Das zentrale Nervensystem (ZNS), bestehend aus Gehirn und Rückenmark, ist von entscheidender Bedeutung für die Steuerung lebenswichtiger Körperfunktionen. Schädigungen des ZNS können schwerwiegende und irreversible Folgen haben, oft mit lebenslangen Behinderungen. Ein wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit ZNS-Schädigungen ist der Blutdruck, der sowohl Ursache als auch Folge solcher Schädigungen sein kann.
Eingeschränkte Regenerationsfähigkeit des ZNS
Ein wesentliches Problem bei ZNS-Schädigungen ist die begrenzte Regenerationsfähigkeit der Nervenzellen (Neurone). Nach einer Verletzung können Neurone des ZNS geschädigte Nervenfasern, sogenannte Axone, nicht mehr regenerieren, sodass sie dauerhaft von ihren Zielgebieten abgeschnitten bleiben. Die Ursachen hierfür sind vielschichtig und liegen sowohl an den Neuronen selbst, da sie nicht in der Lage sind, ein regeneratives Wachstumsprogramm zu starten als auch an einer für die regenerierenden Axone inhibitorischen Umgebung im verletzten ZNS. Schädigungen von Nervenfasern im Gehirn oder Rückenmark führen daher in der Regel immer zu irreversiblen Funktionsverlusten und damit lebenslangen Behinderungen, wie beispielsweise Querschnittslähmungen nach Rückenmarksverletzungen oder Erblindungen nach Sehnervschädigungen.
Ein Forschungsschwerpunkt liegt daher auf den Mechanismen, die dieser eingeschränkten Regenerationsfähigkeit des ZNS zugrunde liegen. Ziel ist die Entwicklung von neuen gentherapeutischen sowie pharmakologischen Ansätzen zur Förderung der axonalen Regeneration und somit der Wiederherstellung von verlorengegangenen Funktionen nach Schädigungen des Gehirns und Rückenmarks.
Ursachen von ZNS-Schädigungen
Zahlreiche Erkrankungen und Ereignisse können zu Schädigungen des ZNS führen. Zu den häufigsten Ursachen gehören:
Sehnervschädigungen
Der Sehnerv enthält die Nervenfasern der Ganglienzellen der Retina und leitet die Sehinformation aus dem Auge in das Gehirn weiter. Schädigungen des Sehnervs machen sich durch pathologische Gesichtsfeldausfälle bemerkbar. Da der Sehnerv zum zentralen Nervensystem gehört, ist eine Regeneration der Nervenfasern im Sehnerv nicht möglich. Zahlreiche Erkrankungen können eine Schädigung des Sehnervs zur Folge haben, z.B. der Grüne Star (Glaukom), die diabetische Retinopathie, Sehnerventzündungen, Tumore am Sehnerv, Unfälle oder ein Gefäßverschluss. Ist der Sehnerv durch eine Erkrankung im gesamten Querschnittgeschädigt, kommt es zu einer vollständigen Erblindung des betroffenen Auges. Die meisten Patienten haben aber nur Teilschädigungen, so dass noch Sehreste vorhanden sind. Besonders häufig ist der Grüne Star Ursache einer Sehnervstörung, sowie die durch Diabetes bedingte diabetische Retinopathie. Risikofaktoren für ein Glaukom sind unter anderem der Diabetes mellitus, ein zu niedriger Blutdruck oder starke Blutdruckschwankungen. Auch eine sehr starke Kurz- oder Weitsichtigkeit können eine Rolle spielen. Das Glaukom wird häufig erst relativ spät diagnostiziert, da Kompensationsmechanismen des Gehirns beginnende Gesichtsfeldausfälle zunächst überdecken können. Dadurch bemerken Patienten die Schädigung oft erst spät, wenn schon größere Bereiche betroffen sind.
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Das Glaukom, umgangssprachlich auch Grüner Star genannt, umfasst eine Reihe von Augenerkrankungen, die zum Verlust von Nervenfasern führen. Es kommt bei betroffenen Patienten zu Gesichtsfeldausfällen, bis hin zu Erblindung. Ursächlich ist ein erhöhter Augeninnendruck, bzw. ein ungünstiges Verhältnis zwischen Augeninnendruck und Durchblutung des Sehnervs, der zur Schädigung der Nervenfasern führt. Das Glaukom ist weltweit die häufigste Erblindungsursache.
Rückenmarkverletzungen
Das Rückenmark verläuft im Wirbelkanal und stellt die Verbindung zwischen Gehirn und Extremitäten her. Im ventralen Anteil des Rückenmarks liegen die unteren Motoneurone, welche die Skelettmuskulatur innervieren und für die Bewegungsausführung verantwortlich sind. Ihre Axone verlassen über den jeweiligen Spinalnerv den Wirbelkanal und ziehen zu ihren Zielmuskeln. Ihr Eingangssignal erhalten die unteren Motoneurone von den sogenannten oberen Motoneuronen die sich im motorischen Kortex im Gehirn befinden und für die bewusste Auslösung der Bewegung zuständig sind (Willkürmotorik).
