Streßempfindlichkeit, Zuckerstoffwechsel und Gehirnfunktion hängen zusammen

Insbesondere chronischer Stress gilt als ein Risikofaktor für die Entwicklung psychischer Erkrankungen wie beispielsweise depressive Störungen. Zudem kann er sich negativ auf den Stoffwechsel und besonders auf den Zuckerstoffwechsel auswirken.

Nun haben Wissenschaftler der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Mainz und des Deutschen Resilienz-Zentrums Mainz (DRZ) im Tiermodell untersucht, ob Stress, eine Störung des Zuckerstoffwechsels und psychische Symptome direkt und ursächlich miteinander verknüpft sind.

Ihre Untersuchungen zeigten, dass sich in zeitlichem Zusammenhang mit Stress eine Störung des Glukosestoffwechsels entwickeln kann, und zwar sowohl im Blut als auch im Gehirn. Demnach kann eine stressinduzierte Störung des Zuckerstoffwechsels mit der Entstehung von stressabhängigen psychischen Erkrankungen zusammenhängen.

Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der hochrangigen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Das menschliche Gehirn benötigt selbst unter Ruhebedingungen sehr viel Energie: Die benötigte Menge beträgt das Zehnfache der Energiemenge, die alle übrigen Körperorgane zusammen verbrauchen. Die Hirnfunktionen sind damit in hohem Maße abhängig von einer optimalen Energiezufuhr. Die Aufnahme der Zuckerart Glukose aus dem Blut ist dabei besonders wichtig. Wenn sich das Gleichgewicht des Glukosestoffwechsels auch nur geringfügig verändert, reagiert das Gehirn sehr empfindlich.

Warum führt chronischer Stress bei manchen Personen zur Entwicklung psychischer Symptome, wie beispielsweise zu depressiver Stimmung oder einer Funktionsstörung des Gedächtnisses, während andere Menschen unter identischen Lebensbedingungen gesund bleiben und seelisch widerstandsfähig, also resilient sind?

Welche Rolle spielt chronischer Stress für die Entwicklung einer stressabhängigen Veränderung des Zuckerstoffwechsels, dem sogenannten Glukosestoffwechsel? Und sind Stress, Glukosestoffwechsel und psychische Veränderungen möglicherweise sogar ursächlich miteinander verknüpft?

Diesen Fragen widmeten sich Wissenschaftler einer Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Marianne Müller, Leiterin Translationale Psychiatrie der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Mainz, gemeinsam mit interdisziplinären Kooperationspartnern.

Für die hier vorgestellte Studie beobachteten die Forscher in einem Tiermodell für sozialen Stress über längere Zeit die Veränderungen im Glukosestoffwechsel. Sie konnten zeigen, dass sich in zeitlichem Zusammenhang mit Stress sowohl im Blut als auch in jenen Gehirnarealen, die für Lernen und Gedächtnisfunktionen verantwortlich sind, eine Störung des Glukosestoffwechsels entwickeln kann:

Die gestressten Tiere wiesen erhöhte Blutzuckerwerte und eine deutliche Störung der Glukoseregulation im Gehirn auf – und das sogar noch nach Beendigung der Stressphase. Für ihre Forschungen nutzten die Wissenschaftler den aus der Diabetesbehandlung bekannten SGLT-2-Hemmer Empagliflozin. Dieser sorgt dafür, dass vermehrt Glukose mit dem Urin ausgeschieden wird, wodurch der Blutzuckerspiegel sinkt. Durch die Behandlung mit Empaglifozin normalisierte sich die Störung des Glukosestoffwechsels.

Bei der detaillierten Auswertung der Daten machten die Mainzer Wissenschaftler aber eine interessante Entdeckung: Nicht alle Tiere reagierten gleich stark. Innerhalb der Gruppe der gestressten Tiere gab es Untergruppierungen.

So beobachteten sie sehr empfindliche, so genannte suszeptible Tiere, die auf den Stress mit einer deutlichen Störung des Glukosestoffwechsels, konkret mit einer erhöhten Glukosekonzentration, reagierten. Diese ging mit einer Störung der Gedächtnisfunktion einher. Eine andere Untergruppe, jene der resilienten Tiere, zeigte hingegen keine nennenswerten Veränderungen und schnitt in den Untersuchungen ähnlich gut ab wie die Kontrollgruppe.

Wie die Wissenschaftler zudem herausfanden, ging mit der Behandlung mit Empagliflozin nur in der suszeptiblen Untergruppe von Tieren eine verbesserte Gedächtnisleistung einher. In der Untergruppe der „resilienten“ Tiere, bei denen der Stress keine erhöhte Glukosekonzentration ausgelöst hatte, führte die Gabe von Empagliflozin hingegen sogar zu schlechteren Gedächtnisleistungen.

„Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig eine Bewertung der individuellen Faktoren im Rahmen therapeutischer Entscheidungen ist. Durch den frühzeitigen Einsatz von personalisierter, also einer individuell maßgeschneiderten Medizin lassen sich möglicherweise Spätfolgen von Stress vermindern.

Da auch Menschen auf widrige Lebenssituationen in unterschiedlichem Maße verletzlich (vulnerabel) oder seelisch widerstandsfähig (resilient) reagieren, sind Erkenntnisse über einen ursächlichen Zusammenhang dieser Faktoren von hoher medizinischer Relevanz. Dies unterstreicht auch die Tatsache, dass Stress und psychische Erkrankungen in der Bevölkerung immer weiter verbreitet sind“, erklärt Prof. Dr. Marianne Müller.

