Hormonproduzierende Zellen, Blutgefäße und Hirnblutung: Eine umfassende Betrachtung

Ein Schlaganfall ist eine schwerwiegende Erkrankung, die durch eine plötzliche Unterbrechung der Blutversorgung des Gehirns verursacht wird. Diese Unterbrechung kann durch ein verstopftes Blutgefäß (ischämischer Schlaganfall) oder durch eine Blutung im Gehirn (hämorrhagischer Schlaganfall) verursacht werden. Unabhängig von der Ursache führt ein Schlaganfall zu einer Schädigung von Nervenzellen im Gehirn, was zu einer Vielzahl von neurologischen Symptomen führen kann.

Schlaganfall und Immunreaktion

Obwohl ein Schlaganfall nicht als klassische Entzündungskrankheit gilt, löst er eine heftige Immunreaktion im Gehirn aus. Diese Immunreaktion wird durch die Aktivierung von Mikroglia, den Immunzellen des Gehirns, ausgelöst. Aktivierte Mikroglia setzen Zytokine und Chemokine frei, die weitere Immunzellen aus dem Blut anlocken. Diese Immunzellen können das Hirngewebe weiter schädigen.

Die Entzündungsreaktion nach einem Schlaganfall ist komplex und nicht ausschließlich schädlich. Bestimmte Populationen von Immunzellen können die Regeneration des Hirngewebes fördern. Auch das Blutgerinnungssystem spielt eine wichtige Rolle bei der Immunreaktion nach einem Schlaganfall. Die Prozesse beeinflussen sich gegenseitig, und ein Schlaganfall kann das Risiko für ein erneutes Blutgerinnsel erhöhen.

Das Inflammasom

Das Inflammasom ist ein wichtiger Teil des angeborenen Immunsystems. Es ist ein Multi-Proteinkomplex, der in Immunzellen vorkommt. Wenn die Sensoren des Inflammasoms Entzündungssignale erkennen, setzt sich der Komplex zusammen und aktiviert die Protease Caspase-1. Caspase-1 schneidet das Zytokin Interleukin 1 (IL-1) zurecht, wodurch es aktiviert wird. Das Inflammasom bildet außerdem Poren in der Zellmembran, sodass das fertige IL-1 aus der Zelle ausgeschleust werden kann. IL-1 stößt dann weitere Entzündungsreaktionen an.

Forscher sind sich mittlerweile sicher, dass das Inflammasom auch bei der Neuroinflammation infolge von Schlaganfällen eine wichtige Rolle spielt.

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Immunreaktion im Detail

Jede Gewebeverletzung verursacht eine Entzündung, so auch ein Schlaganfall. Im Gehirn laufen Entzündungen aber etwas anders ab als im Rest des Körpers, da das Gehirn seine eigenen Immunzellen besitzt, die Mikroglia. Diese reagieren auf jegliche Veränderung der Gewebshomöostase. Durch Stress, wie Sauerstoffmangel bei einem Schlaganfall, werden die Mikroglia aktiviert. Sie interagieren verstärkt mit anderen Zellen und bauen Synapsen ab, die durch den Sauerstoffmangel beschädigt wurden. Außerdem produzieren sie Zytokine und Chemokine, wodurch ein lokales, inflammatorisches Milieu entsteht. Davon werden weitere Entzündungszellen aus dem Blut angelockt.

Eingewanderte Immunzellen bleiben dort über Tage und Wochen hinweg, was das Gewebe weiter schädigen kann. Unser Immunsystem ist darauf ausgerichtet, Infektionen zu erkennen und entsprechend zu reagieren. Es detektiert den Untergang von Gewebe und springt auch an, wenn Nekrosen vorliegen, die nichts mit Viren oder Bakterien zu tun haben, wie nach einem Schlaganfall.

Ein weiteres Problem ist, dass die Neuroinflammation bestehen bleibt. Im Gegensatz zu anderen Verletzungen ist die Entzündung im Gehirn nicht irgendwann vorbei. Die Mikroglia eines Schlaganfallpatienten werden bis zu seinem Lebensende aktiviert sein, und auch die Konzentration an T- und B- Zellen im Gehirn bleibt dauerhaft erhöht. Zudem kommt es zu starken und langanhaltenden Veränderungen im peripheren Immunsystem, die sich auch auf das Knochenmark, die Milz, den Darm und die Lymphknoten auswirken.

Die Rolle von T-Zellen

T-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Immunreaktion nach einem Schlaganfall. In der sehr frühen Phase verstärken sie den Schaden und verschlechtern den Ausgang eines Schlaganfalls. Untersuchungen zu späteren Zeitpunkten legen hingegen nahe, dass bestimmte T-Zellen-Populationen, sogenannte regulatorische T-Zellen, antientzündlich wirken und die Gewebsregeneration fördern. Die Auswirkungen dieser Entzündungsreaktion sind wahrscheinlich phasenabhängig, da die T-Zellen, die später aktiv werden, ganz andere Botenstoffe produzieren als jene, die ganz zu Anfang ins Gehirn einwandern.

Das Zusammenspiel von Gerinnungs- und Immunsystem

In den Blutgefäßen greifen zwei Systeme ineinander: Das Gerinnungs- und das Immunsystem. Infolge eines Schlaganfalls lagern sich Blutplättchen an das geschädigte Gewebe im Gehirn an. Gleichzeitig werden lösliche Gerinnungsfaktoren aktiviert, was die Blutgerinnung in Gang setzt und das Risiko erhöht, dass sich erneut ein Gerinnsel bildet, das das Gefäß verstopft. Daher wird der ischämische Schlaganfall als eine „thrombo-inflammatorische" Erkrankung definiert. Eine wichtige Rolle spielt das Kallikrein-Kinin-System, das durch Faktor XII angestoßen wird und im letzten Schritt zur Entstehung von Bradykinin führt. Dieses Peptidhormon setzt weitere Entzündungsprozesse in Gang, was zur Öffnung der Blut-Hirn-Schranke und damit auch zur Ödembildung führt.

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Durch die Hemmung verschiedener Komponenten des Kallikrein-Kinin-Systems in der akuten Phase konnte der Ausgang eines Schlaganfalls bei Mäusen erheblich verbessert werden, ohne dass die Tiere verstärkt zu Blutungen neigten. Auch in einer späteren Phase zeigte sich eine Wirkung: Mäuse, bei denen das System nach drei Tagen geblockt wurde, zeigten ein besseres Verhalten und erholten sich schneller. In ihren Gehirnen wurden weniger Immunzellen und in ihren Gefäßen weniger Mikrothromben gefunden als bei der Kontrollgruppe.

Behandlungsmöglichkeiten bei Schlaganfall

Um einen Schlaganfall zu behandeln, gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten:

• Systemische Thrombolyse: Dabei wird dem Patienten über die Venen ein Mittel verabreicht, dass das Blutgerinnsel auflöst.
• Mechanische Entfernung des Thrombus: Dabei wird der Thrombus mit einem Katheter aus dem Blutgefäß entfernt.

Die systemische Thrombolyse muss spätestens 4,5 Stunden nach Symptombeginn erfolgen. Die Behandlung geht mit einem erhöhten Risiko für Hirnblutungen einher.

Immunologische Mechanismen als Zukunft der Schlaganfallbehandlung

Immunologische Mechanismen könnten die Zukunft der Schlaganfallbehandlung sein, da das Zeitfenster für die Intervention wesentlich länger ist und der Entzündung Mechanismen zu Grunde liegen, die für jeden Schlaganfallpatienten relevant sind. In den letzten Jahren haben Schlaganfallforscher versucht, die Migration von Immunzellen ins Gehirn komplett zu blockieren. Klinische Studien mit dem Medikament Natalizumab, das für die Behandlung von Multipler Sklerose zugelassen ist, zeigten jedoch keine Verbesserung im Vergleich zu Placebo.

