NeurobiologieMüllabfuhr im Schlaf

Über die Funktion des Schlafs gibt es viele Theorien. Die jüngste behauptet, in dieser Zeit werde das Gehirn von schädlichen Abfallstoffen befreit. Ein 2012 im Gehirn entdecktes spezielles Drainagesystem bewerkstelligt nachts die Entsorgung. Ist das System beeinträchtigt, erfolgt der Abtransport nur sehr langsam. Das kann zu degenerativen Krankheiten, wie Alzheimer und Parkinson, führen.

Ein schlafender Mann im Bett.

Auch im Schlaf ist das Gehirn aktiv. Foto: © Syda Productions/stock.adobe.com

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Zellen haben prinzipiell zwei Möglichkeiten, schädliche Abfallstoffe zu entsorgen. Entweder werden sie über einen Vorgang innerhalb der Zelle abgebaut. Dieser wird als Autophagie bzw. Autophagozytose bezeichnet. Oder die Entsorgung geschieht außerhalb der Zelle, indem die Abfallstoffe in die Zwischenzellflüssigkeit ausgeschieden werden. Von dort gelangen sie ins Lymphgefäßsystem und schließlich in den Blutkreislauf. Die Entsorgung übernehmen dann Organe wie die Leber oder die Nieren.

Abfallstoffe als Müll im Gehirn

Paradoxerweise besitzt ausgerechnet das extrem stoffwechselaktive Gehirn kein Lymphsystem. Obwohl es nur etwa zwei Prozent des Körpergewichts ausmacht, verbraucht es bis zu fünfundzwanzig Prozent des gesamten Grundumsatzes des Körpers. Bei den Stoffwechselprozessen fallen täglich etwa sieben Gramm an potenziell schädlichen Proteinen und Zellfragmenten an. Das machen in einem Jahr etwa 2,5 kg aus – doppelt so viel wie das Gehirn wiegt. Auf welche Weise wird das Gehirn also diesen Müll los?

Das glymphatischen System als Müllabfuhr

Im Jahr 2012 entdeckten Wissenschaftler ein effektive Drainagesystem im Gehirn. Um die Blutgefäße des Gehirns herum befinden sich feine Kanäle, die als perivaskulärer Raum ein Kanalsystem ausbilden, das Flüssigkeit durch das Gehirn transportiert. Die Innenwände der Kanäle bestehen vor allem aus Endothel- und glatten Muskelzellen. Die Außenwände werden von den flächigen Ausstülpungen, den Endfüßchen, der Astrozyten gebildet, welche die größte Gruppe der Gliazellen ausmachen. Durch die Ähnlichkeit zum Lymphsystem des Körpers tauften die Forscher das neu entdeckte System "glymphatisches System" – zusammengesetzt aus "Glia" und "Lymphe".

Nächtliche Aktivitäten 

Wie die Wissenschaftler ebenfalls herausfanden, ist der Flüssigkeitsstrom im glymphatischen System nicht immer gleich. Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen Tag und Nacht. Bei Mäusen wurde der Flüssigkeitsstrom mit Hilfe eines chemischen Tracers im Mikroskop beobachtet. Der Liquor in ihrem glymphatischen System nahm im Wachzustand, im Vergleich zum Schlaf, um bis zu sechzig Prozent ab. Gesteuert wird dieser Wechsel zwischen Wachen und Schlafen über Noradrenalin, das im Schlaf seltener freigesetzt wird als im Wachzustand.

Fördern Schlafstörungen Alzheimer-Demenz?

Bei der Alzheimer-Demenz kommt es im Gehirn zu Protein-Ablagerungen. Extrazellulär häuft sich β-Amyloid zu Plaques an, während sich intrazelluär hyperphophoryliertes Tau zu neurofibrilären Bündeln zusammenlagert. Deren Anreicherung könnte mit einem gestörten Abtransport durch das glymphatische System zusammenhängen. Die Ursache hierfür könnten die Schlafstörungen sein unter denen viele Alzheimerpatienten leiden – allerdings schon lange, bevor sich die Krankheit manifestiert.

Chancen für Patienten

Zwei Studien mit gesunden Freiwilligen ergaben, dass bereits eine schlaflose Nacht ausreicht, um die Konzentration an β-Amyloid in der Zerebrospinalflüssigkeit deutlich zu erhöhen. Es ist leicht vorstellbar, welche Konsequenzen chronischer Schlafmangel haben kann. Es gibt jedoch auch keine gute Nachricht! Die neuen Erkenntnis können vielleicht genutzt werden, um Medikamente zu entwickeln, mit denen das glymphatische System stimuliert wird. Dadurch könnten Krankheiten, wie Alzheimer, gegebenefalls so lange hinausgezögert werden, dass die Betroffenen sie zumindest nicht mehr erleben.

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