Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die Selbstreinigungsfunktion des Gehirns wiederherzustellen

Studien zeigen, dass neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und andere als „Dirty Brain“-Erkrankungen gelten können, bei denen das Gehirn Schwierigkeiten hat, schädliche Abfälle auszuscheiden. Das Alter ist ein wichtiger Risikofaktor, da mit zunehmendem Alter die Fähigkeit des Gehirns, giftige Ablagerungen zu beseitigen, nachlässt. Neue Forschungen an Mäusen zeigen jedoch, dass es möglich ist, altersbedingte Veränderungen rückgängig zu machen und den Reinigungsprozess des Gehirns wiederherzustellen.

Diese Studie zeigt, dass die Wiederherstellung der Funktion der Halslymphgefäße den altersbedingt verlangsamten Abbau von Abfallprodukten im Gehirn deutlich verbessern kann. Dies gelang mit einem Medikament, das sich bereits im klinischen Einsatz befindet, und eröffnet so eine potenzielle Behandlungsstrategie.

Douglas Kelly, PhD, Professor für Maschinenbau an der Hajim School of Engineering der University of Rochester, ist neben Maiken Nedergaard, MD, Co-Direktorin des Center for Translational Neuroscience der Universität, einer der Hauptautoren der im Fachjournal Nature Aging veröffentlichten Studie.

Das glymphatische Clearance-System des Gehirns, das erstmals 2012 von Nedergaard und Kollegen beschrieben wurde, ist ein einzigartiger Abfallbeseitigungsprozess im Gehirn, der die Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) nutzt, um überschüssige Proteine auszuspülen, die durch normale Gehirnzellaktivität produziert werden. Diese Entdeckung führte zu neuen Ansätzen in der Behandlung von Erkrankungen, die mit der Ansammlung von Proteinabfällen im Gehirn einhergehen, wie Alzheimer (Beta-Amyloid und Tau) und Parkinson (Alpha-Synuclein). In gesunden, jungen Gehirnen befreit das glymphatische System das Gehirn effektiv von diesen toxischen Proteinen. Mit zunehmendem Alter verlangsamt sich dieses System jedoch und bereitet so den Boden für die Entwicklung dieser Erkrankungen.

Netzwerk winziger Pumpen entfernt Abfallstoffe aus dem Gehirn

Nachdem die proteinhaltige Rückenmarksflüssigkeit den Schädel verlassen hat, muss sie durch das Lymphsystem und schließlich zu den Nieren gelangen, wo sie zusammen mit den anderen Körperabfällen verarbeitet wird. Die neue Studie nutzt fortschrittliche Bildgebungs- und Partikelverfolgungstechniken, um erstmals den Weg durch die zervikalen Lymphgefäße im Hals detailliert darzustellen, über den die Hälfte der kontaminierten Rückenmarksflüssigkeit das Gehirn verlässt.

Neben der Messung des Liquorflusses konnten die Forscher auch die Pulsation der Lymphgefäße im Hals beobachten und aufzeichnen, die den Liquor aus dem Gehirn abtransportieren. „Anders als im Herz-Kreislauf-System, wo es eine große Pumpe – das Herz – gibt, wird die Flüssigkeit im Lymphsystem von einem Netzwerk winziger Pumpen transportiert“, sagte Kelly. Diese mikroskopisch kleinen Pumpen, Lymphangionen genannt, verfügen über Klappen, die einen Rückfluss verhindern, und sind miteinander verbunden, um Lymphgefäße zu bilden.

Die Forscher stellten fest, dass mit zunehmendem Alter der Mäuse die Häufigkeit der Lymphangionkontraktionen abnahm und die Klappen ihre Funktion einstellten. Infolgedessen war die Entfernungsrate kontaminierter Zerebrospinalflüssigkeit aus dem Gehirn bei älteren Mäusen im Vergleich zu jüngeren Tieren um 63 % geringer.

Ein bekanntes Medikament stellt den Fluss der Reinigungsflüssigkeiten im Gehirn wieder her

Das Team untersuchte daraufhin, ob sich die Lymphangionen wiederbeleben ließen. Dabei stieß es auf ein Medikament namens Prostaglandin F2α, eine hormonähnliche Verbindung, die in der Medizin häufig zur Geburtseinleitung eingesetzt wird und bekanntermaßen die Kontraktion der glatten Muskulatur stimuliert. Lymphangionen sind mit glatten Muskelzellen ausgekleidet. Als die Forscher das Medikament auf die zervikalen Lymphgefäße alter Mäuse applizierten, erhöhten sich die Kontraktionsrate und der Abfluss kontaminierter Hirnflüssigkeit aus dem Gehirn und erreichten wieder das bei jungen Mäusen beobachtete Niveau.

„Diese Gefäße liegen günstigerweise nahe der Hautoberfläche. Wir wissen, wie wichtig sie sind, und wissen nun, wie wir ihre Funktion beschleunigen können“, sagte Kelly. „Es ist denkbar, dass dieser Ansatz, vielleicht in Kombination mit anderen Interventionen, die Grundlage für zukünftige Therapien dieser Krankheiten bilden könnte.“