft sind.

J. Iliff / M. Nedergaard

Washington - Forscher haben ein bislang unbekanntes Entwässerungssystem im Gehirn entdeckt. Dieses verzweigte Leitungsnetz aus speziellen Zellen pumpt Hirnwasser und Abfallstoffe unter Druck aus dem Denkorgan. Es übt damit eine ähnliche Funktion aus wie die Lymphbahnen im Körper. Ausfindig gemacht haben die Wissenschaftler das Pumpsystem mit Hilfe einer speziellen Mikroskopie-Methode im Gehirn von lebenden Mäusen.

Bisher habe man angenommen, dass Abfallstoffe nur langsam und passiv aus dem Gewebe in die Blutgefäße des Gehirns diffundieren. Jetzt zeige sich, dass das Gehirn zusätzlich ein deutlich schnelleres Entsorgungssystem besitze, berichtet das internationale Forscherteam im Fachmagazin "Science Translational Medicine".

"Die Abfallentsorgung ist für jedes Organ von entscheidender Bedeutung", erklärt Studienleiterin Maiken Nedergaard von der University of Rochester. Das gelte besonders für das Gehirn. Denn nahezu bei allen neurodegenerativen Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson würden sich dort Abfallstoffe sammeln, die im Laufe der Zeit immer mehr Gehirnzellen schädigen und abtöten. Für solche Substanzen kannte man im Gehirn bisher nur einen Entsorgungsweg. Bei diesem sickert das Hirnwasser mitsamt den in ihm gelösten Stoffen langsam durch die Gefäßwände in die Hirnvenen. "Jetzt zeigt sich, dass das Gehirn sich weitaus organisierter, schneller und effektiver selbst reinigt als bisher gedacht", sagt Nedergaard.

Dichtes Leitungsgeflecht um die Gehirngefäße

Wie die Wissenschaftler feststellten, wird das Abwassernetz von den langen Ausläufern spezieller Stützzellen des Gehirns gebildet, den sogenannten Astrozyten. Sie umhüllen als dichtes Geflecht die Blutgefäße des Gehirns und verbinden sie mit den Zellzwischenräumen und den Flüssigkeitsreservoirs im Denkorgan. Diese Zellen bilden ein eigenes Pumpsystem, über das Flüssigkeit aus dem Gehirngewebe aufgenommen und aktiv durch spezielle Kanäle in die Adern zurückgepresst wird. Weil diese Funktion der des Lymphsystems im Körper ähnelt, nennen die Forscher das Leitungsnetz des Gehirns "glymphatisches System" - Das "g" steht dabei für Gliazellen, den Zelltyp, zu dem die Astrozyten gehören.

"Das ist ein hydraulisches System. Wenn man es öffnet, wird es unterbrochen und funktioniert nicht mehr", erklärt Nedergaard. Das sei auch der Grund, warum man es trotz Jahrzehnten der Hirnforschung erst jetzt entdeckt habe. Denn die Pumpfunktion der Astrozyten lasse sich nur im intakten Gehirn lebender Tiere beobachten. Nachweisen konnten die Forscher sie mit Hilfe einer speziellen Mikroskopie-Methode, der Zwei-Photonen-Mikroskopie. Sie ermöglichte es, den Fluss des mit einem Kontrastmittel markierten Hirnwassers im Gehirn lebender Mäuse sichtbar zu machen. An isoliertem Hirngewebe untersuchten die Wissenschaftler anschließend die Feinstruktur der Astrozyten und der feinen Wasserkanäle in den Enden ihrer Zellausläufer.

Schnelle Entsorgung von Alzheimer-Eiweißen

Obwohl die Wissenschaftler dieses Leitungsnetz bisher nur bei Mäusen nachgewiesen haben, gehen sie davon aus, dass es auch beim Menschen und anderen Säugetieren vorhanden ist. "Weil der Mensch ein größeres Gehirn besitzt, könnte diese aktive Entsorgung für ihn sogar noch wichtiger sein als für die Nagetiere", schreiben die Forscher.

