Die Stärkung des Tagesrhythmus hilft dem Gehirn, sich nach einem Schlaganfall zu erholen

Eine neue Studie von Wissenschaftlern der University of Rochester Medicine legt nahe, dass die Stärkung des natürlichen Tagesrhythmus des Körpers zur Verbesserung des Schlafes dem Gehirn helfen könnte, sich nach einem Schlaganfall zu erholen. Dies weist auf eine mögliche neue Strategie hin, um die Beseitigung von Gehirnabfällen und die Ergebnisse noch lange nach der ersten Verletzung zu verbessern.

Die Studie, die im veröffentlicht wurde Journal of Clinical Investigation, fanden heraus, dass Interventionen zur Stärkung der natürlichen zirkadianen Rhythmen des Körpers die Genesung in Mausmodellen nach Schlaganfall verbesserten. Die Vorteile gingen einher mit Verbesserungen des glymphatischen Systems – dem Abfallbeseitigungsnetzwerk des Gehirns – und einer Verringerung entzündlicher Moleküle, die nach einem Schlaganfall im Gehirn verbleiben können.

Die Ergebnisse basieren auf mehr als einem Jahrzehnt bahnbrechender Forschung unter der Leitung der URochester Medicine-Neurowissenschaftlerin Maiken Nedergaard, MD, DMSc, deren Labor 2012 das glymphatische System entdeckte. Das System zirkuliert Liquor cerebrospinalis durch das Gehirn und hilft dabei, Abfallprodukte und andere Ablagerungen zu beseitigen. Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass die glymphatische Aktivität im Schlaf am stärksten ist und eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gehirngesundheit spielt.

Aufbauend auf dieser Entdeckung konnte die Neurowissenschaftlerin Lauren Hablitz, PhD, zeigen, dass die glymphatische Aktivität nicht nur vom Schlaf, sondern auch vom zirkadianen Rhythmus – der körpereigenen 24-Stunden-Uhr – gesteuert wird. In einer bahnbrechenden Studie aus dem Jahr 2020 zeigten Hablitz, Nedergaard und Kollegen, dass die glymphatische Funktion unabhängig vom Schlaf selbst dem Tagesrhythmus folgt und dabei hilft, eine direkte Verbindung zwischen dem Abfallbeseitigungssystem des Gehirns und der zirkadianen Biologie herzustellen.

Schlaganfall als Störung des Timings

Die Diskussion über die Genesung nach einem Schlaganfall beginnt eigentlich mit der Vorstellung, dass ein Schlaganfall nicht nur ein vaskuläres Ereignis ist, sondern auch eine Störung des Timings.“

Lauren Hablitz, PhD, Hauptautorin der neuen Studie

Forscher wissen seit langem, dass Schlaganfälle vorhersehbaren Tagesmustern folgen. Sie treten häufiger in den Morgenstunden auf und sind oft gegen Ende der Schlafphase schwerwiegender. Gleichzeitig leiden viele Schlaganfallpatienten nach ihrer Verletzung unter gestörten Schlaf-Wach-Rhythmen, und diese Störungen gehen mit einer schlechteren Genesung, Depressionen und einer geringeren Lebensqualität einher.

„Das hat uns dazu gebracht, eine einfache Frage zu stellen“, sagte Hablitz. „Wenn das Timing nach einem Schlaganfall gestört ist, können wir dann die Genesung verbessern, indem wir die biologische Uhr stärken?“

Das Reinigungssystem des Gehirns

Unter gesunden Bedingungen transportiert das glymphatische System Liquor cerebrospinalis entlang der Blutgefäße und durch das Gehirngewebe, liefert Nährstoffe und hilft dabei, Abfallprodukte und Entzündungssignale zu entfernen. Frühere Studien zeigten, dass die glymphatische Funktion nach einem Schlaganfall beeinträchtigt wird, was möglicherweise die Fähigkeit des Gehirns einschränkt, schädliche Moleküle zu beseitigen, die sich während der Genesung ansammeln.

Traditionell konzentrieren sich Schlaganfallforscher darauf, nützliche Entzündungen von schädlichen Entzündungen zu unterscheiden und Wege zu finden, letztere zu unterdrücken. Hablitz und ihre Kollegen vermuten, dass eine eingeschränkte Clearance Teil des Problems sein könnte.

