Robert Klatt
Im Gehirn kommt es unabhängig vom Herzen zu schubweisen Pumpbewegungen. Die Vasomotion in den Arteriolen fördert die Blutversorgung des Gehirns und hilft dabei, Abfallstoffe zu beseitigen.
Frankfurt am Main (Deutschland). Der Blutkreislauf des Menschen versorgt den gesamten Körper mit Nährstoffen und Sauerstoff und beseitigt Abfallstoffe. Das Gehirn, das einen sehr hohen Energiebedarf hat, wird besonders gut durchblutet. Das gelangt frisches Blut über die große Hirnarterie zu den kleinen Blutgefäßen (Piagefäße), die das Blut wiederum über die Arteriolen in das Innere des Denkorgans leiten.
Forscher der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main haben nun entdeckt, dass die Arteriolen nicht nur vom Herzschlag angetrieben werden, sondern zusätzlich selbstständige Pumpbewegungen (Vasomotion) ausführen. Diese wellenartige Bewegungen der Blutgefäße entstehen durch eine kontinuierliche Kontraktion und Relaxation der Muskeln in den Wänden.
Laut der Publikation im Fachmagazin Neuron kommt es unabhängig von der Herzfrequenz alle zehn Sekunden zu einer Vasomotion in den Arteriolen. Ähnliche Bewegungen wurden zuvor nur bei deutlich größeren Blutgefäßen, darunter auch die Piagefäße des Gehirns, nachgewiesen. Die Oszillation in den kleinen Arteriolen wurde mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) erstmals entdeckt.
Die Vasomotion bilden Wellen, die sich entlang der Arteriolen im Gehirn mit einer Geschwindigkeit von zwei Millimetern pro Sekunde ausbreiten. Messungen zeigen, dass der Blutfluss dadurch deutlich verbessert wird (20 %) und dass der Effekt in ruhenden Hirnarealen stärker ist als in aktiven Hirnarealen.
„Dies zeigt, dass die Vasomotion die Durchblutung des Gehirns unabhängig von neurologischen Signalen tiefgreifend beeinflusst.“
Zudem helfen die periodisch auftretenden Wellen dabei, das Hirnwasser besser zu durchmischen. Die Wellen können jedoch Nähr- und Abfallstoffe im Hirnwasser nicht gezielt transportieren, weil sie sich teilweise überlagern, während sie sich in alle Richtungen ausbreiten. Die fMRT zeigt jedoch, dass die Vasomotion kleine Ausbuchtungen auf den Blutgefäßen erzeugen, die sich ebenfalls in Wellenform ausbreiten.
„Dies könnte den Abtransport von fehlgefalteten Proteinen und Abfallstoffen über das Hirnwasser verbessern.“
Laut den Studienautoren kann die neue Entdeckung dabei helfen, die Durchblutung des Gehirns auf fMRT-Bildern besser zu verstehen und unterschiedliche Krankheiten genauer zu diagnostizieren. Weitere Studien sollen bald zeigen, ob die Vasomotion Krankheiten beeinflusst. Es ist demnach denkbar, dass eine gestörte Vasomotion das Alzheimerrisiko erhöht, weil Abfallstoffe im Gehirn schlechter abtransportiert werden.
„In weiterführenden Arbeiten hier in Frankfurt werden wir zukünftig untersuchen, wie die Wanderwellen bei Schlaganfällen, Hirnblutungen und neurodegenerativen Erkrankungen verändert sind und welchen Einfluss sie auf die Entstehung der Krankheiten haben.“
Wenn die Wissenschaftler herausfinden, wie die Vasomotion unterschiedliche Krankheiten beeinflusst, könnte dies zur Entwicklung neuer Medikamente führen, die die Vasomotion beeinflussen und damit das Krankheitsrisiko reduzieren.
Neuron, doi: 10.1016/j.neuron.2024.04.034
