Einführung
Frühkindlicher Stress kann verschiedene Veränderungen im Gehirn verursachen, die lebenslang anhalten können. Dies betrifft insbesondere die Bereiche des Gehirns, die für die Stressreaktion und die emotionale Verarbeitung zuständig sind. Der Hippocampus, der für das Gedächtnis und die Regulierung des Stresshormons Cortisol verantwortlich ist, zeigt durch frühkindlichen Stress eine veränderte Rezeptordichte. Daher ist es wichtig, die Ursachen und Auswirkungen von Veränderungen der Cortisolrezeptoren im Hippocampus zu verstehen.
Frühkindlicher Stress und seine Auswirkungen auf das Gehirn
Frühkindlicher Stress, insbesondere ungünstige Betreuungserfahrungen wie Kindesmisshandlung, sind ein Risikofaktor für ADHS, aber auch andere Psychopathologien wie ASS, Angst, Depression und Sucht. Die spezifischen Auswirkungen einer lang anhaltenden Stressexposition auf Gehirn, Verhalten und Kognition hängen von dem Zeitpunkt und der Dauer der Stresseinwirkung sowie teilweise von einer Wechselwirkung zwischen Geneffekten und frühkindlicher Stresseinwirkung ab.
Nicht nur die Art und die Intensität der frühkindlichen Stressbelastung, sondern auch der Zeitpunkt der Belastung entscheidet über das spätere Störungsbild. Dies ergibt sich daraus, dass die Entwicklung des Gehirns von Säugetieren einem bestimmten zeitlichen Ablauf folgt. Die einzelnen Gehirnregionen entwickeln sich nicht gleichzeitig, sondern in jeweils eigenen Zeitfenstern.
Die Rolle des Hippocampus bei der Stressreaktion
Der Hippocampus spielt eine zentrale Rolle bei der Stressreaktion und der Regulierung des Stresshormons Cortisol. Er ist eine der empfindlichsten und formbarsten Regionen des Gehirns und sehr wichtig für Lern- und Gedächtnisprozesse. Im Hippocampus werden Signale vom entorhinalen Cortex an den Gyrus dentatus durch die Verbindungen zwischen dem Gyrus dentatus und den pyramidalen Neuronen CA3 geroutet. Ein einzelnes Neuron adressiert im Durchschnitt 12 CA3-Neuronen, wobei jedes CA3-Neuron über Axon-Kollaterale im Schnitt 50 weitere CA3-Neuronen sowie 25 inhibitorische Zellen adressiert.
Ein Beispiel aus der Tierwelt verdeutlicht die Bedeutung des Hippocampus: Eine bestimmte Vogelart lebt davon, Nüsse zu sammeln und zu verstecken. Für ein Jahr benötigt ein Tier rund 10.000 Nüsse, deren Verstecke es sich merken muss. Diese Gedächtnisprozesse erfolgen mittels des Hippocampus. Diese Vögel haben einen überdurchschnittlich großen Hippocampus. Der Hippocampus der Vögel erlebt einen Entwicklungsschub zwischen dem 60. und dem 100. Lebenstag. Tiere, die in diesen Tagen nur mit Nussmehl gefüttert wurden, konnten den Entwicklungsschub nicht nutzen. Der Hippocampus blieb bei ihnen kleiner als bei anderen Exemplaren. Zudem waren sie lebenslang nicht in der Lage, die Fähigkeit zu entwickeln, die erforderliche Zahl an Nüssen zu verstecken und wiederzufinden, auch wenn sie ab dem 100.
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Ursachen für wenige Cortisolrezeptoren im Hippocampus
Intensive Stresserfahrungen in der Kindheit bewirken epigenetische Veränderungen (Methylierungen) am Glucocortioid-Rezeptor-Gen NR3C1. Diese Veränderungen sorgen für eine verringerte Anzahl von Andockstellen für das Hormon Cortisol im Gehirn. In der Folge ergibt sich ein dauerhaft erhöhter Cortisolspiegel im Gehirn, weil das vorhandene Cortisol nicht andocken kann. Desensibilisierte Corticoidrezeptoren haben darüber hinaus Einfluss auf andere Reaktionsketten, u.a.
Mütterliche Vernachlässigung und chronischer Stress hemmen die Entwicklung von Glucocorticoid-Rezeptoren im Hippocampus. Rattenjunge, die wenig Fellpflege und körperliche Zuwendung durch die Mutter erhielten, entwickelten einen geringeren Spiegel des Transkriptionsfaktors NGFI-A (auch EGR1 genannt) im Hippocampus. Rattenjunge, die viel Fellpflege und körperliche Zuwendung durch die Mutter erhielten, entwickelten einen höheren Spiegel des Transkriptionsfaktors NGFI-A (EGR1) im Hippocampus.
Epidemiologische und präklinische Untersuchungen haben gezeigt, dass die Störung der HPA-Achse bei ADHS aus einer übermäßigen Cortisol-Exposition in der fetalen und frühen postnatalen Phase (frühkindlicher Stress) resultieren kann. Die Verabreichung von Glucocorticoid in diesem Lebensabschnitt kann die Glucocorticoidrezeptoren im Gehirn dauerhaft verändern und dadurch eine Dysregulation der HPA-Achsenaktivität, Störungen in der Biosynthese der Neurotransmitter und ihrer Rezeptoren und Veränderungen der intrazellulären Wege hervorrufen.