Die Fasern der sensorischen Neurone, die Informationen aus der Peripherie weiterleiten, treten am Spinalnerven in das Rückenmark ein. Ihre Zellkörper liegen allerdings außerhalb des Rückenmarks, in den sogenannten Hinterwurzelganglien. Die sensorischen Informationen laufen dann über das Rückenmark zum Gehirn und werden dort verarbeitet. Das Gehirn kann anschließend eine Reaktion einleiten die wiederum die Motoneurone aktiviert. Liegen hier Störungen vor, z.B. durch eine traumatische Verletzung des Rückenmarks, gelangen keine sensorischen Informationen mehr ins Gehirn und umgekehrt gelangen auch keine Signale über die Axone der Motoneurone zu den Muskeln. Es kommt zu Ausfallerscheinungen und Lähmungen, obwohl der periphere Nerv, durch den die Nervenfasern der Motoneurone und der sensorischen Neurone laufen, selbst noch intakt ist. Auch neurodegenerative Erkrankungen (z.B. die amyotrophe Lateralsklerose), Infektionen oder Kompressionen können zum Absterben von Neuronen im Rückenmark und damit einhergehenden Funktionsverlusten führen.
Schädel-Hirn-Trauma (SHT)
Eine Verletzung des Gehirns durch traumatische Krafteinwirkung wird Schädel-Hirn Trauma (SHT) genannt. Bei der leichtesten Form des SHT spricht man von einer Gehirnerschütterung, die meist harmlos verläuft. Hirnblutungen und andere Komplikationen können ein SHT lebensbedrohlich werden lassen. Ursache für eine traumatische Verletzung des Gehirns sind meist Unfälle, aber auch bestimmte Kontaktsportarten, wie Eishockey oder American Football, können ein SHT bedingen.
Das SHT wird mittels der sogenannten Glasgow-Koma-Skala in drei Stufen unterteilt: leicht, mittelschwer und schwer. Außerdem unterscheidet man noch, ob die Verletzung zu einer Perforation der Kopfhaut, des Schädels und einer Zerreißung der Dura mater geführt hat. Die Symptome die ein SHT hervorruft, sind abhängig von der Schwere der Verletzung, und umfassen bei einer leichten Verletzung (Gehirnerschütterung): Bewusstseinsstörungen, retrograde Amnesie, Übelkeit/Erbrechen, selten anterograde Amnesie, Apathie, Kopfschmerzen und Schwindel.
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Bei schwereren Verletzungen kommt es zur Bewusstlosigkeit (bei über 60 min handelt es sich um ein schweres SHT), verursacht durch Einklemmung des Gehirns, durch Ödeme oder Hirnblutungen.
Die Schädigung des Gehirns bei einem SHT erfolgt in zwei Phasen:
Die erste Phase umfasst die direkte Schädigung durch den Unfall. Diese ist nicht therapierbar, da zerstörte Neurone im Gehirn nicht regenerieren können. In der zweiten Phase treten, durch pathophysiologische Prozesse die im Hirn ablaufen, sekundäre Schädigungen auf, die zu einer weiteren Zerstörung von Neuronen führen können. Diese sind prinzipiell therapierbar, sofern sich die pathophysiologischen Prozesse z.B. medikamentös beeinflussen lassen.
Die Behandlung des SHT ist abhängig vom Schweregrad der Verletzung. Primäres Ziel ist es die Blut- und Sauerstoffversorgung des Gehirns aufrechtzuerhalten, um möglichst viele Neurone vor sekundären Schäden zu retten.
Neurodegenerative Erkrankungen
Bei den neurodegenerativen Erkrankungen handelt es sich um eine Vielzahl von Krankheiten, bei denen nach und nach Neurone des ZNS absterben. Die häufigsten Erkrankungen sind Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington. Die Ursachen für die Erkrankungen können sowohl genetisch als auch sporadisch sein und sind nicht immer bekannt. Allerdings wurden einige zelluläre Mechanismen identifiziert, die bei den meisten Erkrankungen zur Zellschädigung beitragen. Dazu gehören: Störungen der Proteinhomöostase (Amyloid- und Tau-Ablagerungen bei Alzheimer, Synuclein bei Parkinson und Huntingtin bei Chorea Huntington). Außerdem finden sich gehäuft Mutationen in Hitzeschockproteinen und Chaperonen, erhöhter oxidativer Stress, Störungen der Mitochondrien oder des intrazellulären Transports und Entzündungsreaktionen.
