Lange Zeit wurde das Herz mechanistisch als reine Pumpe betrachtet, die den Körper mit Sauerstoff versorgt. Doch das Herz ist mehr als das: Es verfügt über ein eigenes Nervensystem und übernimmt wichtige Steuerungsaufgaben. Die Interaktion zwischen Herz und Gehirn spielt eine zentrale Rolle im Verständnis von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese Verbindung ist nicht nur physiologisch, sondern auch stark durch psychosoziale Faktoren beeinflusst, die das Risiko für kardiovaskuläre und neurologische Erkrankungen signifikant erhöhen können.
Die Kommunikation zwischen Herz und Gehirn
Herz und Gehirn kommunizieren auf verschiedene Weisen miteinander. Die bekannteste Form ist die über das Nervensystem und minimale elektrische Impulse, die von den Nervenzellen ausgehen. Die Kommunikation erfolgt hier über sympathische und parasympathische Nervenfasern. Die sympathischen Nervenfasern, die ihren Ursprung in den Halsganglien haben und auch als Herznerven (Nervi cardiaci) bezeichnet werden, sind für die Beschleunigung der Herzfrequenz zuständig. Die parasympathischen Fasern, die für die Entspannung und eine Verlangsamung des Herzschlags sorgen, entspringen dem Nervus vagus, dem zehnten Hirnnerven. Diese Nervenfasern enden in einem Nervengeflecht, dem sogenannten Plexus cardiacus, an der Herzbasis.
Weil das Herz mit allen Lebensfunktionen in Verbindung steht, gilt es in vielen Traditionen als Sitz der Emotionen. Im Herz gibt es Sensoren, beispielsweise die sogenannten Barorezeptoren, die die Dehnung des Herzvorhofs messen und dann über eine Hirndrüse Signale an die Niere leiten, mehr Wasser auszuscheiden. Die Sinneskörperchen im Herz merken also, dass der „Füllstand“ im Körper hoch ist, und regen die Ausscheidung der überschüssigen Flüssigkeit über die Niere an.
Forscher haben außerdem entdeckt, dass im Herz ein eigenständiges neuronales System mit etwa 40.000 Nervenzellen existiert. Dieses Nervensystem steht mit dem Gehirn in Verbindung und wird „Herzgehirn“ genannt. Überdies konnten im Gehirn Nervenzellen entdeckt werden, die einen Einfluss auf die Regulation von Herzrhythmus und Blutdruck haben.
Der "Heart Cell Atlas": Neue Einblicke in die Herzfunktion
Ein Zellatlas des menschlichen Herzens, der von britischen und deutschen Forschern vorgestellt wurde, wirft ein neues Licht auf die Funktion des Erregungsleitungssystems. Für den „Heart Cell Atlas“ konnte das Team auf die Herzen von gesunden Organspendern im Alter zwischen zurückgreifen. Die Forscher entnahmen Zellen aus Regionen des Organs, die für die Herzfunktion von Bedeutung sind, darunter der Sinusknoten und der Atrioventrikularknoten. Über eine räumliche Transkriptom-Analyse wurde untersucht, wie benachbarte Zellen im Herzen miteinander kommunizieren.
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Beim Reizleitungssystem machten die Forscher eine unerwartete Entdeckung: Die Herzschrittmacherzellen waren von Gliazellen umgeben, wie sie im Gehirn vorkommen, wo sie die Axiome der Nervenzellen umhüllen und isolieren. Die Analysen ergaben, dass diese Zellen im Herzen eine ähnliche Aufgabe haben. Die Gliazellen umgeben mit ihren Ausläufern die Schrittmacherzellen und ihre Leitungsbahnen und setzen dabei den Neurotransmitter Glutamat frei.