Auswirkungen von wenigen Cortisolrezeptoren im Hippocampus
Früher Stress verändert die Funktionalität der Glucocortioid-(Cortisol)-Rezeptoren (hier: im Hippocampus). Dadurch wird die Hemmung der HPA-Achse nach einer Stressreaktion beeinträchtigt. Ratten, die früh länger von ihren Müttern getrennt wurden, hatten eine erhöhte Messenger-RNA-Dichte des Hippocampus-Mineralocorticoid-Rezeptors, während die Glucocorticoid-Rezeptor-Messenger-RNA-Dichte im PFC sowie im Hippocampus verringert war. Diese Verschiebung bewirkt eine verschlechterte Abschaltung der HPA-Achse durch Cortisol an den GR am Ende der Stressreaktion.
Kinder, die in einem Waisenhaus aufwuchsen, zeigten eine Cortisolspiegelentwicklung über den Tag, die fast keine Änderungen aufwies. Im Vergleich zu in Familien aufgewachsenen Kindern fehlte die morgendliche Erhöhung des Cortisolspiegels (CAR) genauso wie eine Abnahme des Cortisolspiegels über den Tag. Ein flacherer Tagescortisolspiegelverlauf war mit einem erhöhten Risiko für psychische Störungen verbunden.
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Weitere Auswirkungen von chronischem Stress
Chronischer Stress kann die Genexpression, die Neurotoxizität von Stresshormonen und die Atrophie bestimmter Hirnbereiche verändern. Chronischer Stress bewirkt erhöhte BDNF-Spiegel im VTA/Nucleus accumbens und reduzierte Spiegel im Hippocampus.
Auswirkungen auf Neurotransmittersysteme
Neurotransmittersysteme sind dazu da, Signale im Gehirn zu übertragen. Ist der Neurotransmitterspiegel optimal, funktioniert auch die Signalübertragung optimal. Neurotransmitter werden von der sendenden Nervenzelle (Präsynapse) in den synaptischen Spalt abgegeben und dort von Rezeptoren der empfangenden Synapse (Postsynapse) aufgenommen. Mittels Downregulation und Upregulation wirkt der Körper überschießenden (bzw.
Auswirkungen auf die synaptische Übertragung
Wird eine Nervenzelle in bestimmter Weise (mit einer bestimmten Frequenz) synaptisch erregt, kann eine länger andauernde Potenzierung der synaptischen Übertragung entstehen (Long-term-potentation = LTP). Bindet ein Ligand an den NMDA-Rezeptor (NMDA = N-Methyl-D-Aspartat) während gleichzeitig eine Membran-Depolarisation erfolgt, führt dies zu einem überdurchschnittlichen Kalzium-Strom. Derart überhöhte Kalzium-Ströme bewirken eine Verselbstständigung der Phosphorylierungsprozesse, die in der Folge unabhängig von Kalzium ablaufen. Bei Stress wird im Hypothalamus das Stresshormon CRH freigesetzt.
Auswirkungen auf das dopaminerge System
Frühkindlicher Stress (z.B. postnatale Deprivation, mütterliche Trennung) führte bei erwachsenen Ratten und Affen zu einer verminderten Motivation, Belohnungen zu verfolgen und einem verringerten mesolimbischen Dopaminspiegel im Striatum. Bei Affen mit frühkindlicher Stresserfahrung zeigte sich ebenfalls ein verringertes Interesse an Belohnungen. Der Belohnungskonsum blieb jedoch unverändert. Auch bei Menschen ist frühkindlicher Stress mit einer verringerten Aktivität in Bezug auf Belohnung im ventralen Striatum verbunden, was mit verstärkten Symptomen von Anhedonie einhergeht, wobei die Daten nicht zwischen Belohnungserwartung und Belohnungserhalt differenzierten.
Auswirkungen auf das noradrenerge System
Frühkindlich von der Mutter getrennte Affen zeigten einen verringerten basalen Noradrenalinspiegel in der Hirnflüssigkeit. Bei anderen Affen mit frühkindlicher Stresserfahrung zeigte sich ein verringertes Interesse an Belohnungen. Der Belohnungskonsum blieb jedoch unverändert. Epigenetische Umweltfaktoren wie pränataler Stress scheinen die Entwicklung des noradrenergen Systems beeinträchtigen zu können.
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Auswirkungen auf das serotonerge System
Serotonin beeinflusst das sich entwickelnden Gehirn. Während bestimmter Gehirnentwicklungsphasen reguliert 5-HT in Verbindung mit anderen Transmittern die Gehirnzytoarchitektur und die Knotenkonnektivität durch Modulation einer Vielzahl von Entwicklungsprozessen, einschließlich neuronaler Progenitorzellproliferation, Migration und Differenzierung, Reifung postmitotischer Neuronen und Apoptose.
Auswirkungen auf die Amygdala und den orbitofrontalen Cortex
Die Störungen der Amygdala und des orbifrontalen Cortex korrelieren mit sozialen und emotionalen Regulationsstörungen (u.a.
Auswirkungen auf das Gedächtnis
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.
Resilienz gegenüber Stress
Wachsen Tiere mit genetischer Belastung ohne frühkindlichen Stress in einer sicheren Umgebung mit vielen sozialen Kontaktmöglichkeiten (Enriched environment) auf, werden keine Verhaltensveränderungen beobachtet. Frühkindlicher Stress erhöht die Stressresilienz, die Exploration und ein weniger ängstliches Verhalten bei männlichen Cdh13 + / + - und Cdh13 +/- -Mäusen.
Stressbewältigung
Es gibt verschiedene Strategien zur Stressbewältigung, die helfen können, die Auswirkungen von Stress auf das Gehirn zu reduzieren. Dazu gehören:
- Körperliche Aktivität
- Ausreichend Schlaf
- Eine ausgewogene Ernährung
- Regelmäßige Pausen
- Urlaube
- Soziale Unterstützung
- Achtsamkeit
- Meditation
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