„Wir gehen davon aus, dass ein Teil des Problems darin besteht, dass die Reinigung fehlschlägt“, sagte sie. „Wenn das System, das für die Beseitigung von Signalmolekülen verantwortlich ist, nicht richtig funktioniert, staut sich alles.“

In diesem Modell schädigt ein Schlaganfall nicht nur das Gehirngewebe, sondern auch die Bahnen, die normalerweise zur Beseitigung von Entzündungssignalen beitragen. Wenn sich diese Moleküle ansammeln, können sie zu anhaltenden Verletzungen und einer beeinträchtigten Genesung beitragen.

Verstärkung der Uhr

Um zu testen, ob die Wiederherstellung des zirkadianen Rhythmus die Genesung verbessern kann, bewerteten die Forscher mehrere Interventionen, von denen bekannt ist, dass sie die innere Uhr des Körpers beeinflussen, darunter zeitlich begrenzte Lichtexposition, Melatonin, ein auf die Uhr ausgerichtetes Medikament namens KL001 und zeitlich begrenzte Fütterung.

Das Team zeigte zunächst, dass jede Intervention die glymphatische Funktion bei gesunden Tieren verbessern kann. Anschließend testeten sie die vielversprechendsten Ansätze – KL001 und zeitbegrenzte Einspeisungs-Mausmodelle für Schlaganfälle.

Wichtig ist, dass die Behandlung drei Tage nach dem Schlaganfall begann, weit über das enge Behandlungsfenster für gerinnungshemmende Medikamente und andere akute Eingriffe hinaus. Trotz der Verzögerung zeigten die Tiere, die beide Interventionen erhielten, eine verbesserte motorische Erholung, kleinere Läsionsvolumina, einen verbesserten glymphatischen Fluss und niedrigere Werte an entzündlichen Zytokinen im Gehirn.

„Alle Zytokine bewegten sich in die gleiche Richtung“, sagte Hablitz. „Das deutet darauf hin, dass wir möglicherweise nicht auf einen bestimmten Entzündungsweg abzielen. Stattdessen helfen wir möglicherweise dem Gehirn, Entzündungssignale effektiver zu beseitigen.“

Eine potenziell zugängliche Therapie

Da die vielversprechendste Intervention eine zeitlich begrenzte Fütterung beinhaltete – ein Verhaltensansatz, der bereits bei Fettleibigkeit, Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und anderen Erkrankungen untersucht wird – könnten die Ergebnisse praktische Auswirkungen auf die Schlaganfallrehabilitation haben.

„Einer der spannenden Aspekte dieser Arbeit ist, dass wir Interventionen untersuchen, die möglicherweise nicht nur in Krankenhäusern, sondern auch zu Hause umgesetzt werden könnten“, sagte Hablitz.

Blick nach vorn

Die Forscher weisen darauf hin, dass die Ergebnisse derzeit auf Tiermodelle beschränkt sind und dass weitere Arbeiten erforderlich sind, um genau zu verstehen, wie zirkadiane Rhythmen, glymphatische Funktion und Entzündungen nach einem Schlaganfall interagieren.

Zukünftige Studien werden versuchen herauszufinden, ob ein verbesserter glymphatischer Fluss die Genesung direkt fördert und ob zirkadianbasierte Interventionen in klinische Studien umgesetzt werden können.

Im weiteren Sinne spiegelt die Arbeit einen wachsenden Wandel in der Neurowissenschaft wider, der Schlaf, zirkadiane Rhythmen und Flüssigkeitstransport als grundlegende Treiber der Gehirngesundheit betrachtet. Durch die Entdeckung, wie die innere Uhr des Gehirns das glymphatische System beeinflusst, hoffen die Forscher, neue Wege zu finden, um die Genesung nicht nur nach einem Schlaganfall, sondern auch bei anderen neurologischen Erkrankungen, die durch Entzündungen und beeinträchtigte Abfallbeseitigung gekennzeichnet sind, zu verbessern.

„Zu verstehen, wie die zirkadiane Regulierung die glymphatische Clearance beeinflusst, wird uns bei der Entwicklung gezielterer Therapien helfen“, sagte Hablitz. „Letztendlich besteht unser Ziel darin, Wege zu finden, um die Fähigkeit des Gehirns zu verbessern, Abfallstoffe zu beseitigen, Entzündungen zu reduzieren und sich nach einer Verletzung zu erholen.“

Quellen: