Herz und Gehirn sind zwei der wichtigsten Organe des menschlichen Körpers. Lange Zeit wurde das Herz mechanistisch betrachtet: als reine Pumpe, die den Körper über das beförderte Blut mit Sauerstoff versorgt und den lebenswichtigen Blutkreislauf aufrecht hält. Doch tatsächlich scheint das Herz mehr als nur eine Pumpe zu sein: Es verfügt über ein Netz aus Nervenzellen und übernimmt wichtige Aufgaben der Steuerung selbst. Die Gesundheit von Herz und Hirn ist eng miteinander verbunden, und die beiden Organe arbeiten in der Regel gut zusammen. Diese enge Verbindung wird in der Wissenschaft als die Herz-Hirn-Achse bezeichnet. Obwohl sie auf den ersten Blick sehr unterschiedlich erscheinen, weisen ihre elektrisch erregbaren Hauptzellen viele Gemeinsamkeiten auf. Beide verwenden ähnliche Funktionseinheiten, die der Erregbarkeit der Zellen dienen und über die sie physiologische Leistungen als Teil aktiver Netzwerke erbringen. Fehlfunktionen dieser Nanometer-kleinen Einheiten führen oft zu Erkrankungen.
Die Herz-Hirn-Achse: Eine komplexe Beziehung
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. Was gut für das Herz ist, ist auch gut für das Hirn“, erklärt Prof. Dr. Die Gesundheit von Herz und Hirn ist eng miteinander verbunden und die beiden Organe arbeiten in der Regel gut zusammen; die Wissenschaft spricht von der Herz-Hirn-Achse.
Kommunikation zwischen Herz und Gehirn
Herz und Gehirn kommunizieren auf verschiedene Weise miteinander. Am bekanntesten ist die Kommunikation über das Nervensystem und minimale elektrische Impulse, die von den Nervenzellen ausgehen. Die Kommunikation erfolgt hier über sympathische und parasympathische Nervenfasern. Die sympathischen Nervenfasern haben ihren Ursprung in den Halsganglien und werden auch als Herznerven (Nervi cardiaci) bezeichnet. Sie 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 2012 neue Nervenzellen entdeckt werden, die einen Einfluss auf die Regulation von Herzrhythmus und Blutdruck haben.
Emotionen und das Nervensystem
Gefühle wie Freude, Liebe aber auch Frust, Angst oder Unsicherheit beeinflussen beide Wege des Nervensystems. Positive Emotionen wirken mehrfach ausgleichend auf das Nervensystem: Angenehme Gefühle führen zu einem gleichmäßigen Herzrhythmus, der Puls verlangsamt sich und ein Zustand der Entspannung stellt sich ein. Sein Gegenspieler der Sympathikus erhöht den Puls, verengt die Blutgefäße und schüttet Stresshormone aus. Angeregt wird er durch negative Gefühle, wie Frust oder Angst. Auch interessant: Das Stresshormon Cortisol und das Anti-Alterungshormon DHEA werden aus der gleichen Vorstufe gebildet. Ein ruhiges Leben lässt uns also langsamer altern? Das Zusammenspiel von Parasympathikus und Sympathikus kann über die Messung der Herzratenvariabilität (HRV) dargestellt werden. Genauer angeschaut werden die Abstände zwischen den einzelnen Herzschlägen. Die Abstände dazwischen sind, nicht wie früher angenommen, gleich, sondern unterschiedlich. Arbeiten Herz und Gehirn harmonisch zusammen, spricht man von Herzkohärenz. In einem entspannten Zustand ist die Gesamtenergie reduziert, Körper und Geist kommen zur Ruhe. In einem kohärenten Zustand bleibt die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit erhalten. Die HRV ist nicht vermindert, sondern kann sogar erhöht sein. Verschiedene körpereigene Systeme synchronisieren sich mit dem vom Herzen erzeugtem Muster. Dadurch fühlen wir uns ausgeglichen und sind gleichzeitig voller Energie. Stehen Sympathikus und Parasympathikus in einem unausgeglichenen Verhältnis zueinander, benötigt unser Körper mehr Energie für die Verrichtung der alltäglichen Dinge. Gerade Menschen mit funktionellen Magen-Darmbeschwerden profitieren von einem regelmäßigen HRV bzw. Beim Reizdarmsyndrom ist die Aktivität des Sympathikus erhöht und die Aktivität des Parasympathikus erniedrigt. Über Atemtechnik und das bewusste Herbeiführen von positiven Emotionen im Bereich des Herzens können wir den kohärenten Zustand trainieren. Eine rhythmisch getaktete Atmung unterstützt dabei den Wechsel von einem gestressten zu einem ausgeglichenen Zustand.
Die Rolle des Herzens in der Wahrnehmung
Umgekehrt, und diese Erkenntnisse sind relativ neu, kann aber offenbar aber auch das Herz das Bewusstsein beeinflussen. Sowohl das Hirn als auch das Herz verfügen über eine Wahrnehmungsfunktion, also eine Sensorik sowie über eine Motorik, also eine Bewegungssteuerung. „Auch das Herz ist zu autonomer Informationsverarbeitung fähig“, schreibt Friedl in einem Buchbeitrag. Er beschreibt das Herz als eigenes „kleines Gehirn“ mit 40.000 Nervenzellen und einer biologischen Sensorik für diverse Rezeptoren. Das Herz misst permanent den Druck in den Herzhöhlen und im Blut, bestimmt das chemische Milieu des Blutes, zum Beispiel den Sauerstoffgehalt und pH-Wert, und es hat Rezeptoren für zahlreiche Hormone, Neurotransmitter und andere im Blut gelöste Botenstoffe. Diese Informationen werden in elektrische Signale umgewandelt und über das autonome Nervensystem an das Gehirn gesendet. Das heißt, neben den bekannten Herzfunktionen als Pumpe und Lebensmotor ist das Herz auch ein Sinnesorgan, das biochemische und physikalische Informationen aus dem Blut und den Zellen wahrnimmt und an das Gehirn weiterleitet. „Man könnte auch sagen, das Herz fühlt für das Gehirn. Und es laufen sehr viel mehr Nervenbahnen vom Herzen zum Gehirn als umgekehrt“, so Friedl. Belege für die enge Verbindung zwischen Herz und Wahrnehmung gibt es. So veröffentlichten Wissenschaftler des nationalen Instituts für Gesundheit und medizinische Forschung in Frankreich (INSERM) 2014 in der renommierten Zeitschrift Nature Neuroscience die Ergebnisse einer Studie, die diese belegt. Die Wissenschaftler untersuchten mittels einer Magnetenzephalographie die Neuronenaktivität in den Gehirnarealen, die mit der Herztätigkeit zusammenhängen, und verglichen das Sehvermögen der 17 Testpersonen mit dem Herzrhythmus. Sie zeigten den Teilnehmern wiederholt ein schwer zu erkennendes Bild. Ergebnis: Je höher die direkt mit dem Herzschlag verbundene Gehirnaktivität, desto besser wurden die Bilder wahrgenommen. Es sei naheliegend, dass die Herztätigkeit auch andere Sinne beeinflusst, glaubt auch Friedl. „Das Gehirn reagiert auf Signale, die aus dem Herzen stammen, und damit beeinflussen Signale aus dem Herzen unsere Wahrnehmung und Entscheidungen.“ Die Verbindung von Herz und Gehirn lässt sich messen. Auch wenn das Herz im EKG scheinbar regelmäßig schlägt, zeigt die Computeranalyse, dass es permanent etwas schneller und langsamer wird. Diese Schwingung wird über Nervensignale gesteuert. Dabei kann die Frequenz gestresst im Millisekundenbereich chaotisch hin- und herspringen oder eine harmonische Langzeitschwingung vollführen. „Diese Herzfrequenzvariabilität zeigt das emotionale Gleichgewicht des Patienten und erlaubt Rückschlüsse auf den Zustand des autonomen Nervensystemes und das Langzeitüberleben nach Herzinfarkt“, sagt Friedl. Mit der Durchblutung wird sowohl Information vom Herzen an das Gehirn übertragen, die im Blut vorhanden ist, als auch biophysikalische Drucksignale. Letztere enthalten ebenfalls Information. Wenn das Herz erkrankt, verändern sich auch diese Informationen - mit entsprechenden Auswirkungen.