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Häufig sind zuerst bestimmte Gehirnregionen betroffen z.B. der Hippocampus bei Alzheimer, oder diedopaminergen Neurone der Susbtantia nigra bei Parkinson.
Die Symptome können abhängig von der Erkrankung und der betroffenen Hirnregion sehr vielfältig sein und umfassen Gedächtnisstörungen, motorische Störungen, Orientierungsprobleme, Persönlichkeitsveränderungen und Änderungen im Verhalten.
Bisher gibt es keine Ursachen-Therapie, sondern nur symptomatische Behandlungen. Es gibt für die Betroffenen keine Heilung, lediglich eine Verzögerung des Fortschreitens der Erkrankung.
Schlaganfall
Beim Schlaganfall kommt es zu einer plötzlich auftretenden Störung des Blutflusses im Gehirn und dadurch zur Unterversorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen. Das Gehirn wird lokal geschädigt und es kommt zu einem Verlust von Neuronen. Die Ursache des Schlaganfalls kann ischämisch sein, also hervorgerufen durch die Verstopfung eines Blutgefäßes z.B. durch einen Thrombus, oder eine Gefäßverengung. Des Weiteren kann auch eine Hirnblutung dafür verantwortlich sein, dass Teile des Gehirns unterversorgt werden.
Typische Symptome sind Bewusstseinsstörungen, Taubheitsgefühle, Lähmungen, Schwäche, Sprachstörungen, Schwindel, Gangstörungen und Kopfschmerzen. Häufig treten bestimmte Symptome nur einseitig auf, da nur eine Hemisphäre des Gehirns bzw. Areale einer Hemisphäre unterversorgt sind.
Die Therapie hat das Ziel, die korrekte Durchblutung möglichst schnell wiederherzustellen, um eine weitere Schädigung von Neuronen zu verhindern. Dies geschieht zum Beispiel durch eine sogenannte Lyse-Therapie, bei der der gefäßverschließende Thrombus medikamentös aufgelöst wird. Handelt es sich um einen durch eine Hirnblutung verursachten Schlaganfall, erfolgt in der Regel ein operativer Eingriff am Gehirn.
Bestimmte Risikofaktoren erhöhen die Wahrscheinlichkeit einen Schlaganfall zu erleiden, dazu gehören zu hoher Blutdruck, Diabetes, Rauchen, Übergewicht und zu hohe Cholesterinwerte.
Da die Neurone im Gehirn nicht regenerieren, ist die Schädigung der betroffenen Zellen irreversibel. Allerdings können Physiotherapie und Ergotherapie dazu beitragen, dass andere Hirnareale die Funktionen zumindest teilweise übernehmen.
Multiple Sklerose (MS)
Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung und neben der Epilepsie, die häufigste neurologische Erkrankung bei jungen Erwachsenen.
Die genauen Ursachen der Erkrankung sind bisher nicht geklärt. Es entstehen in der weißen Substanz von Gehirn und Rückenmark Entzündungsherde, in denen das körpereigene Immunsystem die Myelinschicht attackiert. Die Myelinschicht, ist die isolierende Schicht welche die Axone der Nervenzellen umgibt und wird im ZNS von den Oligodendrozyten gebildet. Die Zerstörung der Myelinschicht führt dazu, dass die Signalweiterleitung entlang der Axone nicht mehr korrekt erfolgt, was letztendlich zu den Symptomen der MS führt. Häufig verläuft die MS zunächst Schubförmig, das heißt, die Läsionen im ZNS bilden sich wieder zurück.
Klingt die Entzündung ab, werden die ungeschützten Axone zu Beginn der Erkrankung noch von neuem Myelin umhüllt, welches von differenzierenden Oligodendrozytenvorläufern gebildet wird (man spricht von Remyelinisierung). Es kommt zu einer Besserung der Symptome. Mit Fortschreiten der Erkrankung funktioniert dieser Reparaturmechanismus allerdings nicht mehr und die Axone sterben ab, sodass klinische Symptome sich nicht mehr verbessern. Der Patient entwickelt eine sekundär progrediente MS.
Da die entzündlichen Läsionen prinzipiell in jedem Bereich des Gehirns auftreten können, sind die Symptome der MS entsprechend vielfältig. Zu Beginn treten häufig Störungen des Sehnervs auf, die eine Schubweise Verschlechterung des Sehens bedingen. Die gängigen Behandlungen der MS zielen in erster Linie auf eine Modulation des Immunsystems ab, um weitere Schübe zu verhindern bzw.
Weitere Ursachen
Neben den genannten Erkrankungen gibt es weitere Ursachen für ZNS-Schädigungen, darunter:
- Infektionen: Hirnhautentzündung (Meningitis)
- Epileptische Anfälle: Ein vorübergehender Zustand des Gehirns, bei dem es aufgrund einer pathologischen neuronalen Aktivität des Gehirns zu klinischen Symptomen kommt.
