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Glymphatisches System

Nächtliche Gehirnwäsche

Unser Gehirn beseitigt mit einem bislang unbekannten Entsorgungssystem schädliche Abfallstoffe – und zwar vor allem während des Schlafs!
Tracer-Molekül

Etwa 1300 Gramm bringt das Gehirn eines durchschnittlichen Erwachsenen auf die Waage, zirka zwei Prozent seines Körpergewichts. Doch seine Zellen verbrauchen bis zu 25 Prozent der gesamten Energie, die unser Körper benötigt. Bei diesem enormen Umsatz fallen große Mengen potenziell giftiger Proteinabfälle und zellulären Schrotts an. Täglich kommen so zirka sieben Gramm biologischer Abfälle zusammen. Das ergibt zweieinhalb Kilo im Jahr – fast die doppelte Masse des Gehirns selbst.

Wie wird das hochkomplexe Organ, das Gedanken produziert und Handlungen steuert, diesen Müll los, der seine vielfältigen Funktionen stören und schließlich ganz zum Erliegen bringen könnte? Bis vor Kurzem war unklar, inwiefern Hirnzellen ihre Abfälle vor Ort recyceln oder zur Entsorgung aus dem Nervensystem ausschleusen. Es liegt allerdings nahe, dass das Gehirn im Lauf der Evolution die Fähigkeit entwickelt hat, Abbauprodukte in Organe zu exportieren, die auf deren Beseitigung spezialisiert sind, etwa die Leber. Dazu würde es jedoch ein effektives Drainagesystem benötigen.

Im Jahr 2011 begannen wir, nach einem solchen zerebralen Abfallentsorgungssystem zu forschen. Uns trieb dabei auch die Frage an, ob sich die typischen kognitiven Störungen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie dem Alzheimer- oder Parkinsonsyndrom auf Fehlfunktionen dieses Systems zurückführen lassen. Denn wenn die Entsorgung stockt, dann müssten sich Proteinabfälle in Gehirnzellen oder in den Räumen zwischen ihnen anhäufen. Und genau das ist bei derartigen Erkrankungen besonders häufig zu beobachten. Zudem können diese Ablagerungen die Übertragung elektrischer und chemischer Signale im Gehirn stören und Hirnzellen irreparabel schädigen. An Versuchstieren lassen sich die Symptome altersbedingter neurodegenerativer Störungen nachbilden, indem man die Überproduktion solcher Proteinaggregate forciert. …

Dezember 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Dezember 2016

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  • Quellen

Jessen, N.A. et al.: The Glymphatic System: A Beginner’s Guide. In: Neurochemical Research 40, S. 2583 – 2599, 2015

O’Donnell, J. et al.: Distinct Functional States of Astrocytes during Sleep and Wakefulness: Is Norepinephrine the Master Regulator? In: Current Sleep Medicine Reports 1, S. 1 – 8, 2015

Simon, M.J., Iliff, J.J.: Regulation of Cerebrospinal Fluid (CSF) Flow in Neurodegenerative, Neurovascular and Neuroinflammatory Disease. In: Biochimica et Biophysica Acta 1862, S. 442 – 451, 2016