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Gemeinsame Risikofaktoren und wechselseitige Beziehungen
Erkrankungen von Herz und Hirn haben zudem gemeinsame Risikofaktoren wie beispielsweise Bluthochdruck, Diabetes, oder erhöhte Blutfettwerte. Ein Bluthochdruck führt langfristig zu Gefäßverengungen sowie zu strukturellen Veränderungen am Herzen, z. B. zu einer Herzwandverdickung, was wiederum das Risiko für Vorhofflimmern erhöht. Kardiovaskuläre Erkrankungen und psychische oder neurologische Erkrankungen sind häufige Komorbiditäten. Sie werden meist durch ähnliche Risikofaktoren hervorgerufen. Angeborene und erworbene, biologische und Verhaltensveränderungen haben einen Einfluss auf die Entwicklung und Progression kardiovaskulärer, psychischer und neurologischer Erkrankungen (Abb. 1). Häufig erhöhen vorbestehende neurologische und psychiatrische Erkrankungen das Risiko für die Entstehung einer Herzerkrankung, aber Herzerkrankungen (z. B. Herzinsuffizienz oder Vorhofflimmern) können auch zu neurologischen Krankheiten (z. B. Depression und Demenz) führen. Neurologische oder psychische Krankheiten können substanziell zu kardialen Pathologien beitragen. Ein Beispiel ist das Takotsubo-Syndrom, welches durch starke negative oder positive Stress-Signale induziert wird.
Schlaganfall und Herz-Kreislauf-Erkrankungen
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. In Deutschland ist der Schlaganfall die vierthäufigste Todesursache und außerdem die häufigste Ursache für erworbene Behinderungen. Jedes Jahr treten in Deutschland etwa 270.000 Schlaganfälle auf. Häufig hat der Schlaganfall kardiale Ursachen. Etwa 20 % sind auf Vorhofflimmern zurückzuführen. Der ischämische Schlaganfall ist in vielen Fällen Folge einer systemischen Gefäßerkrankung. Der ischämische Schlaganfall ist definiert als ein „akutes fokales neurologisches Defizit aufgrund einer umschriebenen Minderdurchblutung des Gehirns“ (AWMF 2021).
Depressionen und Herzerkrankungen
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. Etwa jeder fünften Patient mit Herzinsuffizienz leidet an einer Depression, ein Drittel der Herzinsuffizienzpatienten berichten über eine vermehrte depressive Symptomatik (Celano et al. 2018). Dies ist etwas zwei- bis dreifach höher als in der Allgemeinbevölkerung (Kessler et al. 2003). Patienten mit Herzinsuffizienz und Depression haben eine schlechtere Prognose als Patienten mit Herzinsuffizienz ohne Depression (Sbolli et al. 2020). Auch Angststörungen sind häufig zu finden, 13 % der Herzinsuffizienzpatienten erfüllen die Kriterien einer generellen Angststörung (Easton et al.
Kognitive Einschränkungen und Demenzrisiko
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. Eine umfassende Behandlung und die exakte Einnahme von Medikamenten sind für diese Patientinnen und Patienten überlebenswichtig. Viele von ihnen sind jedoch nicht in der Lage, einen genauen Therapieplan einzuhalten, denn eine Herzschwäche kann sowohl das Gedächtnis als auch die Aufmerksamkeit stören, die sogenannten kognitiven Fähigkeiten. Forschende der Disziplinen Kardiologie, Neurologie, Neuroradiologie und Neuropsychologie am Universitätsklinikum Würzburg haben herausgefunden, dass 68 Prozent der untersuchten Erkrankten an kognitiven Defiziten in unterschiedlicher Ausprägung leiden. Diese Defizite gehen mit Veränderungen bzw. der Schrumpfung einer bestimmten Gehirn region einher, des Hippocampus. Patienten mit Herzinsuffizienz und reduzierter Ejektionsfraktion können im Vergleich zu Kontrollpatienten ohne Herzerkrankungen vor allem Störungen im Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis sowie der psychomotorischen Geschwindigkeit aufwiesen (Almeida et al. 2012). Diese Veränderungen zeigen sich (weniger ausgeprägt) auch bei Erwachsenen mit ischämischer Herzerkrankung ohne Herzinsuffizienz.
Diagnostik und Therapie
Eine der wesentlichen Aufgaben der stationären Schlaganfallbetreuung ist die Abklärung möglicher Ursachen. Dazu sind unterschiedliche Klassifikationssysteme eingesetzt worden. Am häufigsten wird die TOAST-Klassifikation verwendet (benannt nach der Studie, in der sie erstmalig verwendet wurde: Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment, Adams et al. Für die Klassifikation als kardioembolischer Schlaganfall wurden dabei mittlere und hohe Risikofaktoren beschrieben. Allerdings unterliegt die Klassifikation einer hohen interindividuellen Varianz. Sie ist auch kritisiert worden, weil sich aus der Klassifikation nicht unmittelbar therapeutische Konsequenzen ableiten. Wenn keine oder mehr als eine mögliche Schlaganfallursache gefunden werden, erfolgt eine Klassifikation als „unknown“ bzw. Im Jahr 2014 hat daher eine internationale Expertengruppe den Begriff des „Embolic Stroke of Undetermined Source“ (ESUS) geprägt (Hart et al. 2014). Ziel war vor allem, eine Positivdiagnose zu stellen und keine Ausschlussdiagnose. Außerdem war die Definition ESUS eine Anforderung der amerikanischen Arzneimittelbehörde, um Studien mit direkten Antikoagulanzien in diesem Patientenkollektiv durchzuführen. Die Standardtherapie der ESUS-Patienten ist daher weiterhin die Gabe von Acetylsalicylsäure. Alle Patienten nach ischämischem Schlaganfall sollen eine kardiale Diagnostik erhalten. Dies dient zur Suche nach einer kardialen Schlaganfallursache und zur Bestimmung und Behandlung des kardiovaskulären Risikos. Daher umfasst die Diagnostik immer eine kardiovaskuläre Anamnese und Untersuchung einschließlich Blutdruck und Lipid-Status, sowie ein EKG. Die Basis der bildgebenden Diagnostik ist die transthorakale Echokardiografie. Diese gibt wichtige Informationen zum Vorliegen intrakardialer Thromben, Veränderungen der Herzklappen (z. B. Endokarditis), darüber hinaus aber auch Hinweise auf strukturelle Herzerkrankungen (z. B. auf abgelaufene Myokardinfarkte), welche unabhängig von dem akuten Schlaganfall eine Therapie-Konsequenz haben. Patienten mit ischämischem Schlaganfall oder transitorisch ischämischer Attacke sollten eine transthorakale Echokardiografie erhalten, wenn entweder eine kardiale Ursache des Schlaganfalles vermutet wird oder irgendein kardiovaskulärer Risikofaktor vorliegt. Eine transösophageale Echokardiografie sollte ergänzt werden, wenn es in der transthorakalen Echokardiografie Befunde gibt, die eine weitere Abklärung erfordern, die Bildqualität nicht ausreichend war oder ein