Das Lymphsystem spielt eine Schlüsselrolle bei der Beseitigung von Schlacken und der Immunfunktion. Bis 2012 ging man davon aus, dass es ein solches Müllabfuhrsystem im Gehirn nicht gibt. Es stellt sich heraus, dass Astrozyten diese Arbeit erleichtern.

Das Lymphsystem spielt im Körper eine Schlüsselrolle bei der Beseitigung von Abfallstoffen, einschließlich verschiedener Stoffwechselprodukte, Ansammlungen von löslichen Proteinen und überschüssiger interstitieller Flüssigkeit. Es besteht aus einem Netzwerk von Lymphkapillaren, Knoten und Kanälen, die die Lymphe bewegen, eine klare Flüssigkeit, die mit Abfallstoffen aus dem Gewebe gefüllt ist, sie filtert und die Flüssigkeit in den Blutkreislauf zurückführt. Zum Lymphsystem gehören auch die Milz und der Thymus, die weiße Blutkörperchen produzieren und eine Schlüsselrolle bei der Immunabwehr spielen.

Wie Sie auf dem Bild unten sehen werden, hört das Lymphsystem auf mysteriöse Weise am Hals auf. Was ist mit dem Gehirn? Sicherlich braucht auch das Gehirn ein System der Abfallbeseitigung, um effektiv zu funktionieren. Anatomisch waren jedoch keine Lymphgefäße gefunden worden und bis vor kurzem ging man davon aus, dass es kein lymphatisches System im Gehirn gibt. Stattdessen ging man davon aus, dass die Abfallbeseitigung durch eine Art Degradationsprozess erfolgt.

Eine auf Astrozyten basierende Clearance oder ein glymphatisches System

Es stellt sich heraus, dass ein Lymphsystem sehr wohl im Gehirn existiert – es sieht nur anders aus. Im Gehirn wird die lymphatische Funktion von Astrozyten übernommen, einer häufigen Art von Gliazellen im sogenannten „glymphatischen System“ [1]. Die Füße dieser Astrozyten wickeln sich um das Gefäßsystem im Gehirn und exprimieren einen Kanal Aquaporin-4, der es den Astrozyten ermöglicht, Liquor entlang des arteriellen perivaskulären Raums in das Gehirn und in den interstitiellen Raum des Hirngewebes und dann in die venösen perivaskulären und perineuronalen Räume zu transportieren und gelöste Stoffe aus dem Neuropil in die meningealen und zervikalen Lymphdrainagegefäße zu reinigen.

Diese Entdeckung wurde erstmals 2012 vom Nedergaard-Labor gemacht, indem Tracer in den Liquor von Mäusen injiziert und mit Zwei-Photonen-Mikroskopie abgebildet wurden, um die Bewegungs- und Clearance-Geschwindigkeit von Molekülen unterschiedlicher Größe zu verfolgen. Es wurde festgestellt, dass sich diese Moleküle leicht durch den paraarteriellen Raum bewegen und im paravenösen Raum mit einer Geschwindigkeit austreten, die 100-mal schneller ist als die Diffusionsrate, was auf einen aktiven Prozess der Entfernung hindeutet. Astrozyten als Schlüsselakteure wurden an transgenen Mäusen entdeckt, denen Aquaporin-4 fehlte, wobei eine 70-prozentige Verringerung der Clearance von großen gelösten Stoffen wie Amyloid-β festgestellt wurde, deren Anhäufung ein wichtiges Kennzeichen der Alzheimer-Demenz ist. Dies ist jedoch noch Gegenstand einiger Debatten.

Es wurde gezeigt, dass mehrere Merkmale des glymphatischen und meningealen Lymphsystems beim Menschen vorhanden sind. Die Kontrast-MRT-Methode wurde verwendet, um zu zeigen, dass der Liquor entlang von Wegen fließt, die dem bei Nagetieren beschriebenen glymphatischen System sehr ähnlich sind. Die Gliazellen beim Menschen unterscheiden sich jedoch erheblich von den Gliazellen bei Nagetieren in Bezug auf Größe und Genexpression sowie bestimmte funktionelle Merkmale. Nichtsdestotrotz haben menschliche Astrozyten auch eine polarisierte Aquaporin-4-Expression an ihren Endfüßen. Es ist jedoch noch Forschung erforderlich, um zu bestätigen, ob bestimmte Faktoren, die den glymphatischen Fluss bei Nagetieren antreiben, auch auf den Menschen zutreffen.

Aktiv im Schlaf

Ein wichtiger Aspekt des glymphatischen Systems ist, dass es überwiegend während des Schlafs aktiv ist [2]. Dabei steigt die Clearance von schädlichen Metaboliten wie Amyloid-β (Aβ) im Vergleich zum Wachzustand um das Doppelte. Darüber hinaus haben PET-Studien gezeigt, dass sich Aβ im gesunden menschlichen Gehirn nach nur einer einzigen Nacht Schlafentzug ansammelt, was darauf hindeutet, dass der menschliche glymphatische Signalweg auch hauptsächlich während des Schlafs aktiv sein könnte. Amyloid B ist nur ein Metabolit von Hunderten. Der allgemeine Mangel an effektiver Abfallentsorgung könnte hinter einem schlechten Schlaf stecken und eine Ursache für verschiedene Arten von psychischen und neurologischen Funktionsstörungen sein. Wir wissen längst, dass Schlaf wichtig für das Gehirn ist. Dies könnte ein Hauptgrund dafür sein. Es macht Sinn, dass die Müllabfuhr die Hauptaktivität des Gehirns ausschalten muss, vielleicht ähnlich wie bei der Reinigung unserer Straßen und dem Wegbringen von Müll in der Regel dann stattfindet, wenn die meisten schlafen, um den Tagesverkehr zu vermeiden.

Siehe verwandten Beitrag : Die psychischen Gesundheitsprofile von Menschen mit Bewegungsmangel und Schlafentzug.

Das glymphatische System und neurologische und psychische Störungen

Das am besten untersuchte Beispiel ist die Amyloid-β- und Alzheimer-Krankheit. PET-Studien am Menschen haben gezeigt, dass die Liquor-Clearance von Aβ- und Tau-Tracern bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit im Vergleich zu gesunden Kontrollen reduziert ist. Die Verringerung der Liquor-Clearance war auch mit einer Erhöhung der Konzentrationen von Aβ in der grauen Substanz im menschlichen Gehirn verbunden. Andere haben kürzlich ein Protokoll entwickelt, um lymphatische Flüssigkeit des Gehirns aus den afferenten Lymphgefäßen der tiefen zervikalen Lymphknoten (dcLNs) zu sammeln, und zeigen, dass es weitaus mehr Metaboliten enthält als Liquor [3]. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten der BLF als sensitiver Indikator für pathologische Zustände. Eine gute Möglichkeit, Metaboliten in der Lymphflüssigkeit des Gehirns zu messen, kann enorm nützlich sein, um Verbindungen zur Gehirndynamik und zu gestörten Ergebnissen herzustellen.

Referenzen

[1] Rasmussen et al., Der glymphatische Signalweg bei neurologischen Störungen, Lancet Neurol. , November 2018; 17(11):1016-1024.

[2] Xie L, et al. Schlaf treibt die Metaboliten-Clearance aus dem erwachsenen Gehirn voran. Wissenschaft 2013; 342(6156): 373–7.

[3] He W. et al., Die Anatomie und das Metabolom des lymphatischen Systems im Gehirn in Gesundheit und Krankheit, Hirnpathologie , 2019 Nov