„In der vorliegenden Studie haben wir uns zu Nutze gemacht, dass es bei Mäusen ähnlich ist wie beim Menschen: Ein Teil der Tiere reagiert relativ gelassen auf chronischen Stress, während eine andere Gruppe durch den Stress deutliche Verhaltensänderungen und insbesondere eine Störung ihrer Gedächtnisleistung aufweist. Für uns ist es wichtig zu hinterfragen, ob unsere Befunde auch auf den Menschen übertragbar sind. Es gilt herauszufinden, ob wir durch unsere Erkenntnisse dazu beitragen können, die Therapiemöglichkeiten für stressassoziierte Erkrankungen langfristig zu verbessern“, erklären Dr. Michael van der Kooij und Tanja Jene, beide gemeinsame Erstautoren der Studie.

Quelle: Pressemitteilung der Universitätsmedizin Mainz


Neue Therapie-Chancen bei Bluthochdruck

Bei Bluthochdruck höherer Blutgerinnungsfaktor XI

Bluthochdruck zählt zu einer der weltweit häufigsten Volkskrankheiten. Ist der Blutdruck zu hoch, so steigt das Risiko für Herzinfarkte, Schlaganfälle und langfristige Organschäden. Die Spätfolgen von Bluthochdruck lassen sich trotz einer Vielzahl von etablierten Medikamenten oft nur unzureichend verhindern.

Eine Forschergruppe des Zentrums für Kardiologie und des Centrums für Thrombose und Hämostase (CTH) an der Universitätsmedizin Mainz unter der Leitung von Prof. Dr. Philip Wenzel entdeckte jetzt eine bisher unbekannte Interaktion von Faktoren der Blutgerinnung und der Entzündungsreaktion:

BILD: Prof. Philip Wenzel entdeckte gemeinsam mit seinen Kollegen Dr. Jérémy Lagrange, Dr. Sabine Kossmann (v.l.n.r.) einen bislang unbekannten Mechanismus zur Behandlung von Bluthochdruck (Foto: Peter Pulkowski)

Sie konnten nachweisen, dass bei Patienten mit Bluthochdruck der sog. Blutgerinnungsfaktor XI verstärkt aktiviert ist. Hemmt man diesen Blutgerinnungsfaktor, dann lässt sich der Bluthochdruck deutlich senken  – und es treten weniger Entzündungsreaktionen auf.

Diese Entdeckung eröffnet neue Therapieoptionen zur Behandlung von Bluthochdruck und Entzündungskrankheiten. Die Ergebnisse wurden gestern in der renommierten Fachzeitschrift ‚Science Translational Medicine‘ veröffentlicht.

In Deutschland leiden etwa 25 Millionen Menschen an Bluthochdruck. Bleibt der Bluthochdruck unerkannt und unbehandelt, steigt das Risiko für Folgeschäden des Herz-Kreislaufsystems und der Niere. Dies kann fatale Folgen für den Patienten haben: Jeder vierte stirbt an den Folgen des Bluthochdruckes.

„Man weiß schon länger, dass Bluthochdruck mit einer Entzündung der Gefäßwände und infolgedessen einer Gefäßschädigung einhergeht. Vollkommen überraschend war für uns aber, dass ein Gerinnungsmechanismus auch an der Entstehung und Entwicklung von Bluthochdruck maßgeblich beteiligt sein kann“, so Prof. Wenzel.

Im Rahmen ihrer Studie verabreichte die Forschergruppe im Tiermodell das blutdrucksteigernde Hormon Angiotensin II. Es zeigte sich, dass Angiotensin II in der Gefäßwand eine Entzündungsreaktion auslöst, die durch Komponenten des Blutgerinnungssystems maßgeblich verstärkt wird. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der Blutgerinnungsfaktor XI für den Anstieg dieser Entzündungsreaktion verantwortlich ist.

Eigentliche Aufgabe des Blutgerinnungsfaktors XI ist es, die Aktivierung der Gerinnung auf der Oberfläche der Blutplättchen anzutreiben. Er wird dabei von Oberflächenrezeptoren der Blutplättchen unterstützt.

„Bei diesem komplexen Zusammenspiel verschiedener Faktoren und Zellen haben uns die Studienergebnisse erstaunt: Sowohl die Entzündungsreaktion als auch die Entstehung des Bluthochdrucks ließ sich durch eine therapeutische Hemmung des Blutgerinnungsfaktor XI signifikant reduzieren. Die Hemmung dieses Gerinnungsfaktors, der bekanntermaßen nur eine untergeordnete Rolle bei der normalen Blutstillung spielt, konnte sogar eine Nierenschädigung deutlich reduzieren“, erläutert Prof. Wenzel.

Die anschließende Untersuchung von Patientenproben zeigte ebenfalls deutliche Hinweise für eine verstärkte Gerinnungsaktivierung auf den Blutplättchen in Patienten mit erhöhtem Blutdruck. Auch hier war der Blutgerinnungsfaktor XI die treibende Kraft, wie die Wissenschaftler nachweisen konnten. Diese Erkenntnisse legen nah, dass eine medikamentöse Hemmung des Blutgerinnungsfaktor XI Bluthochdruckpatienten helfen könnte.

Quelle: Pressemitteilung der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz