Können Glucocorticoide Zellen im Hippocampus zerstören? Auswirkungen von Stresshormonen auf das Gehirn

Stress ist ein allgegenwärtiger Bestandteil des modernen Lebens. Während kurzzeitiger Stress durchaus positive Auswirkungen haben kann, kann chronischer Stress erhebliche negative Folgen für die Gesundheit haben, insbesondere für das Gehirn. Ein wichtiger Akteur in der Stressreaktion ist das Hormon Cortisol, ein Glucocorticoid, das in der Nebennierenrinde produziert wird. Dieses Hormon hat vielfältige Funktionen im Körper, einschließlich der Regulierung des Immunsystems und des Stoffwechsels. Ein Übermaß an Cortisol, wie es bei chronischem Stress oder bestimmten Erkrankungen wie dem Cushing-Syndrom auftritt, kann jedoch schädliche Auswirkungen auf das Gehirn haben, insbesondere auf den Hippocampus.

Cortisol und seine Wirkung auf den Körper

Cortisol spielt eine wichtige Rolle bei der Reaktion des Körpers auf Stress. In geringen Dosen helfen Glucocorticoide dem Gehirn und dem Körper, auf einen Stressor zu reagieren, indem sie die Herzfrequenz, die Atmung und Entzündungsreaktionen verändern, um die Überlebenschancen des Menschen zu erhöhen. Sobald der Stressor verschwunden ist, geht der Hormonspiegel zurück. Bei chronischem Stress geht der Stressor gefühlt jedoch nie ganz weg, und das Gehirn bleibt mit chemischen Stoffen überflutet, die es angreifen.

Eine dauerhafte Überproduktion des Stresshormons Cortisol beeinträchtigt Gedächtnis, Konzentrationsfähigkeit, Sprachvermögen und räumliche Wahrnehmung sowie die psychische Stabilität. Zu den Ursachen für einen anhaltenden Hormonüberschuss gehören - neben Stress - entweder eine sehr hohe Zufuhr von cortisonhaltigen Medikamenten (exogenes Cushing-Syndrom) oder eine krankhafte körpereigene Überproduktion von Cortisol (endogenes Cushing-Syndrom).

Der Hippocampus: Ein sensibles Ziel für Cortisol

Der Hippocampus, eine Struktur im inneren Rand des Schläfenlappens, ist eine der Gehirnregionen, die am stärksten von chronischem Stress betroffen sind. Er spielt eine entscheidende Rolle für das Gedächtnis, die räumliche Orientierung und die Stimmungsregulation. Interessanterweise weisen die Zellen im Hippocampus eine hohe Dichte an Rezeptoren für Glucocorticoide auf, was sie besonders anfällig für die Auswirkungen von Cortisol macht.

„Das liegt daran, dass viele Gehirnzellen - insbesondere in dem für die Gefühlswahrnehmung wichtigen inneren Rand des Schläfenlappens, dem Hippocampus - auf ihrer Oberfläche Andockstellen für Cortisol ausbilden“, erläutert Kreitschmann-Andermahr. Diese sind wichtig für das Denkvermögen und seelische Vorgänge. Weitere dieser Rezeptoren in anderen Gehirnarealen spielen eine Rolle bei rationalen Bewertungen, Zusammenhangsdeutungen und der Gedächtnisbildung.

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Wie Cortisol den Hippocampus schädigt

Ein Übermaß an Cortisol kann auf verschiedene Weise schädliche Auswirkungen auf den Hippocampus haben:

• Zellschädigung und -verlust: Chronischer Stress kann den Hippocampus monatelang mit Glukokortikoiden überfluten, Zellen schädigen, Synapsen zerstören und die Region letztlich schrumpfen lassen. Studien haben gezeigt, dass anhaltend erhöhte Cortisolspiegel zu einer Atrophie des Hippocampus führen können, was bedeutet, dass die Struktur schrumpft und Nervenzellen verloren gehen.
• Beeinträchtigung der Neurogenese: Die Neurogenese, die Neubildung von Nervenzellen, findet im Hippocampus auch im Erwachsenenalter statt. Chronischer Stress und erhöhte Cortisolspiegel können diesen Prozess hemmen, was die Fähigkeit des Gehirns beeinträchtigt, neue Nervenzellen zu bilden und sich an Veränderungen anzupassen.
• Synaptische Plastizität: Cortisol kann die synaptische Plastizität beeinflussen, also die Fähigkeit der Synapsen, sich in ihrer Stärke zu verändern und neue Verbindungen zu bilden. Eine Beeinträchtigung der synaptischen Plastizität kann zu Problemen mit dem Lernen und dem Gedächtnis führen.
• Veränderungen in der Genexpression: Glucocorticoide regulieren die Genexpression in vielen Gehirnstrukturen und beeinflussen gleichzeitig die zentrale Regelung organischer Prozesse. Bei chronischer Erhöhung der Stresshormone können die synaptische Konnektivität und Neurogenese negativ beeinflusst und die typischen Nervenbahnungen und Organisationsstrukturen der jungen Hirnregionen erheblich verändert werden.

Auswirkungen auf Gedächtnis und Kognition

Die Schädigung des Hippocampus durch erhöhte Cortisolspiegel kann sich in verschiedenen kognitiven Beeinträchtigungen äußern:

• Gedächtnisprobleme: Da der Hippocampus eine zentrale Rolle für das Gedächtnis spielt, können erhöhte Cortisolspiegel zu Gedächtnisproblemen führen, insbesondere im Bereich des räumlichen und episodischen Gedächtnisses.
• Konzentrationsschwierigkeiten: Eine Beeinträchtigung des Hippocampus kann auch die Konzentrationsfähigkeit und die Aufmerksamkeit beeinträchtigen.
• Probleme mit der Entscheidungsfindung: Chronischer Cortisolüberschuss kann das Gehirn verändern, sodass es schwieriger wird, zu denken und sinnvolle Entscheidungen zu treffen.
• Psychische Instabilität: Eine dauerhafte Überproduktion des Stresshormons beeinträchtigt auch die psychische Stabilität.

Cushing-Syndrom als Modell für Cortisol-bedingte Schäden

Das Cushing-Syndrom, das durch eine übermäßige Produktion von Cortisol gekennzeichnet ist, kann als Modell dienen, um die Auswirkungen von chronisch erhöhten Cortisolspiegeln auf das Gehirn zu untersuchen. Patienten mit Cushing-Syndrom zeigen häufig kognitive Defizite, einschließlich Gedächtnisproblemen, Konzentrationsschwierigkeiten und einer verminderten psychischen Stabilität. Bildgebende Untersuchungen zeigen entsprechend eine Rückbildung dieser Gehirnstrukturen bei Patienten mit einem dauerhaft zu hohen Cortisolspiegel.

In 80 bis 85 Prozent der Fälle beruht Letzteres auf einem Tumor der Hypophyse. In dem Tumor des Vorderlappens der Hypophyse wird ein Überschuss des adrenocorticotropen Hormons (ACTH) gebildet. Das ACTH regt die Nebennierenrinde zu einer übermäßigen Cortisol-Produktion an. Zu viel Cortisol könne ebenfalls das Gehirn und neuropsychische Funktionen beeinträchtigen.

Erfreulicherweise bessern sich die neuropsychologischen Funktionen von Patienten mit einem Morbus Cushing nach erfolgreicher Behandlung im Laufe der Zeit wieder. Wenn zusätzlich eine Depression besteht, muss diese zuerst behandelt werden. „Unbehandelte Depressionen können Gedächtnis- und andere Hirnleistungsstörungen verstärken“, erklärt die Neurologin.

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Stress und Gedächtnis: Ein zweischneidiges Schwert

Stress beeinflusst durch die Ausschüttung von Hormonen die Gedächtnisleistung - und das je nach Situation positiv oder negativ. Moderater Stress kann das Lernen fördern, dauerhaft unter Strom zu stehen, mindert jedoch die Gedächtnisleistung. Ist der Stress zu stark, können sich Erlebnisse regelrecht ins Gedächtnis einbrennen, etwa bei einem Unfall. Traumatische Erfahrungen graben sich tief in das Gedächtnis ein.

Die Hormone beeinflussen so auch das Gedächtnis. Dabei kann Stress das Gedächtnis jedoch nicht nur blockieren und zu einem Blackout führen, sondern auch verbessern. Wenn eine Information wichtig ist, um eine Stresssituation zu bewältigen, brennt sie sich offenbar tief in das Gedächtnis ein. Durch die ausgeschütteten Stresshormone hatten die Ratten sich stärker auf den Weg konzentriert und erinnerten ihn später besser.

Betritt der Kandidat am Examenstag schließlich den Prüfungsraum, steigt der Stresspegel oft wieder deutlich an. Schweiß perlt auf der Stirn und der Puls rast - ungünstige Voraussetzungen. Denn das Abrufen von Daten, Fakten oder Namen fällt unter Stress schwerer. Ein entscheidender Grund hierfür ist, dass das Stresshormon Cortisol den Hippocampus beeinflusst. Immer wenn wir uns Informationen merken und wieder an sie erinnern, spielt diese Hirnstruktur eine zentrale Rolle.

Chronischer Stress und seine langfristigen Folgen

Läuft der Körper aber ständig auf Hochbetrieb, kann dies das Gehirn verändern. In den neunziger Jahren nahmen Neurowissenschaftler an, dass Dauerstress Zellen im Hippocampus und im präfrontalen Cortex absterben lässt. Heute geht man davon aus, dass die Neurone gewissermaßen redefaul werden und ihre Verbindungen abbauen, über die sie sonst miteinander kommunizieren. Dadurch verschlechtern sich die Gedächtnisleistungen.