- Hirntumore: Gut- oder bösartige Neubildungen im Gehirn.
- Polyneuropathien: Generalisierte Erkrankungen des peripheren Nervensystems, die sich durch Taubheitsgefühl, Schmerzen und Lähmungen bemerkbar machen.
Blutdruck als Ursache und Folge von ZNS-Schädigungen
Der Blutdruck spielt eine komplexe Rolle im Zusammenhang mit ZNS-Schädigungen. Einerseits kann ein zu hoher oder zu niedriger Blutdruck direkt zu Schädigungen des Gehirns führen, andererseits können ZNS-Schädigungen den Blutdruck regulieren.
Bluthochdruck (Hypertonie)
Bluthochdruck ist ein wesentlicher Risikofaktor für verschiedene ZNS-Erkrankungen, insbesondere für Schlaganfälle. Ein dauerhaft erhöhter Blutdruck schädigt die Blutgefäße im Gehirn und erhöht das Risiko für Gefäßverschlüsse oder Hirnblutungen. Bestimmte Risikofaktoren erhöhen die Wahrscheinlichkeit einen Schlaganfall zu erleiden, dazu gehören zu hoher Blutdruck, Diabetes, Rauchen, Übergewicht und zu hohe Cholesterinwerte.
Darüber hinaus kann Bluthochdruck die Blut-Hirn-Schranke stören, eine Schutzbarriere, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen im Blut schützt. Bei MS-Patienten ist diese ohnehin beschädigt, was die Auswirkungen von Bluthochdruck verstärken kann.
Auch ein Zusammenhang zwischen Bluthochdruck und dem Verlauf der MS wurde festgestellt. Eine Studie von Wissenschaftlern aus Argentinien zeigt, dass Bluthochdruck entscheidenden Einfluss auf das Gehirn bei MS nimmt. Dies schlägt sich auch in einem größeren Ausmaß der Behinderungen nieder. Zwar hat diese Studie verschiedene Einschränkungen, zum Beispiel untersuchte sie nur vergleichsweise wenige Patienten. Dennoch wird daraus deutlich, wie wichtig es gerade bei MS-Patienten ist, Bluthochdruck frühzeitig und ausreichend zu behandeln, so die Forscher.
Niedriger Blutdruck (Hypotonie)
Auch ein zu niedriger Blutdruck kann problematisch sein, insbesondere wenn er plötzlich auftritt, wie bei der orthostatischen Hypotonie. Bei Menschen mit orthostatischer Hypotonie fällt der Blutdruck plötzlich ab, wenn sie aus einer liegenden oder sitzenden Position aufstehen. Schwindel, Schwächegefühle und Ohnmacht können die Folge sein.
Vegetative Dystonie und Blutdruck
Das vegetative Nervensystem reguliert lebenswichtige Körperfunktionen, darunter auch den Blutdruck. Gerät dieses System aus dem Gleichgewicht, spricht man von einer vegetativen Dystonie. Diese kann sich unter anderem durch Schwindel, nervlich bedingten Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Beschwerden äußern.
Psychische Gesundheit und Blutdruck
Unsere psychische Gesundheit und die unseres Herz-Kreislauf-Systems stehen in einer komplexen Wechselwirkung. Mehrere Studien haben bereits über einen Zusammenhang zwischen psychischer Gesundheit und Bluthochdruck berichtet, mit gemischten oder sogar widersprüchlichen Ergebnissen. Forscherinnen und Forscher vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften haben nun in ihrer Studie die Beziehung zwischen psychischer Gesundheit, höherem Blutdruck und Bluthochdruck anhand umfangreicher psychologischer, medizinischer und bildgebender Daten tiefgehend analysiert.
Alkoholsucht und Blutdruck
Chronische Alkoholiker schädigen durch die Sucht nicht nur ihre Leber, sondern neben vielen weiteren Organen auch das vegetative Nervensystem. Diese Schäden am sogenannten Parasymphatikus, dem auch "Ruhenerv" genannten Nervus vagus, sind eine der Ursachen für die als Delirium bekannten Entzugserscheinungen bei Alkoholsüchtigen.
Prävention und Behandlung
Die Prävention von ZNS-Schädigungen und die Behandlung von Blutdruckproblemen sind eng miteinander verbunden. Ein gesunder Lebensstil mit ausgewogener Ernährung, regelmäßiger Bewegung, Vermeidung von Übergewicht, Rauchstopp und reduziertem Alkoholkonsum kann das Risiko für viele ZNS-Erkrankungen und Bluthochdruck senken.
Bei bereits bestehendem Bluthochdruck ist eine frühzeitige und konsequente Behandlung wichtig, um Folgeschäden am Gehirn zu verhindern. Die Behandlung umfasst in der Regel eine Kombination aus Lebensstiländerungen und Medikamenten.
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