Es bedarf eines noch tieferen Verständnisses der Entzündungsprozesse, um sie positiv beeinflussen zu können. Zukünftig gilt es, gezieltere Ansätze zu verfolgen und zu verstehen, welche Zellpopulationen ins Gehirn gehen, dort bleiben und Schaden anrichten. Vielleicht kann man diese Zellen dann umpolen und sie zu den Immunzellen machen, die man haben möchte. Durch genetische Manipulation oder bestimmte Wirkstoffe könnte man eine T-Zelle, die schädliche Zytokine produziert, vielleicht zu einer machen, die regenerationsfördernde Substanzen herstellt.

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Infektionen und Schlaganfallrisiko

Wenn man sich mit Viren oder Bakterien infiziert hat, ist das Risiko für einen Schlaganfall höher. Es ist aber nicht die Infektion selbst, sondern die damit einhergehende Immunreaktion, die einen Schlaganfall auslösen kann. Eine systemische Entzündung kann das Ablösen einer atherosklerotischen Plaque begünstigen. Wird diese über den Blutkreislauf ins Gehirn geschwemmt, kommt es zu einem Schlaganfall.

Klinisch relevant ist vielmehr der umgekehrte Weg: Ein Schlaganfall erhöht das Risiko für bakterielle oder virale Infektionen, da auf eine massive Immunaktivierung eine Immunsuppression folgt. Schlaganfallpatienten verlieren in dieser Zeit bis zu 40 bis 50 Prozent ihrer T- und B-Zellen, was zu einer extremen Anfälligkeit für bakterielle und virale Infektionen führt. Die häufigste Todesursache ist nicht der Schlaganfall selbst, sondern die Infektionen.

Hormonelle Einflüsse auf das Schlaganfallrisiko

Frauen, die spät in die Wechseljahre kommen, erleiden seltener einen Schlaganfall oder Herzinfarkt. Ihre Blutgefäße sind gesünder als die von Gleichaltrigen. Östrogen schützt Frauen vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Mit dem Eintritt in die Wechseljahre nimmt der schützende Östrogenspiegel rasant ab. Frauen, die erst nach dem 55. Geburtstag ihre letzte Regelblutung erleben, haben ein um 20 Prozent niedrigeres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen als jene, bei denen die Menopause zwischen 45 und 54 Jahren liegt. Frauen, die später in die Wechseljahre kommen, haben gesündere Blutgefäße, da die Gefäßfunktion von Frauen mit spätem Eintritt in die Wechseljahre nur um 24 Prozent schlechter war, als die von Frauen vor der Menopause, während sie bei Frauen, die mit 45 bis 54 Jahren ihre letzte Regelblutung erlebten, um 51 Prozent schlechter war. Auch die Mitochondrien arbeiten besser.

Insulinresistenz und Schlaganfall

Als eine der Hauptursachen für Diabetes mellitus Typ 2 gilt heute die Insulinresistenz. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Endothel, also die Zellschicht, die die Blutgefäße von innen auskleidet, dabei eine wichtige Rolle spielen könnte. Der Notch-Signalweg im Endothel spielt eine Rolle beim Transport von Nährstoffen und Hormonen über die Gefäßwände. Bei einem übermäßigen Angebot an Fettsäuren ist der Notch-Signalweg aktiver als bei normalgewichtigen Artgenossen. Zudem weisen die dicken Mäuse verringerte Sensibilität gegenüber Insulin sowie einen erhöhten Blutzuckerspiegel auf. Wenn der Notch-Signalweg dauerhaft aktiv ist, kommt es selbst bei jungen schlanken und vermeintlich gesunden Tieren bereits zu einer Insulinresistenz und erhöhten Blutzuckerspiegeln. Blockierten die Forscher dagegen Notch, kam es selbst bei Tieren, die extrem fettreiches Futter bekamen, nicht zur Insulinresistenz. Die Notch-Aktivierung verhindert, dass sich im Endothel so genannte Caveolae bilden, die dafür zuständig sind, Insulinmoleküle durch die Zellmembran zu transportieren. Der Notch-Signalweg kontrolliert direkt den Insulin-Transport durch die Gefäßwand und eine dauerhafte Aktivierung führt zur Insulinresistenz.

