Vagusnervstimulation könnte viele Krankheiten behandeln

Ein kleiner Nerv, der den Körper durchzieht, könnte bei der Behandlung zahlreicher unterschiedlicher Krankheiten helfen. Er übermittelt Signale zwischen dem Gehirn und wichtigen Organen wie Herz, Lunge und Magen.

Forschende setzen inzwischen schwache elektrische Impulse ein, um diesen Nerv zu beeinflussen und die Reaktion des Körpers auf Erkrankungen zu verändern.

Dieses Verfahren wird Vagusnervstimulation genannt. Ärztinnen und Ärzte nutzen es bereits bei mehreren medizinischen Erkrankungen. Neue Forschungsergebnisse erläutern nun, weshalb diese Therapie wirksam ist und wie sie künftig bei noch mehr Krankheiten eingesetzt werden könnte.

Was ist Vagusnervstimulation?

Bei der Vagusnervstimulation werden sanfte elektrische Impulse an den Vagusnerv abgegeben. Der Vagusnerv entspringt im Hirnstamm und verläuft über den Hals durch Brustkorb und Bauchraum.

Auf seinem Weg ist der Nerv mit zahlreichen Organen verbunden, darunter Herz, Lunge, Leber, Magen und Darm.

Da dieser Nerv so viele Organe verknüpft, beeinflussen die über ihn laufenden Signale zahlreiche Körperfunktionen. Herzfrequenz, Verdauung, Atmung, Immunaktivität und sogar die Stimmung hängen teilweise von Signalen ab, die diesen Weg nehmen.

Mediziner verwenden bereits Geräte zur Stimulation des Vagusnervs für verschiedene Erkrankungen. Die US-amerikanische Food and Drug Administration hat Geräte für Epilepsie, therapieresistente Depressionen, Migräne, Clusterkopfschmerzen, Schlaganfallrehabilitation, Adipositas und seit Kurzem auch rheumatoide Arthritis zugelassen.

Forschende untersuchen nun, ob die Vagusnervtherapie auch bei weiteren Erkrankungen helfen kann.

Hunderte Studien zusammengeführt

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der University of California San Diego haben kürzlich Hunderte Studien ausgewertet, um die Wirkungsweise der Vagusnervstimulation besser zu verstehen.

Das Forschungsteam bündelte Erkenntnisse aus vielen Bereichen der Medizin, darunter Neurowissenschaften, Kardiologie und Immunologie.

„Es gibt inzwischen Hunderte Veröffentlichungen über unterschiedliche Mechanismen – darüber, wie die Stimulation oder Blockade des Vagusnervs Gehirnschaltkreise, das Immunsystem und Organsysteme wie Herz, Lunge und Nieren beeinflusst“, sagte der Erstautor der Studie, Troy (Yifeng) Bu.

„Dem Fachgebiet fehlte jedoch bislang eine umfassende Zusammenfassung dieser Mechanismen und ihrer Auswirkungen. Mit mehr als 660 Literaturverweisen bietet unsere Arbeit eine einheitliche Synthese.“

Diese umfangreiche Übersicht vereint Erkenntnisse aus zahlreichen Experimenten und klinischen Studien. Das Ziel ist klar: Die Forschenden möchten nachvollziehen, wie ein einziger Nerv so viele unterschiedliche Systeme im Körper beeinflussen kann.

Der Vagusnerv verbindet Gehirn und Organe

Der Vagusnerv dient als bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen Gehirn und Körper. Signale gelangen von den Organen zum Gehirn, während Signale aus dem Gehirn zurück zu den Organen gesendet werden.

Der Großteil der Fasern im Vagusnerv transportiert Informationen von Organen in Richtung Gehirn. Dadurch kann das Gehirn innere Zustände wie Entzündungen, Herztätigkeit und Verdauung überwachen. Andere Fasern leiten Anweisungen aus dem Gehirn weiter, die Organfunktionen regulieren helfen.

Aufgrund dieser Verbindungen kann die Stimulation des Vagusnervs mehrere Systeme gleichzeitig beeinflussen. Die Gehirnaktivität kann sich verändern, Immunreaktionen können gedämpft werden, und auch Organe wie Herz oder Magen können anders reagieren.

Methoden zur Stimulation des Vagusnervs

Ärztinnen, Ärzte und Ingenieurinnen sowie Ingenieure haben verschiedene Verfahren entwickelt, um den Vagusnerv zu stimulieren. Bei einer Methode wird während eines chirurgischen Eingriffs ein kleines Gerät unter die Haut eingesetzt.

Dieses Gerät überträgt in regelmäßigen Abständen elektrische Impulse auf den Nerv im Hals. Diese Vorgehensweise wird seit vielen Jahren zur Behandlung von Epilepsie und Depressionen verwendet.