Die Forschenden entdeckten auch, dass die Kardiomyozyten in der Herzkammer ein für Stress typisches Genexpressionsprofil aufweisen und Brain Natriuretic Peptide (BNP) produzieren. Es handelt sich dabei um denselben Marker, der eingesetzt wird, um eine Herzinsuffizienz zu diagnostizieren. Außerdem stellte das Team ein neues Werkzeug namens drug2cell vor: Das Tool nutzt die in der ChEMBL-Datenbank gespeicherten Einzelzellprofile sowie Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Zielmolekülen und gibt Aufschluss darüber, wie verschiedene Medikamente das Reizleitungssystem und die Herzfrequenz beeinflussen.
Klinische Relevanz der Herz-Gehirn-Interaktion
Herz und Gehirn beeinflussen einander massiv. Mit dem Herzschlag ändert sich unsere Wahrnehmung und sogar unsere Neigung zu Vorurteilen. Prof. Dr. Herz und Gehirn kommunizieren über das autonome Nervensystem und über Botenstoffe miteinander. Im Gehirn existiert ein Abbild des Herzens: Der Herzschlag ist dort über das Herzschlag-evozierte Potential (HEP) repräsentiert. Der Herzschlag beeinflusst die Wahrnehmung von Berührungsreizen und die Neigung zu Vorurteilen.
Die Nervenzellen haben den höchsten Nähr- und Sauerstoffverbrauch im Körper und sind in besonderer Weise auf die Versorgung durch das Herz angewiesen. Menschen mit Herzschwäche leiden daher immer auch kognitiv. Sie können sich schlechter konzentrieren und ermüden rascher. Eine hohe Herzratenvariabilität gilt als Zeichen einer vitalen Herz-Hirn-Connection und letztlich von Gesundheit. „Eine starre Herzfunktion ist dagegen lebensbedrohlich und kann zum plötzlichen Tod führen“, sagt Neurologe Arno Villringer vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig. Villringer interessiert sich für feinstimmige Kommunikation zwischen Gehirn und Herz. Dafür analysieren Forscher seiner Arbeitsgruppe das Elektrokardiogramm und die Hirnströme gleichzeitig. Sie gleichen das Muster elektrischer Erregung in beiden Organen im Detail miteinander ab. Es fällt auf, dass bestimmte Regionen des Gehirns synchron mit dem Herzen aktiviert werden. Es kommt zu einem gewissen Gleichklang in beiden Organen.
Infolge der elektrischen Erregungsausbreitung im Herzgewebe, die zur Kontraktion des Herzmuskels führt, entsteht eine elektrische Spannung. Diese lässt sich im Gehirn als Erregung messen. Vor allem in der Inselregion des Gehirns konnte Villringer diese rhythmische Korrelation mit dem Herzen feststellen. Es handelt sich quasi um ein Abbild des pumpenden Herzens im Hirn. Der Neurologe geht davon aus, dass das HEP aber weit mehr besagt. Es ist nämlich bei verschiedenen Menschen unterschiedlich hoch. „Wir vermuten, dass das Gehirn zwei unterschiedliche Modi hat. Wenn das HEP hoch ist, konzentriert man sich auf den eigenen Körper, die Innenwelt. Im zweiten Modus ist das HEP niedrig: Man wendet sich der Außenwelt zu, im evolutiven Kontext waren das etwa Nahrungssuche und Angriff“, sagt Villringer.
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Wenn das Herz sich zusammenzieht und Blut in den Körper pumpt, also in der so genannten systolischen Phase, spüren sie den Reiz nicht so intensiv. Das könnte daran liegen, vermuten die Forscher, dass just in diesem Moment Rezeptoren in den großen Blutgefäßen eine Information über den Blutdruck ans Gehirn übermitteln. Der Informationsschwall dieser so genannten Barorezeptoren nimmt das Gehirn offenbar ziemlich in Beschlag. Eindrücke der Außenwelt erreichen uns in diesem Moment nur gedämpft. In der folgenden Diastole dagegen registrieren Probanden einen äußeren elektrischen Reiz intensiver. In dieser Phase füllt sich das Herz wieder mit Blut.
Ein Experiment von Psychologen um Ruben Azevedo von der Universität in London zeigte, dass wenn das Herz sich zusammenzog und Blut in die Gefäße strömte, die Teilnehmer signifikant häufiger ihrem Vorurteil folgten: Sie wiesen einem schwarzen Mann eine Waffe zu.
Aus dieser Perspektive verwundert es nicht, dass sich viele neurologische Erkrankungen auf das Herz auswirken können. Wer an einer Depression leidet, hat beispielsweise ein doppelt so hohes Risiko einen Herzinfarkt oder einen plötzlichen Herztod zu erleiden. Bei knapp 62 Prozent der Schlaganfallpatienten sitzen in den Herzgefäßen Plaques. Und ein Herzinfarkt nach dem Hirnschlag ist eine gefürchtete Komplikation auf den Intensivstationen. Und sogar auf Stress hin können kerngesunde Menschen eine Herzmuskelschwäche entwickeln. Dieses Krankheitsbild beschrieb ein japanischer Arzt in den neunziger Jahren und benannte es als „Takotsubo-Syndrom“.
Psychosoziale Faktoren und die Herz-Hirn-Achse
Die Interaktion zwischen Herz und Gehirn spielt eine zunehmend zentrale Rolle im Verständnis von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese Verbindung ist nicht nur physiologisch, sondern auch stark durch psychosoziale Faktoren beeinflusst, die das Risiko für kardiovaskuläre und neurologische Erkrankungen signifikant erhöhen können. Chronischer psychosozialer Stress kann das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Systemen stören, was zu einer Überaktivierung des Sympathikus und einer verminderten vagalen Kontrolle führt.
Die Amygdala spielt eine zentrale Rolle bei der emotionalen Bewertung und Verarbeitung von Stress. Studien zeigen, dass eine erhöhte stressbedingte neuronale Aktivität bzw. die Aktivität der Amygdala mit einem höheren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und mit der Mortalität korreliert. Eine wegweisende Studie belegte, dass Teilnehmer mit einer höheren Aktivität der Amygdala ein signifikant erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse wie Herzinfarkt und Schlaganfall hatten. Diese Korrelation blieb auch nach der Anpassung von traditionellen Risikofaktoren bestehen. Eine weitere, kürzlich publizierte Studie wies bei Patient:innen unmittelbar nach einem akuten Myokardinfarkt verglichen mit Kontrollpersonen ebenfalls eine erhöhte Amygdala- und Knochenmarksaktivität nach.
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Psychosoziale Risikofaktoren wie chronischer Stress, Depressionen, Angstzustände sowie ein niedriger sozioökonomischer Status und Einsamkeit stehen in Verbindung mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko und einem ungünstigen Verlauf kardialer Erkrankungen.
Die Amygdala sendet bei Stress Signale an verschiedene Körperteile, einschliesslich des Herz-Kreislauf-Systems. Dies führt zur Ausschüttung von Stresshormonen wie Adrenalin und Cortisol. Psychosozialer Stress bewirkt eine Aktivierung des Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Systems (HPA-Achse) und fördert so entzündliche Prozesse. Eine reduzierte Herzratenvariabilität (HRV), ein Marker für die vagale Kontrolle des Herzens, ist häufig bei depressiven oder ängstlichen Personen nachweisbar. Psychosoziale Belastungen fördern ungesunde Lebensstile wie Rauchen, übermässigen Alkoholkonsum, ungesunde Ernährung und Bewegungsmangel.
Um das Risiko von herzbezogenen Erkrankungen zu minimieren, ist ein effektives Stressmanagement entscheidend. Techniken wie regelmässige körperliche Aktivität, Achtsamkeitstraining und Meditation haben sich als wirksam erwiesen, um die Aktivität der Amygdala zu reduzieren und das allgemeine Wohlbefinden zu fördern. In einer kürzlich publizierten Studie wurden die Auswirkungen von körperlicher Aktivität auf die stressbezogene neuronale Aktivität und deren Verbindung mit kardiovaskulären Erkrankungen untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die körperliche Betätigung die Aktivität der Amygdala reduziert: Höhere körperliche Aktivität war sowohl mit einer niedrigeren Amygdalaaktivität als auch mit einer niedrigeren Rate an kardiovaskulären Ereignissen verbunden.