Risikofaktoren für Schlaganfall

Mit zunehmendem Alter steigt das Risiko für einen Schlaganfall. Die Hälfte aller Schlaganfall-Patienten ist älter als 70 Jahre. Es gibt jedoch auch Risikofaktoren, die beeinflussbar sind:

• Bluthochdruck: Er führt zu einer Verengung und zur Verkalkung der Blutgefäße (Arteriosklerose).
• Zigarettenrauchen: Es fördert die Verkalkung der Blutgefäße, führt zu einer Verengung der Blutgefäße, vermindert die Menge des Sauerstoffs, den die roten Blutkörperchen im Körper transportieren können, erhöht die Bereitschaft des Blutes zu gerinnen und führt zu Fettstoffwechselstörungen.
• Erhöhtes Cholesterin: Bei Cholesterinwerten über 240 mg/dl steigt das Schlaganfallrisiko.
• Übergewicht: Das relative Risiko eines übergewichtigen Menschen, einen Schlaganfall zu erleiden, ist im Vergleich zu einem normalgewichtigen Menschen erhöht.
• Diabetes: Bei Patienten mit Diabetes werden die Wände der Blutgefäße angegriffen.
• Herzrhythmusstörungen: Insbesondere Vorhofflimmern bedeutet ein deutlich erhöhtes Schlaganfallrisiko.

Rolle der Kopf-MRT in der Diagnostik von Hormonerkrankungen

Mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) ist es möglich, anatomische Strukturen minimalinvasiv darzustellen. In MRT-Untersuchungen lassen sich insbesondere Weichgewebe gut darstellen, dazu gehören auch Strukturen im Gehirn.

Hypothalamus und Hypophyse

Hypothalamus und Hypophyse fungieren als zentrale Regelkreise. Tumore oder anatomische Anomalien stören Hormonhaushalt und Stoffwechsel.

Der Hypothalamus übernimmt zentrale Aufgaben in der Regulation von Atmung und Kreislauf. Im endokrinen System spielt er eine entscheidende Rolle, da er verschiedene Hormone produziert, die im Hormonregelkreis eine regulierende Funktion ausüben. Zu den Releasing-Hormonen, die im Hypothalamus gebildet werden, gehören Neurohormone, die im Hypophysenvorderlappen die Ausschüttung anderer Hormone anstoßen. Im Gegensatz dazu hemmen Inhibiting-Hormone die Freisetzung bestimmter Hormone.

Die Hypophyse steuert eine Vielzahl von Körperfunktionen. Sie ist in die Adenohypophyse und die Neurohypophyse unterteilt, die jeweils verschiedene Hormone ausschütten. Die Neurohypophyse produziert Oxytocin und das antidiuretische Hormon (ADH). Besonders interessant ist die Bedeutung der Adenohypophyse.

Hypophysentumore und andere Raumforderungen

Hypophysentumore sind gut- oder bösartige Raumforderungen, die verschiedene Symptome auslösen. Eine wichtige Eigenschaft ist die Frage, ob Adenome Hormone produzieren. Hormonaktive Raumforderungen sorgen beispielsweise für einen Überschuss von Prolaktin, Wachstumshormon oder ACTH, was zu Erkrankungen wie Hyperprolaktinämie, Akromegalie oder Morbus Cushing führt. Bleibt ein Tumor hormoninaktiv, fällt er oft erst durch das Größenwachstum auf.