In einem weiteren Versuch spritzten die Wissenschaftler Mäusen markierte Beta-Amyloid-Eiweiße ins Hirngewebe - diese fehlgebildeten Proteine gelten als Auslöser der Alzheimer-Demenz. Bei gesunden Mäusen sei das Eiweiß innerhalb einer Stunde größtenteils abgeleitet worden, berichten die Wissenschaftler. Bei Mäusen, deren Astrozyten-Kanäle durch einen genetischen Defekt blockiert waren, habe man hingegen nach der gleichen Zeit noch mehr als doppelt so viel Beta-Amyloid im Gehirn gefunden. Das zeige, dass das Pumpsystem für Alzheimer und andere hirnorganische Erkrankungen eine wichtige Rolle spielen könnte. "Vielleicht könnte man die Aktivität des Pumpsystems bei Alzheimerpatienten erhöhen und so verhindern, dass sich noch mehr krankmachende Eiweiße in ihrem Gehirn sammeln", sagt Erstautor Jeffrey Iliff von der University of Rochester.

Bei Alzheimer gibt es zwei auffällige Veränderungen im Gehirn: Zum einen lagern sich um die Gehirnzellen sogenannte Plaques ab. Das sind Eiweißklumpen, die aus mehreren Molekülen namens Beta-Amyloid bestehen. Zum anderen treten in den länglichen Ausläufern der Nervenzellen Knäuel aus sogenannten Tau-Proteinen auf.

