Geheimer Durchgang verbindet Gehirn und Lymphsystem bei Mäusen

Wissenschaftler haben bei Mäusen einen „geheimen Durchgang“ entdeckt, der das Gehirn mit dem lymphatischen System des Körpers verbindet.

Dieses Gefäßnetzwerk scheint ein bislang übersehenes Drainagesystem des Gehirns zu bilden und spielt eine entscheidende Rolle dabei, die Gesundheit und Funktion des zentralen Nervensystems aufrechtzuerhalten.

Sollten sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen, könnten sie das wissenschaftliche Verständnis des Kreislaufs jener Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umgibt, grundlegend verändern.

Liquorfluss und die Drainage des Gehirns

Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, auch Liquor cerebrospinalis (CSF) genannt, ist eine farblose Flüssigkeit. Sie versorgt das zentrale Nervensystem mit Nährstoffen, hält den Flüssigkeitshaushalt aufrecht und transportiert Abfallstoffe aus dem Hirngewebe ab.

Beim Menschen wird der Liquor kontinuierlich abgeleitet und ersetzt; er erneuert sich drei- bis fünfmal täglich. Mit zunehmendem Alter kann sich dieser Abtransport jedoch verlangsamen, zudem steht er mit Schlafqualität und kognitiver Leistungsfähigkeit in Zusammenhang.

Zu wissen, wie der Liquor zirkuliert, ist für unser Verständnis von Gesundheit und Krankheiten beim Menschen entscheidend. Dennoch ist bislang nicht wirklich geklärt, wohin die gesamte Flüssigkeit gelangt, wenn sie im Gehirn nicht mehr benötigt wird. Jahrzehntelang gingen Fachleute davon aus, dass der Liquor über spezielle Venen abfließt, die Gehirn und Rückenmark umgeben. Neuere Daten legen jedoch nahe, dass diese Annahme falsch ist.

Möglicherweise wird der Liquor gar nicht über das Gefäßsystem abgeleitet, sondern über die Lymphknoten des Körpers.

Nasopharyngealer lymphatischer Plexus bei Mäusen entdeckt

Eine neue Studie unter Leitung von Forschenden des Institute for Basic Science in Südkorea und der University of Missouri in den USA hat einen zuvor unbekannten Transportweg identifiziert. Er leitet Liquor vom Gehirn zu den Lymphknoten im Hals.

Nach Angaben des internationalen Forschungsteams befindet sich bei Mäusen nahe dem oberen Rachenbereich, direkt hinter der Nase, ein charakteristisches Netzwerk von Lymphgefäßen, das zuvor nie eindeutig beschrieben worden war.

Die Forschenden brachten fluoreszierende Marker in Hirngewebe von Nagetieren sowie in die Gehirne lebender Mäuse ein. Damit kartierten sie ein Netzwerk, das als nasopharyngealer lymphatischer Plexus bezeichnet wird, und zeigten, dass es eine zentrale Station für den Liquorabfluss ist.

Die Ergebnisse bestätigen frühere Bildgebungsdaten des Gehirns aus dem Jahr 2022. Diese hatten ergeben, dass Liquor bei Mäusen über Lymphgefäße im Nasenrachenraum abfließt.

In einem Überblicksartikel für Nature begrüßen die Physiologen Irene Spera und Steven Proulx von der Universität Bern die jüngste Entdeckung. Als Autoren von Studien, die die Möglichkeit eines solchen „geheimen Durchgangs“ nahelegten, erklären sie, die Resultate lieferten „unbestreitbare Belege dafür, dass zumindest bei Mäusen der nasopharyngeale lymphatische Plexus entscheidend an der Reinigung des zentralen Nervensystems beteiligt ist.“

„Dieser Plexus, der auf beeindruckende Weise dreidimensional dargestellt wurde … besteht aus einem dichten Netzwerk lymphatischer Gefäße, das den Nasenrachenraum ringförmig umschließt“, schreiben Spera und Proulx.

Noch vielversprechender ist, dass dieser lymphatische Plexus nicht nur bei Mäusen vorkommt. Die leitenden Forschenden Jin-Hui Yoon, Hokyung Jin und Hae Jin Kim untersuchten auch die Gehirne von Javaneraffen und entdeckten an exakt derselben Stelle eine vergleichbare Struktur.

Das Team konnte die Gefäße bei Primaten zwar nicht beim aktiven Abfluss beobachten, wie es bei Mäusen möglich war. Die Befunde bei Primaten deuten jedoch darauf hin, dass dieser Transportweg über verschiedene Säugetierarten hinweg erhalten geblieben ist.

„Diese Entdeckung könnte erhebliche Folgen für das Verständnis und die Behandlung von Erkrankungen haben, die mit einer beeinträchtigten Liquordrainage zusammenhängen“, sagt Jin vom Institute for Basic Science und dem Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST).

Mögliche Bedeutung für Alzheimer und andere Erkrankungen

Bei neurodegenerativen Erkrankungen des Menschen, etwa Alzheimer, sammeln sich Abfallstoffe wie Tau oder Amyloid-Beta häufig im Gehirn an.

Die Zirkulation des Liquors könnte mit diesem Ergebnis verbunden sein.

Bei Mäusen stellten die Forschenden fest, dass der nasopharyngeale lymphatische Plexus im Alter schrumpft und weniger Liquor abtransportieren kann. Als das Team diese geschwächten Gefäße mit einem Wachstumsfaktor-Protein stimulierte, verbesserte sich ihre Flüssigkeitsableitungsfunktion. Dies könnte auf einen möglichen Ansatzpunkt für neurodegenerative Behandlungen hindeuten.

Auch beim Menschen weisen einige neuere Befunde darauf hin, dass Liquor über Hirnnerven in die Nasenhöhle im oberen Rachenbereich gelangen kann.

Allerdings sind nicht alle Wissenschaftler überzeugt. Weiterhin ist unklar, wie Liquor aus der Nasenhöhle in die Lymphknoten des Halses gelangt.

Jin und seine Kollegen haben bislang die überzeugendste Erklärung vorgelegt: Bei Mäusen leiten zwei Gruppen von Lymphgefäßen Liquor zu den tiefen zervikalen Lymphknoten ab.

Auf Grundlage der Ergebnisse bei Nagetieren und Affen vermutet das Team, dass der menschliche Plexus – sofern er überhaupt existiert – der unten dargestellten Abbildung ähneln könnte.

„Wir planen, sämtliche Befunde aus den Mäusen bei Primaten, einschließlich Affen und Menschen, zu überprüfen“, sagt der Betreuer Gou Young Koh vom Institute for Basic Science.

„Wir wollen in einem verlässlichen Tiermodell untersuchen, ob die Aktivierung der zervikalen Lymphgefäße durch pharmakologische oder mechanische Methoden eine Verschlimmerung des Fortschreitens der Alzheimer-Krankheit verhindern kann, indem sie die Liquorreinigung verbessert.“

Die Studie wurde in Nature veröffentlicht.