Die Magnetresonanztomographie kann die Hypophyse sowie umliegende Strukturen detailliert darstellen. Mithilfe spezieller MRT-Techniken lassen sich auch hormonaktive Hypophysenadenome erkennen. Zudem ermöglicht der MRT-Scan die Beurteilung der Gewebebeschaffenheit sowie das Erkennen medizinischer Notfälle wie eines Hypophysenapoplex.

Neben Adenomen können im MRT-Scan auch weitere anatomische Veränderungen erkannt werden, wie Kraniopharyngiome, Meningeome und Rathke-Zysten.

Hypothalamische Veränderungen

Mit einem Kopf-MRT lassen sich auch Pathologien des Hypothalamus erkennen, die sich im klinischen Bild durch vielfältige endokrine und metabolische Störungen zu erkennen geben. Aber auch Tumore wie Gliome, Kraniopharyngiome der Hypophyse und andere Raumforderungen können den Hypothalamus beeinflussen und werden im MRT-Scan sichtbar.

Symptome von Hormonstörungen

Wie sich Hormonstörungen äußern, hängt wesentlich davon ab, welche Organe des endokrinen Systems betroffen sind. Eine Fehlsteuerung der Schilddrüse, die zur Überfunktion führt, kann sich durch Gewichtsabnahme trotz gesteigertem Appetit, Tachykardie und Herzrhythmusstörungen sowie innere Unruhe und eine leichte Reizbarkeit bemerkbar machen. Störungen in der Ausschüttung von Wachstumshormonen durch die Hypophyse fallen Kinderärzten im Rahmen der regelmäßigen Patientenkontakte auf. Auf das Fehlen von Sexualhormonen kann eine verzögerte Pubertät hindeuten.

Diagnose von Hormonstörungen

Es gibt eine ganze Reihe von Symptomen, die mit einer Hormonstörung in Zusammenhang stehen. Viele Krankheitszeichen können unterschiedliche Ursachen haben, der Verdacht auf einen Hormonmangel ist anfangs nur eine Erklärung, der die Ärzte nachgehen. Dabei greifen verschiedene Stufen ineinander, angefangen mit der Anamnese, einer körperlichen Untersuchung und der Aufnahme der Blutwerte. Im Blut zeigt sich mitunter eine Veränderung über die Normwerte in der Labordiagnostik hinaus.

Hormonstörungen im Bereich von Hypophyse und Hypothalamus sind zwar labordiagnostisch nachweisbar, allerdings liefern die Tests keine Aussage dazu, was die Hormonstörung letztlich auslöst. Hier helfen der Medizin nur bildgebende Verfahren, insbesondere die Magnetresonanztomographie, weiter. Die Kopf-MRT liefert Ärzten wichtige Hinweise dazu, ob Raumforderungen beispielsweise die Hormondrüsen negativ beeinflussen, eine Entzündung vorliegt oder die sezernierenden Areale aus anderen Gründen nicht normgerecht arbeiten.

Notfall Schlaganfall

Ein Schlaganfall ist ein Notfall, bei dem jede Minute zählt. Durch schnelles Handeln lassen sich in vielen Fällen die Folgen minimieren. Wenn Symptome auftreten, sollte sofort der Notdienst gerufen werden. Ein Schlaganfall ist Folge einer plötzlichen Durchblutungsstörung des Gehirns, die durch eine Mangeldurchblutung (Ischämie) oder eine Blutung verursacht werden kann.

Diagnostik bei Schlaganfall

Mit einer Computertomographie (CT) des Kopfes kann der Arzt in der Akutphase des Schlaganfalls unterscheiden, ob der Schlaganfall durch eine Blutung oder durch einen Gefäßverschluss (Ischämie) hervorgerufen wird. In spezialisierten Zentren wird an Stelle oder in Ergänzung eines CT eine Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführt. Mit der Doppler- und Duplexsonographie der hirnversorgenden Gefäße kann vor allem der Nachweis von Gefäßkalk, kalkartigen (arteriosklerotischen) Ablagerungen, von Verengungen der Blutgefäße und von thrombotischen Verschlüssen erfolgen. Mit Hilfe eines einfachen EKG können Herzrhythmusstörungen erkannt werden.