hoher klinischer Verdacht auf eine kardiale Embolieursache besteht. (Zum Beispiel, persistierendes Foramen ovale bei Schlaganfallpatienten < 60 Jahre). Für alle Patienten mit ischämischem Schlaganfall oder transitorisch ischämischer Attacke wird eine Rhythmusüberwachung über mindestens 72 Stunden empfohlen (Hindricks et al. 2021). Hauptsächlich dient dieses Rhythmusmonitoring der Erkennung intermittierender Phasen von Vorhofflimmern. Es kommen Geräte zur intermittierenden und kontinuierlichen Rhythmusüberwachung zum Einsatz Bei den kontinuierlich aufzeichnenden Devices werden externe Geräte (z. B. Holter EKG oder aufklebbare Rhythmuspflaster) für Zeiträume bis ca. zwei Wochen verwendet. Längere Zeiträume werden mit externen und insbesondere implantierbaren Ereignisrekordern überwacht. Die der näheren Zukunft werden tragbare Geräte, sog. wearables (z. B. Uhren oder Armbänder) zur Rhythmusdiagnostik an Bedeutung gewinnen. Eine Expertengruppe hat auf der Grundlage dieser Daten einen Algorithmus vorgeschlagen, der eine EKG-Monitoringdauer von 72 Stunden empfiehlt. Patienten mit einem erhöhten Risiko für Vorhofflimmern sollten ein längeres Rhytmusmonitoring erhalten. Die vermehrte Vorhofflimmerdetektion führte auch zur häufigeren Durchführung einer oralen Antikoagulation. Eine aktuelle Metaanalyse konnte zeigen, dass der Anteil der Patienten, die eine Antikoagulation erhielten, durch ein Rhythmusmonitoring etwa verdoppelt wurde (Tsivgoulis et al. 2022). Ungeklärt ist bisher noch die Frage, ob ein verlängertes Monitoring des Herzrhythmus über eine gesteigerte Antikoagulation bei Patienten mit neu entdecktem Vorhofflimmern letztendlich zu einem verminderten Risiko für neue ischämische Schlaganfälle führt. Der interventionelle Verschluss eines persistierenden Foramen ovale (PFO) ist eine Therapieoption für jüngere Patienten mit ischämischem Schlaganfall. Grundvoraussetzung ist, dass ein PFO vorliegt, dies wird durch eine transösophageale Echokardiografie diagnostiziert. Die klinische Wahrscheinlichkeit, dass der Schlaganfall durch das PFO hervorgerufen wurde, wird über den Risk-of-Paradoxical-Embolism (RoPE)-Score abgeschätzt. Nichtsdestotrotz sollte Patienten nach einem Schlaganfall, bei denen eine Kontraindikation gegen eine Antikoagulation (z. B.
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Kognitive Funktion und Demenz
Wenn der Verdacht auf eine kognitive Einschränkung oder eine Demenz besteht, sollte ein geriatrisches Assessment erfolgen. Dazu stehen eine Reihe von Testverfahren zur Verfügung. Es ist wichtig, dass nach einem Herzinfarkt die Faktoren, die ihn begünstigen - wie Bluthochdruck oder Typ-2-Diabetes - behandelt werden. Durch kognitive Tests kann man überprüfen, ob es zu einer Schädigung des Gehirns gekommen ist. Auch können verschiedene bildgebende Verfahren wie zum Beispiel ein CT oder MRT Aufschluss über kognitive Schäden geben. Aber: „Konkete Therapieempfehlungen für die Behandlung von Langzeitfolgen fehlen“, sagt Prof. Dr. Rolf Wachter.
Prävention und ein gesunder Lebensstil
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. Mediziner empfehlen daher zur Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen regelmäßige körperliche Aktivität und eine gesunde Ernährung, das heißt: wenig tierische Fette, viele Ballaststoffe. Ab dem 40. Lebensjahr sollten Sie Ihren Blutdruck jedes halbe Jahr einmal messen lassen. Besonders zu empfehlen ist das, wenn Sie ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben, also zum Beispiel bei Übergewicht, Rauchen oder erhöhten Cholesterinwerten. Kommt in Ihrer Familie Bluthochdruck häufiger vor, sollten Sie bereits ab dem 35. Lebensjahr zweimal im Jahr Ihren Blutdruck messen lassen.
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