Neuere Methoden kommen teilweise vollständig ohne Operation aus. Bestimmte Geräte leiten elektrische Signale durch die Haut am Hals, um den darunterliegenden Nerv zu erreichen.

Ein Handgerät namens GammaCore funktioniert nach diesem Prinzip und wird von Ärztinnen und Ärzten zur Behandlung von Migräne und Clusterkopfschmerzen eingesetzt.

Eine weitere Methode stimuliert einen kleinen Ast des Vagusnervs, der bis zum äußeren Ohr reicht. Am Ohr angebrachte Elektroden können den Nerv ohne Operation aktivieren.

Fachleute erforschen außerdem neuere Techniken, die Ultraschall, Magnetfelder oder Licht nutzen, um die Nervenaktivität zu beeinflussen.

Wie die Therapie das Gehirn beeinflusst

Elektrische Signale, die über den Vagusnerv laufen, erreichen rasch eine Hirnregion namens Nucleus tractus solitarius. Diese Region fungiert im Gehirn als wichtige Umschaltstation.

Von dort breiten sich die Signale in weitere Hirnareale aus, die Stimmung, Aufmerksamkeit und Gedächtnis steuern. Während sich diese Signale im Gehirn ausbreiten, steigen mehrere wichtige Botenstoffe an. Dazu zählen Noradrenalin, Serotonin, Dopamin und Acetylcholin.

Diese Botenstoffe tragen zur Regulation von Stimmung, Lernen, Wachheit und Entscheidungsfindung bei. Da die Vagusnervstimulation diese Signale verstärkt, verbessern sich bei einigen Patientinnen und Patienten Stimmung, Aufmerksamkeit und Gedächtnis.

Bildgebende Untersuchungen des Gehirns zeigen zudem Veränderungen in Regionen wie Amygdala, Hippocampus und präfrontalem Kortex. Diese Bereiche sind an der Verarbeitung von Emotionen, Lernen und Entscheidungsfindung beteiligt.

Vagustherapie senkt Entzündungen

Die Vagusnervstimulation wirkt sich auch auf das Immunsystem aus. Über den Nerv laufende Signale aktivieren einen Prozess, der als cholinerger antiinflammatorischer Signalweg bekannt ist.

Dieser Signalweg übermittelt Signale, die die Produktion entzündungsfördernder Stoffe in Immunzellen verlangsamen. Geht die Entzündung zurück, können sich die Beschwerden bei bestimmten Krankheiten bessern.

Dieser Vorgang erklärt, warum Ärztinnen und Ärzte die Vagusnervstimulation kürzlich zur Behandlung rheumatoider Arthritis zugelassen haben.

Bedeutende Entdeckungen identifizieren

Die Therapie wird von Forschenden auch bei anderen entzündlichen Erkrankungen wie entzündlichen Darmerkrankungen untersucht.

„Die Arbeit identifiziert die wichtigsten Entdeckungen und Gruppen aus der Fachliteratur“, sagte der leitende Studienautor Dr. Imanuel Lerman.

„Sie erzählt zudem, wie die Regierung, einschließlich DARPA, diese Arbeit früh über das ElectRx-Programm finanzierte, das mit anschließender Finanzierung durch Behörden im Rahmen der NIH-SPARC-Initiative diese enorme Vielfalt unterschiedlicher Behandlungen und Therapien anstieß.

„Wir wollen uns jedoch nicht zu weit vorwagen, denn wir müssen Behandlungen entwickeln, die auf Person, Organ und Krankheit zugeschnitten sind. Wir müssen sicherstellen, dass die neuen Therapien für ihre jeweiligen Anwendungen geeignet sind.“

Warum personalisierte Behandlungen wichtig sind

Das Nervensystem jedes Menschen funktioniert etwas anders. Nervenstruktur, Gehirnaktivität und Organreaktionen unterscheiden sich von Person zu Person.

Wegen dieser Unterschiede wirkt ein Behandlungsansatz nicht bei allen Menschen genau gleich.

Fachleute konzentrieren sich inzwischen auf die Entwicklung personalisierter Varianten der Vagusnervstimulation. Einige neue Geräte verfügen über Sensoren, die Körpersignale überwachen und die Stimulation automatisch anpassen.

Diese als Closed-Loop-Geräte bezeichneten Systeme könnten die Therapie anhand der Reaktion einer Patientin oder eines Patienten verändern.

Künstliche Intelligenz könnte Forschenden ebenfalls helfen, Patientendaten auszuwerten und vorherzusagen, welche Personen am stärksten von der Therapie profitieren.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieses Gebiet mit dem technischen Fortschritt weiter wachsen wird. Ein tieferes Verständnis dafür, wie der Vagusnerv Gehirnaktivität, Immunität und Organfunktionen steuert, könnte neue Behandlungen für ein breites Spektrum von Krankheiten ermöglichen.