Prostaglandin F2α könnte das glymphatische System im alternden Gehirn schützen

Ein Medikament zur Geburtseinleitung könnte das alternde Gehirn vor der Ansammlung toxischer Abfallstoffe schützen, die mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer in Verbindung gebracht werden.

In niedriger Dosierung kann die hormonähnliche Substanz Prostaglandin F2α Kontraktionen der glatten Muskulatur in der Gebärmutter auslösen. Dadurch wird eine Geburt angeregt oder der Blutverlust nach der Entbindung verringert.

In Rattenversuchen von Forschenden der University of Rochester in den USA bewirkte dieselbe Behandlung jedoch Muskelkontraktionen nicht in der Gebärmutterwand, sondern in den Wänden der Lymphgefäße im Hals.

Wie Wissenschaftler gezeigt haben, bestehen diese Gefäße aus winzigen pulsierenden „Pumpen“. Sie befördern „verschmutzte“ Flüssigkeit aus dem Gehirn zu den Lymphknoten im Hals, wo sie gereinigt wird.

Dieses zentrale Recyclingsystem hält das Gehirn leistungsfähig und gesund, scheint im Alter jedoch an Funktion einzubüßen.

Alternde Lymphgefäße und der Abfluss von Gehirnflüssigkeit

Forschende der University of Rochester zeigten, dass die Lymphgefäße älterer Ratten, die Liquor cerebrospinalis (CSF) ableiten, nicht mehr mit derselben Häufigkeit und Kraft pumpen. Auch ihre zahlreichen Klappen, die den Flüssigkeitsstrom in die richtige Richtung lenken, können sich nicht mehr zuverlässig öffnen und schließen.

Im Vergleich zu jüngeren Tieren verfügen ältere Ratten nach den Ergebnissen der Forschenden über Lymphgefäße, die CSF 63 Prozent langsamer ableiten.

Das muss jedoch möglicherweise nicht unvermeidlich sein. Mit Prostaglandin F2α konnten die Rochester-Forschenden den Fluss des „Abwassersystems“ des Gehirns bei älteren Ratten wieder verbessern.

Erst eine Studie an Mäusen aus dem Jahr 2012 machte deutlich, dass dieses Recyclingprogramm – das glymphatische System – überhaupt im Gehirn von Säugetieren existiert.

Inzwischen ist bekannt, dass das glymphatische System auch beim Menschen vorhanden ist. Zudem gilt es zunehmend als wichtiger Faktor bei der Entstehung entzündlicher Hirnerkrankungen wie Demenz, Alzheimer und Parkinson.

Das glymphatische System reinigt das Gehirn

CSF ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark mit einer schützenden, nährstoffreichen Mischung umspült. Auf ihrem Weg durch das zentrale Nervensystem nimmt sie jedoch auch Abfallprodukte auf, die regelmäßig entfernt werden müssen.

Beim Menschen wird die das Gehirn umgebende CSF nahezu fortlaufend abgeleitet, gereinigt und ersetzt. Dieser Kreislauf wiederholt sich drei- bis fünfmal täglich.

Mit zunehmendem Alter verlangsamt sich dieser Vorgang allerdings, wodurch das Risiko eines kognitiven Abbaus steigt. Hohe Konzentrationen toxischer Nebenprodukte in der CSF wurden bereits vor dem Auftreten neurologischer Erkrankungen festgestellt. Studien bringen zudem einen verlangsamten Abtransport der Rückenmarksflüssigkeit mit schlechterer Schlafqualität und eingeschränkter kognitiver Leistung in Verbindung.

„Diese Forschung zeigt, dass die Wiederherstellung der Funktion zervikaler Lymphgefäße die altersbedingte verlangsamte Entfernung von Abfallstoffen aus dem Gehirn deutlich verbessern kann“, erklärt der Maschinenbauingenieur Douglas Kelley von der University of Rochester.

„Darüber hinaus wurde dies mit einem Medikament erreicht, das bereits klinisch eingesetzt wird, was eine mögliche Behandlungsstrategie eröffnet.“

Ob das Medikament auch beim Menschen wirkt, muss noch geklärt werden. Bei Ratten verbesserte es den CSF-Fluss älterer Tiere jedoch so stark, dass dieser mit dem jüngerer Mäuse konkurrieren konnte.

Prostaglandin F2α als möglicher Therapieansatz

Das Medikament wurde direkt auf die Lymphgefäße im Hals der Nagetiere aufgetragen, da die Forschenden festgestellt hatten, dass gerade diese Gefäße den Großteil der CSF ableiten.

Wie Kelley betont, liegen diese zervikalen Lymphgefäße „praktischerweise nahe an der Hautoberfläche“, was sie zu günstigen Zielen für künftige Untersuchungen macht.

„Man kann sich vorstellen, dass dieser Ansatz, möglicherweise in Kombination mit anderen Maßnahmen, die Grundlage künftiger Therapien für diese Erkrankungen bilden könnte“, sagt Kelley.

Bis diese Perspektive Realität werden kann, bleibt allerdings noch viel zu tun. Seit der ersten Entdeckung des glymphatischen Systems ist erst etwas mehr als ein Jahrzehnt vergangen. Wissenschaftler entdecken weiterhin völlig neue Netzwerke winziger Kanäle, durch die CSF strömt. Auch die verborgenen Wellen, welche diese Flüssigkeiten vorantreiben, werden erst allmählich sichtbar.

Erst kürzlich entdeckten Forschende eine vollständig neue, nur wenige Zellen dicke Schicht der Hirnanatomie, die das glymphatische System des Gehirns unterstützt.

Dieses schnell wachsende Forschungsfeld der Neurowissenschaften dürfte noch viele weitere Erkenntnisse liefern.

Die Studie wurde in Nature Aging veröffentlicht.