Behandlung bei Schlaganfall

Um den Schaden, den ein Schlaganfall im Gehirn verursacht, zu verringern und die Chancen auf eine komplette Wiederherstellung der Hirnfunktionen zu verbessern, ist es notwendig, dass die Diagnostik und Therapie so früh wie möglich beginnen. Wenn der Schlaganfall durch ein Blutgerinnsel verursacht ist, welches ein Blutgefäß verstopft, kann dieses Gerinnsel in einigen Fällen mit einem Medikament aufgelöst werden (sogenannte Lysetherapie). Diese Behandlung ist nur innerhalb der ersten viereinhalb Stunden (4,5 h) nach Eintritt eines Schlaganfalls zugelassen.

Die Hypophyse: Schaltzentrale des Hormonsystems

Die Hypophyse steuert durch Hormone die verschiedensten Funktionen im Körper. Die Hypophyse besteht aus dem Hypophysenvorderlappen (HVL, Adenohypophyse) und dem Hypophysenhinterlappen (HHL, Neurohypophyse). Über den Hypophysenstiel ist die Hypophyse mit dem Hypothalamus verbunden.

Funktionen der Hypophyse

Der Hypophysenvorderlappen produziert Hormone, der Hypophysenhinterlappen ist Speicherort für Hormone, die der Hypothalamus herstellt. Die Adenohypophyse stellt folgende Hormone her:

• ACTH
• GH
• TSH
• FSH
• LH
• Prolaktin

Der HHL dient als Speicherort für zwei Hormone, die im Hypothalamus gebildet werden:

• ADH
• Oxytocin

Die Pars intermedia produziert das Melanozyten-stimulierende Hormon (MSH, Melanotropin).

Hormonelle Störungen der Hypophyse

Wird die Hormonbildung der Hypophyse durch einen Tumor oder andere Erkrankungen gestört, kann dies dazu führen, dass zu viele oder zu wenige Hormone produziert werden. Das sind mögliche Auswirkungen:

• Zu wenig ADH: Diabetes insipidus
• Mangel an Wachstumshormonen (GH): hypophysärer Zwergwuchs bei Kindern, vermehrte Fetteinlagerung im Bauchbereich und Abbau der Muskelmasse bei Erwachsenen
• Zu wenig FSH und LH: Ausbleiben der Regelblutung bei Frauen, gestörte sexuelle Potenz bei Männern
• Mangel an TSH: Schilddrüsenunterfunktion
• Fehlendes ACTH: Auswirkungen auf den Zucker-, Salz- und Flüssigkeitshaushalt
• Zu wenig MSH: blasse Haut
• Mangel an Prolaktin: keine Milchproduktion bei stillenden Frauen

Manche der gutartigen Tumoren der Hypophyse stellen selbst Hormone her - es kommt zu einer Überproduktion. Der häufigste gutartige hormonbildende Tumor der Hypophyse ist das Prolaktinom, das Prolaktin produziert. Stellt die Hypophyse zu viel Wachstumshormone her, führt dies bei Kindern zu übermäßigem Größenwachstum (Gigantismus). Bei Erwachsenen löst es Akromegalie aus. Durch eine Überproduktion von ACTH setzen die Nebennieren zu viel Cortisol frei, so wird das Cushing-Syndrom ausgelöst. Schüttet die Hypophyse zu viel ADH aus, spricht man vom Schwartz-Bartter-Syndrom (SIADH).

Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine Gruppe von Mechanismen, die das Blut von der Gehirnflüssigkeit trennt. Durch die Blut-Hirn-Schranke werden Blutgefäße im Gehirn sehr dicht gegen einen unkontrollierten Übertritt von Stoffen in das Gehirn geschützt. Die Mechanismen der Blut-Hirn-Schranke sitzen in bzw. um die Endothelialzellen.

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