Schlafmangel zerstört Hirnzellen

Dumm durch Schlafmangel? Tatsächlich könnte eine längere Zeit mit zu wenig Schlaf irreversible Schäden im Gehirn verursachen, wie ein Experiment mit Mäusen andeutet. Bei diesen starben Gehirnzellen in einem für Aufmerksamkeit und geistige Leistungen wichtigen Hirnareal, wenn sie unter anhaltendem Schlafmangel litten. Jetzt wollen die Forscher prüfen, ob dieser Effekt auch beim Menschen auftritt – beispielsweise bei Schichtarbeitern.

Schlafmangel ist heute fast schon alltäglich, ob durch eine Party, Lernen bis in die Nacht oder zu viel Arbeit. Kommt dies nur ab und vor, lässt sich der Schlaf nachholen und Körper und Geist erholen sich wieder. Wenn der Schlafmangel jedoch chronisch wird, beispielsweise durch Schichtarbeit oder Schlafstörungen, kann er krank machen. So leiden Schichtarbeiter häufiger an Diabetes, Bluthochdruck, aber auch einigen Krebsarten, wie Studien zeigen.

Erst vor wenigen Monaten belegten US-Forscher zudem eindrücklich, wie wichtig geregelter Schlaf auch für unser Gehirn ist: Während wir ruhen, nutzt unser Denkorgan die Zeit für die Müllentsorgung. Es schwemmt während der Nacht molekulare Abfallstoffe aus. Was aber passiert, wenn dem Gehirn diese wichtige Pause fehlt?

Schäden an Gehirnzellen?

„Wir haben immer angenommen, dass sich unsere geistige Leistungsfähigkeit nach lang- und kurzfristigem Schlafmangel wieder vollkommen erholte“, erklären Sigrid Veasey von der University of Pennsylvania in Philadelphia und ihre Kollegen. Aber einige Versuche zeigten, dass bei einigen Menschen selbst nach drei Tagen ausreichend Schlaf Defizite in der Aufmerksamkeitsspanne und der Konzentration zurückblieben. Das weckte den Verdacht, dass möglicherweise sogar dauerhafte Schäden an den Hirnzellen zurück bleiben könnten.

Um diese Frage zu klären, führten Veasey und ihre Kollegen ein Experiment mit Mäusen durch. Sie hielten dafür Gruppen der Nager entweder bei normalem Schlaf-Wachrhythmus oder sorgten dafür, dass die Tiere zu wenig schliefen – einige nur für kurze Zeit, andere über mehrere Wochen. Anschließend untersuchten sie den Zustand der Hirnzellen in einem bestimmten, für Aufmerksamkeit und geistige Leistungen wichtigen Areal, dem sogenannten Locus coeruleus.

Lage des Locus coeruleus im Gehirn © Diego69/ CC-by-sa 3.0

Ein Viertel der Neuronen zerstört

Das Ergebnis: Bei den nur kurzzeitig unter Schlafmangel leidenden Mäusen schafften es die Gehirnzellen noch, die mangelnde Ruhe auszugleichen, wie die Forscher berichten: Die Neuronen schütteten dafür vermehrt sogenannte Sirtuin-Proteine aus. Diese wirken auf den Energiestoffwechsel der Zelle und sorgen dafür, dass er trotz Überbeanspruchung im Gleichgewicht bleibt. Dadurch sind die Zellen vor Schäden geschützt.

Anders bei den Mäusen, die unter langanhaltendem Schlafmangel litten: Bei ihnen gingen bis zu 25 Prozent der Neuronen im Locus coeruleus zugrunde, wie die Analysen ergaben. Die Zellen schafften es nach einigen Tagen nicht mehr, ausreichend Sirtuine auszuschütten, um den Energiestoffwechsel in der Balance zu halten. Dadurch ging der Gehalt dieser schützenden Proteine zurück, die Neuronen zeigten Schäden und starben dann schließlich ab.

„Das ist der erste Beleg dafür, dass Schlafmangel tatsächlich einen Verlust von Gehirnzellen auslösen kann“, so Veasey. Offensichtlich können sich die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen, zwar kurzzeitig an erhöhte Anforderungen durch den Schlafmangel anpassen. Bei längeren Zeiträumen funktioniert dies aber nicht mehr.

Schichtarbeiter gefährdet?

Ob diese irreversiblen Schäden auch beim Menschen auftreten, müsse aber noch erforscht werden, betonen die Wissenschaftler. Sie wollen nun bei Schichtarbeitern nach Hinweisen auf ähnliche Schäden suchen. Sollte sich dies aber bestätigen, dann könnten diese Effekte sogar eine Rolle für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson spielen. Denn vorhergehende Studien haben bereits gezeigt, dass Schäden an den Neuronen im Locus coeruleus den Verlauf dieser Krankheiten beschleunigen können.

Die Studie weckt aber gleichzeitig auch Hoffnung: Denn das Sirtuin-Protein, das die Hirnzellen bei kurzzeitigem Schlafentzug schützt, könnte sich auch als Therapie bei langanhaltendem Schlafmangel eignen. Bei Mäusen ist es Veasey und ihren Kollegen bereits gelungen, den Sirtuin-Gehalt der Neuronen künstlich hochzuregeln. „Wenn wir damit die Zellen schützen können, dann sind wir auf dem Weg zu einem vielversprechenden Ansatz für Millionen von Schichtarbeitern“, so die Forscher. Bis dahin aber bleibt wohl nur ein Mittel zum Schutz unseres Gehirns: Versäumten Schlaf immer möglichst schnell nachholen. (The Journal of Neuroscience)

(University of Pennsylvania School of Medicine, 21.03.2014 – NPO)