Um die negativen Auswirkungen psychosozialer Risikofaktoren auf die Herz-Hirn-Achse zu minimieren, ist ein multidisziplinärer Ansatz notwendig.
Vorhofflimmern und Demenz: Eine gefährliche Kombination
Die Beziehung zwischen Schlaganfall und Herz-Kreislaufkrankheiten ist wechselseitig. Patientinnen und Patienten erleiden nach einem Schlaganfall häufiger einen Herzinfarkt und umgekehrt. „Das liegt unter anderem daran, dass durch einen Schlaganfall die Regulation des Herzens „unter Stress“ gesetzt werden kann, was durch eine Unterversorgung mit Sauerstoff und einem Anheizen eines Entzündungsgeschehens das Herz schädigt. Umgekehrt schädigt ein Herzinfarkt häufig die Pumpfunktion des Herzens und führt zu einer Beeinträchtigung der Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff sowie über Rhythmusstörungen zu mehr Gerinnselbildung“, erklärt Prof. Dr. Frank Erbguth, Präsident der Deutschen Hirnstiftung. Auch bei Depressionen besteht ein wechselseitiger Zusammenhang zwischen Herz und Gehirn: einerseits begünstigen Herzerkrankungen das Auftreten von Depressionen, andererseits führen Depressionen zu einem erhöhten Risiko für Herzerkrankungen. Darüber hinaus sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen auch mit einem erhöhten Risiko für kognitive Einschränkungen verbunden, entsprechend wurde ein erhöhtes Demenzrisiko bei Personen nach Koronarereignissen wie einem Herzinfarkt oder einer koronaren Herzkrankheit beobachtet. Auch eine Herzinsuffizienz scheint das Demenzrisiko zu erhöhen.
„Bekannt ist, dass eine Herzinsuffizienz mit systemischen Entzündungsreaktionen einhergeht, die sich auch im Hirn niederschlagen - und wir wissen, dass diese Inflammation auch ein bedeutsamer Faktor bei der Demenzentwicklung ist. Auch kann eine verringerte Durchblutung des Gehirns durch Herzerkrankungen diese Entzündungsprozesse noch verstärken und so zum kognitiven Abbau beitragen“, erläutert Prof.
Forschungsperspektiven und therapeutische Ansätze
Die Bedeutung der Wechselbeziehung von Herz und Hirn für Gesundheit und Krankheit kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. „Die Gehirn-Herz-Achse ist ein komplexes, mehrdimensionales Netzwerk, das bis heute noch nicht bis ins Detail verstanden ist. Wir kennen aber die Risikofaktoren und können beide Organsysteme durch die gleichen Maßnahmen schützen. Grundlegend ist ein gesunder Lebensstil mit viel Bewegung und gesunder Ernährung, der auf die Vermeidung von Übergewicht und Erkrankungen wie Bluthochdruck, Hypercholesterinämie und Diabetes abzielt. Was gut für das Herz ist, ist auch gut für das Hirn“, erklärt Prof. Dr.
Die Therapie des Vorhofflimmerns verfolgt drei zentrale Ziele: Symptomkontrolle, Vermeidung von Folgekomplikationen und Verbesserung der Prognose.
Forschungsgegenstand ist die Annahme, dass schädliche, sich selbst verstärkende Wechselwirkungen zwischen Körperfunktionen und Gehirnfunktionen die Entwicklung von Bluthochdruck auslösen und weiter fördern. Um die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, untersuchen wir Wahrnehmung und Emotionen (einschließlich Stress) im Zusammenhang mit Herz-Gehirn-Interaktionen und Blutdruck.