Forscher haben herausgefunden, dass ein sorgfältig kontrollierter Anstieg des Kohlendioxidgehalts (CO₂) das natürliche Abfallentsorgungssystem des Gehirns erheblich verbessern kann, ein Prozess, der für die Vorbeugung neurologischer Erkrankungen von entscheidender Bedeutung ist. Die Ergebnisse einer Studie unter der Leitung von Neurowissenschaftlern der University of New Mexico (UNM) und des Mind Research Network deuten auf einen möglichen neuen Ansatz zur Bekämpfung von Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer hin.
Das „Abwassersystem“ des Gehirns
Seit Jahren wissen Wissenschaftler, dass das Gehirn Giftstoffe über das glymphatische System ausscheidet, ein Netzwerk von Kanälen, die während des Schlafs Abfallprodukte ausscheiden. Dieses System beruht auf der Zirkulation der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF), um fehlgefaltete Proteine und andere schädliche Substanzen zu entfernen. Allerdings ist dieser Clearance-Prozess bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson oft gestört, wo Schlafstörungen und eine verminderte Gehirndurchblutung zur Toxinbildung beitragen.
Das glymphatische System wurde erst im letzten Jahrzehnt vollständig verstanden, was diese Entdeckung umso wichtiger macht. Man geht heute allgemein davon aus, dass die Ansammlung von Toxinen im Gehirn dem Fortschreiten neurologischer Erkrankungen zugrunde liegt. Ob diese Toxine jedoch Krankheiten verursachen oder lediglich Nebenprodukte sind, wird noch untersucht.
Wie CO₂ die Gehirn-Clearance manipuliert
Die aktuelle Studie ergab, dass intermittierende Hyperkapnie – kurze, rhythmische Impulse CO₂-reicher Luft – das glymphatische System auch im Wachzustand künstlich stimulieren kann. Forscher glauben, dass Schwankungen des CO₂-Spiegels dazu führen, dass sich die Blutgefäße ausdehnen und zusammenziehen, was den Liquorfluss fördert. Die kürzlich veröffentlichten Ergebnisse zeigten, dass diese Technik die Abfallentsorgung sowohl bei gesunden Teilnehmern als auch bei denen mit der Diagnose Parkinson verbesserte.
In Experimenten mit 63 älteren Erwachsenen (30 mit Parkinson) bestätigten MRT-Scans, dass intermittierende Hyperkapnie den Liquorfluss veränderte. Folgetests an 10 Teilnehmern (5 mit Parkinson) ergaben erhöhte Werte an Abfallprodukten im Blut, was auf eine verbesserte Clearance hindeutet. Bemerkenswert ist, dass ein Teilnehmer mit Alzheimer-Biomarkern nach der CO₂-Behandlung einen starken Anstieg der Amyloid-Beta-Proteine im Blut zeigte, was darauf hindeutet, dass auch diese Toxine beseitigt werden können.
Implikationen und zukünftige Forschung
Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass die Manipulation des CO₂-Spiegels eine neuartige Therapiestrategie für neurodegenerative Erkrankungen sein könnte. Forscher untersuchen nun, ob Praktiken wie Yoga, Tai Chi und Qigong, bei denen die Bauchatmung im Vordergrund steht, durch eine natürliche Erhöhung des CO₂ im Blut ähnliche Effekte erzielen könnten.
„Wir erkannten, dass wir im Wachzustand die glymphatische Clearing-Reaktion, die normalerweise mit Tiefschlaf verbunden ist, durch intermittierendes CO₂ reproduzieren konnten“, erklärt die Neuropsychologin Sephira Ryman von der UNM.
Es bleibt jedoch unklar, ob diese Veränderungen von langer Dauer sind oder einen klinisch bedeutsamen Einfluss auf die Pathologie der Krankheit haben. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die optimale CO₂-Dosierung, Dauer und mögliche Nebenwirkungen zu bestimmen, bevor dieser Ansatz als praktikable Behandlung angesehen werden kann.
Die Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten, den neurologischen Verfall zu verstehen und möglicherweise zu verhindern, befindet sich jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium.