nik/dapd

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1. Soweit zu
hanfiey 16.08.2012
im Gehirn und eingelagerten LSD das Flashbacks hervorruft. Das bedeutet allerdings nicht das diese Substanzen harmlos sind sondern nur neu bewertet werden sollten. Also erst mal dumm-schwatzen und dann forschen.
2. Erschreckend. Vorausgesetzt, dass diese Erkenntnisse stimmen. Unsere sog. "Experten"
IsaDellaBaviera 16.08.2012
Zitat von sysopJ. Iliff / M. NedergaardDas Gehirn reinigt sich schneller und effektiver als geglaubt: Wissenschaftler haben ein unbekanntes Abwassersystem im Kopf entdeckt. Gesundheitsschädliche Stoffe, die zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen können, werden so entsorgt - sofern die Leitungen nicht verstopft sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,850272,00.html
die Wissenschaftler, Forscher, Neurologen und die Pharmaindustrie sind also nichts weiter als Quacksalber und Aderlasser. Sie haben bis heute nicht verstanden, wie unser Gehirn tatsächlich funktioniert, vertreten aber ihre Ansichten und Thesen derart überzeugt und laut, als wären sie damit bewiesen. Um dann dieselben Überzeugungen nur Jahre später kleinlaut zu revidieren und dafür neue, ungeheuer dreiste Behauptungen aufzustellen. Sie wissen wenig bis rein gar nichts und behandeln trotzdem unsere Erkrankungen wie Krebs, Alzheimer oder Parkinson mit Medikamenten von pharmazeutischen Herstellern, die auch nicht mehr wissen. Manchmal habe ich den Eindruck, wir befinden uns medizinisch oft noch Ende des 18ten oder Anfang des 19ten Jahrhunderts. Mir gruselt.
3. Erschreckend. Vorausgesetzt, dass diese Erkenntnisse stimmen. Unsere sog. "Experten"
IsaDellaBaviera 16.08.2012
Zitat von sysopJ. Iliff / M. NedergaardDas Gehirn reinigt sich schneller und effektiver als geglaubt: Wissenschaftler haben ein unbekanntes Abwassersystem im Kopf entdeckt. Gesundheitsschädliche Stoffe, die zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen können, werden so entsorgt - sofern die Leitungen nicht verstopft sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,850272,00.html
die Wissenschaftler, Forscher, Neurologen und die Pharmaindustrie sind also nichts weiter als Quacksalber und Aderlasser. Sie haben bis heute nicht verstanden, wie unser Gehirn tatsächlich funktioniert, vertreten aber ihre Ansichten und Thesen derart überzeugt und laut, als wären sie damit bewiesen. Um dann dieselben Überzeugungen nur Jahre später kleinlaut zu revidieren und dafür neue, ungeheuer dreiste Behauptungen aufzustellen. Sie wissen wenig bis rein gar nichts und behandeln trotzdem unsere Erkrankungen wie Krebs, Alzheimer oder Parkinson mit Medikamenten von pharmazeutischen Herstellern, die auch nicht mehr wissen. Manchmal habe ich den Eindruck, wir befinden uns medizinisch oft noch Ende des 18ten oder Anfang des 19ten Jahrhunderts. Mir gruselt.
4. Die ganze Hybris unserer Ärzt kommt auch bei Depressionen & Cholesterin ans Licht.
IsaDellaBaviera 16.08.2012
Zitat von sysopJ. Iliff / M. NedergaardDas Gehirn reinigt sich schneller und effektiver als geglaubt: Wissenschaftler haben ein unbekanntes Abwassersystem im Kopf entdeckt. Gesundheitsschädliche Stoffe, die zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen können, werden so entsorgt - sofern die Leitungen nicht verstopft sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,850272,00.html
Statt Depressionen mit immerhin 65%tiger Erfolgschance einfach nur mit Johanniskraut-Dragees zu behandeln, und zu einen zu hohen Cholesterinspiegel erfolgreich mit dem wirksamen Stoff Niacin (non-flush) zu senken, verschreiben sie uns bequemerweise einfach Medikamente mit extremen Nebenwirkungen. Nur eine verschwindend geringe Zahl an Ärzten sind heute noch willens, sich weiterzubilden und über den neusten Stand der Forschung zu informieren. Dabei wäre es so einfach, denn das Cedar Sinai Hospital an der US-Westküste und die berühmte Mayo-Klinik in den USA geben Ärzten in aller Welt tagtäglich und kostenlos Auskunft über hochwirksame, kostengünstige Behandlungsmethoden dieser und vieler anderer Krankheiten. Was ist also das Problem? Dass unsere Ärzte nicht gut genug Englisch sprechen, oder dass diese Behandlungsmethoden einfach zu günstig sind?