Wer die Erkenntnisse der Stressforschung für sich nutzen möchte, tut also gut daran, dauerhaften Stress zu vermeiden. Auch wenn man versucht, sich an etwas zu erinnern, sollte man lieber einmal tief durchatmen, anstatt in Panik auszubrechen.

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Weitere Faktoren, die die Stresstoleranz beeinflussen

Neben den direkten Auswirkungen von Cortisol spielen auch andere Faktoren eine Rolle bei der Stresstoleranz und der Anfälligkeit für Cortisol-bedingte Schäden im Hippocampus:

• Genetische Veranlagung: Die genetische Ausstattung kann beeinflussen, wie empfindlich eine Person auf Stress reagiert und wie gut sie mit Cortisol umgehen kann.
• Frühe Lebenserfahrungen: Vermutlich prägen bereits frühe Erfahrungen auf verschiedene Weise die Stresstoleranz bei Mensch und Tier. So scheint Leptin in der Muttermilch die Stresstoleranz des Säuglings zu erhöhen. Auch das neuroendokrine System stillender Mütter ist offenbar vor Stresseinflüssen geschützt, es sei denn, dem Säugling droht Gefahr. Mütterliche Zuwendung hat Einfluss auf die spätere Fähigkeit des Kindes, Stresssituationen erfolgreich zu bewältigen.
• Soziale Unterstützung: Umgekehrt wird aus dem Gesagten deutlich, dass sozialer Rückhalt durch Partner, Familienangehörige und Freunde ein wichtiger Schutzfaktor gegen Überforderung sein kann.
• Lebensstil: Eine gesunde Ernährung, ausreichend Schlaf und regelmäßige Bewegung können dazu beitragen, die Stresstoleranz zu erhöhen und die negativen Auswirkungen von Cortisol zu reduzieren.

Benzodiazepine und ihre potenziellen Auswirkungen auf das Gehirn

Benzodiazepine wie Diazepam gehören zu den Beruhigungsmitteln. Schon länger gibt es Hinweise, dass sie - langfristig eingenommen - die Gehirnleistung schwächen und möglicherweise sogar Demenz begünstigen könnten. Jetzt zeigt sich: Die Wirkstoffe aktivieren offenbar Fresszellen im Gehirn, die dann Verbindungen zwischen den Nervenzellen (Neuronen) schädigen.

Forscher um Prof. Jochen Herms und Dr. Mario Dorostkar vom Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung der LMU und dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen haben nun einen möglichen Wirkmechanismus aufgedeckt, der das Phänomen erklären könnte. Hirnfresszellen werden aktiviert. Demnach dringen die Wirkstoffe auch in bestimmte Immunzellen im Gehirn ein, die sogenannten Mikroglia. Diese Fresszellen haben unter anderem die Aufgabe, Zellreste im Gehirn abzubauen. Dazu gehören auch schadhafte Synapsen, also Verbindungsausläufer der Nervenzellen, über die diese untereinander kommunizieren.

In Experimenten mit Mäusen fanden die Forschenden heraus, dass Tiere, die mehrere Wochen lang täglich eine schlaffördernde Dosis des Benzodiazepins Diazepam erhalten hatten, aufgrund eines Synapsenverlusts kognitive Beeinträchtigungen zeigten. Vor allem die Gedächtnisleistung der Tiere nahm in Tests deutlich ab.

Bewältigungsstrategien für Stress und Cortisol-Management

Angesichts der potenziellen Schäden, die erhöhte Cortisolspiegel im Hippocampus verursachen können, ist es wichtig, Strategien zur Stressbewältigung und zur Senkung des Cortisolspiegels zu entwickeln:

• Stressbewältigungstechniken: Entspannungstechniken wie Meditation, Yoga und Atemübungen können helfen, Stress abzubauen und den Cortisolspiegel zu senken.
• Regelmäßige Bewegung: Körperliche Aktivität ist ein wirksames Mittel, um Stress abzubauen und die Stimmung zu verbessern.
• Ausreichend Schlaf: Schlafmangel kann den Cortisolspiegel erhöhen, daher ist es wichtig, auf ausreichend Schlaf zu achten.
• Gesunde Ernährung: Eine ausgewogene Ernährung mit viel Obst, Gemüse und Vollkornprodukten kann dazu beitragen, den Körper widerstandsfähiger gegen Stress zu machen.
• Soziale Unterstützung: Der Austausch mit Freunden und Familie kann helfen, Stress abzubauen und das Gefühl der Verbundenheit zu stärken.
• Professionelle Hilfe: Bei chronischem Stress oder psychischen Problemen kann es hilfreich sein, professionelle Hilfe in Anspruch zu nehmen.

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