5. Irgendwann in den letzten 30 Jahren ist aus dem "Hippokratischen Eid" unserer Ärzte
IsaDellaBaviera 16.08.2012
Zitat von sysopJ. Iliff / M. NedergaardDas Gehirn reinigt sich schneller und effektiver als geglaubt: Wissenschaftler haben ein unbekanntes Abwassersystem im Kopf entdeckt. Gesundheitsschädliche Stoffe, die zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen können, werden so entsorgt - sofern die Leitungen nicht verstopft sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,850272,00.html
wohl der "Hypocritical Oath" entstanden --- also vom Eid zum Schutz des Lebens direkt hin zum Eid der Heuchelei. (Das ist übrigens seit einigen Jahren ein oftzitierter Witz unter US-Medizinern auf Kongressen).
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Die wichtigsten Fragen zur Alzheimer-Erkrankung (AD)
Gibt es bestimmte Anzeichen für eine Alzheimer-Erkrankung?
Bei den meisten Menschen nimmt das Erinnerungsvermögen mit zunehmendem Alter leicht ab. Altersbedingte Vergesslichkeit kann man deshalb nicht immer von den ersten Anzeichen einer Alzheimer-Erkrankung unterscheiden. Im Fachjargon sprechen Forscher von "Mild Cognitive Impairment" (MCI), also der milden Beeinträchtigung kognitiver Fähigkeiten. Viele Menschen mit MCI bekommen zwar Alzheimer - trotzdem ist MCI noch lange keine Diagnose dafür. Alzheimer-Patienten verlieren häufig nach und nach das sogenannte episodische Gedächtnis. Sie erinnern sich zum Beispiel nicht mehr, dass ein Gespräch vor einem Tag stattfand. Andere typische Merkmale sind: Der Betroffene hat Wortfindungsstörungen oder Probleme mit der räumlichen Wahrnehmung (beispielsweise Schwierigkeiten beim Krawatte knoten oder Auto einparken). Oder aber der Patient verliert die Orientierung - und vertut sich etwa mit der Zeit oder geht in eigentlich bekannten Umgebungen verloren.
Wie häufig kommt Alzheimer vor?
Nach Angaben der Deutschen Alzheimer Gesellschaft leben gegenwärtig 1,2 Millionen Demenzkranke in der Republik - zwei Drittel von ihnen sind von der AD betroffen. Jährlich treten mehr als 250.000 Neuerkrankungen auf. Weil die Bevölkerung immer älter wird, nimmt die Zahl der Demenzkranken kontinuierlich zu. Gelingt kein Durchbruch bei der Heilung und Prävention, wird sich den Schätzungen zufolge die Krankenzahl bis zum Jahr 2050 auf etwa 2,6 Millionen erhöhen. Das sind fast 3500 Patienten mehr pro Jahr.
Wie wird Alzheimer diagnostiziert?
Zu 100 Prozent kann man AD nur post mortem durch eine mikroskopische Untersuchung des Hirngewebes feststellen. Heutzutage lässt sich die Krankheit aber mit einer 95-prozentigen Sicherheit diagnostizieren. Der Arzt muss dafür die kognitiven Fähigkeiten des Betroffenen sorgfältig mit Hilfe bestimmter Tests prüfen. Dabei muss er ausschließen, dass es sich möglicherweise um andere - behebbare - Ursachen des Leistungsvermögens handelt (z.B. Störung der Schilddrüsenfunktion, Vitaminmangel oder Infekte). Ebenso muss der Arzt AD von anderen Demenzerkrankungen unterscheiden können. Dabei helfen ihm bildgebende Verfahren wie etwa die Magnetresonanztomografie (MRT) und Blutwertuntersuchungen, wobei die Blutwerte bei AD-Patienten normal sind. Liegt eine AD vor, ist meistens das Hirnvolumen in speziellen Regionen verringert. Zudem kann man die Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit auf die Menge bestimmter Proteine hin analyiseren. Auffällig sind besonders geringe Mengen an Beta-Amyloid und erhöhte Mengen an Tau-Protein (siehe Ursachen für AD).
Was sind die Ursachen?
Es gibt verschiedene Ursachen für AD. Eine der wichtigsten Akteure sind die sogenannten Tau-Proteine: Sie regulieren den Zusammenbau der Mikrotubili, den Transportbahnen der Zelle, indem sie daran binden. Bei AD lösen sich die Tau-Proteine aus noch weitgehend ungeklärter Ursache von den Mikrotubuli und "verfilzen" zu Tau-Protein-Bündeln, Tangles genannt. Dadurch bricht nach und nach der Transport in der Zelle zusammen - und sie stirbt. Im Hirn von AD-Patienten verklumpen aber noch andere Proteine: So lagern sich Beta-Amyloid-Moleküle außerhalb der Zellen an und bilden die gefürchteten Plaques. Auch in gesunden Menschen entsteht Beta-Amyloid aus dem Vorläuferprotein APP, indem dieses durch bestimmte Enzyme gespalten wird. Allerdings wird Beta-Amyloid normalerweise schnell im Gehirn abgebaut. Bei AD-Patienten sind entweder diese Abbaumechanismen gestört, oder aber die Zellen bilden zu viel Beta-Amyloid.
Was passiert im Gehirn eines Alzheimer-Kranken?
Besonders auffällig ist der massive Nervenzelltod - im Verlauf der Krankheit kann das Hirnvolumen um bis zu 20 Prozent schrumpfen. Warum die Nervenzellen sterben, ist noch nicht vollständig geklärt. Fest steht aber, dass die Bildung der Beta-Amyloid-Plaques sowie der Tangles (siehe Ursachen) den neuronalen Untergang auslösen: Durch Bildung der Tangles werden die Stabilisierungs- und Transportprozesse in den Zellen gestört; die Beta-Amyloid-Plaques lagern sich häufig in der Wand kleiner Blutgefäße ab, wodurch die Sauerstoffversorgung im Gehirn gestört wird.
Ist Alzheimer vererbbar?
Ja. Doch weniger als zwei Prozent aller Fälle von AD werden dominant vererbt. Das bedeutet, dass die Veränderung (Mutation) eines einzigen Gens für die Entstehung der Krankheit ausreicht. Statistisch gesehen können die Hälfte der Nachkommen eines Betroffenen ebenfalls erkranken. Bisher sind drei Gene der dominant vererbbaren AD-Form bekannt, eines davon ist das APP (siehe Ursachen). Solche Patienten erkranken in der Regel im Alter unter 60 Jahren. Es gibt auch Gene, die das Auftreten von AD begünstigen, jedoch als Ursache allein nicht ausreichen. Eines davon ist das ApoE4-Gen. Das ApoE-Gen kommt in drei häufigen Varianten vor, die man als Allele E2, E3 und E4 bezeichnet. Die Häufigkeit der E4-Variante beträgt zehn Prozent bei gesunden Menschen, bei AD-Patienten jedoch 30 bis 42 Prozent. Liegen eine oder zwei Kopien des E4-Allels vor, ist also die Wahrscheinlichkeit höher, an Alzheimer zu erkranken. In 90 Prozent aller Fälle wirken bei der Entstehung der AD jedoch erbliche Faktoren, Alterungsprozesse des Gehirns, Vorerkrankungen des Gehirns und Umwelteinflüsse zusammen. Deshalb raten Mediziner von genetischen Tests ab, da sie nicht zu einer sicheren Diagnose führen.
Was hat Altern mit Alzheimer zu tun?
Altern ist der wichtigste Risikofaktor für AD. Für gewöhnlich tritt AD erst ab einem Alter von über 60 Jahren auf. Der Anteil an Demenzkranken in der Bevölkerung steigt mit dem Alter (in der Gruppe von 65 bis 69 Jahren liegt sie bei 1,2 Prozent; 75-79 Jahre: sechs Prozent; 85-89 Jahre: 23,9 Prozent). Statistisch gesehen stellt sich bei etwa jedem dritten Menschen, der ein Alter von 65 Jahren erreicht, im weiteren Altersverlauf eine Demenz ein.
Gibt es Medikamente gegen die Krankheit?
Das Voranschreiten der AD lässt sich bisher weder verhindern noch stoppen. Die medikamentöse Therapie setzt deshalb an den Folge- und Begleiterscheinungen des Nervenzelluntergangs an. Derzeit gibt es drei Medikamentengruppen: Sogenannte Antidementiva, Antidepressiva und Neuroleptika. Antidementiva verbessern die Signalübertragung im Gehirn durch bestimmte Botenstoffe. Neuroleptika vermindern die Signalübertragung durch den Botenstoff Dopamin und wirken dadurch entspannend und beruhigend. Gegen Begleiterscheinungen wie Depressionen oder Verhaltensstörungen können Antidepressiva helfen.
Kann eine gesunde Lebensweise Alzheimer verhindern?
Einen sicheren Schutz vor Alzheimer gibt es bisher nicht. Dennoch haben eine Vielzahl an Studien ergeben, dass es eine Reihe von Risikofaktoren gibt, die mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für AD in Verbindung gebracht werden. Mediziner empfehlen deshalb eine ausgewogene Ernährung mit viel Obst und Gemüse, reich an Vitaminen C, E und Beta-Carotin sowie eine fett- und cholesterinarme Kost mit möglichst viel ungesättigten Fettsäuren. Auch Bluthochdruck und Diabetes erhöhen das Risiko. Und: Wer sich geistig fit hält und sozial aktiv ist, hat ebenfalls ein geringeres Risiko, an AD zu erkranken, wie zahlreiche Studien belegen.

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