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In einer aktuellen Studie konnte ein Team des Institute of Science and Technology Austria zeigen, dass weibliche Gehirne anders auf Ketamin reagieren. Die Wissenschaftler fordern, Geschlechterunterschiede stärker zu berücksichtigen.
Das Narkosemittel Ketamin mach nicht bewusstlos. Es wirkt sich lediglich auf das Schmerzempfinden sowie das Gedächtnis aus, indem es die Kommunikation zwischen den Nervenzellen dämpft. Wie genau sich dieses Netzwerk nach der Anästhesie wieder erholt und zur normalen Funktion zurückkehrt, war bislang tatsächlich unklar. Ein Team des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) konnten nun erstmals nachweisen, dass Immunzellen im Gehirn für die „Rückkehr zur Normalität“ eine entscheidende Rolle spielen – mit Unterschieden zwischen weiblichem und männlichem Gehirn. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Schon 2017 erkannte die Forschungsgruppe rund um Prof. Sandra Siegert, dass weibliche und männliche Mäuse unterschiedlich auf eine Ketamin-Narkose reagieren – genauer gesagt nämlich die Mikroglia im Gehirn.
Bei Mikroglia handelt es sich um spezielle Immunzellen im Gehirn, welche die Umgebung des Gehirns scannen und gegebenenfalls eine entzündungshemmende Reaktion einleiten. Dabei überwachen sie auch die Neuronen (Nervenzellen) und ihre Verbindungen – und gewährleisten somit eine optimale Gehirnfunktion.
Plastizität nur bei weiblichen Mäusen
Mit einem „cranial window“ – einem operativ eingesetzten Fenster, das einen mikroskopischen Blick in das Gehirn der Mäuse ermöglicht – analysierte das Team, wie sich Mikroglia und Neuronen während des Aufwachens nach einer Ketamin-Anästhesie verhalten. Dabei wurden beide Zellarten mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert.
Deutlich wurden so eine dynamische Interaktionen der Mikroglia mit den Neuronen. Als sich die weiblichen Mäuse von der Narkose erholten, begannen die Mikroglia überraschenderweise, längere Kontakte zu den Neuronen aufzubauen. Gleichzeitig begann die synaptische Umstrukturierung und Plastizität. Bemerkenswerterweise war dieses Phänomen bei männlichen Mäusen nicht zu beobachten. Darüber hinaus fand auch bei Mäusen ohne Mikroglia kein solcher synaptischer Umbau statt, was darauf hindeutet, dass Mikroglia entscheidende Mediatoren dieser mit der Erholung verbundenen Plastizität sind.
„Das Spannende war, dass wir diese Plastizität, also die Eigenschaft des Gehirns, sich zu verändern und anzupassen – oder in diesem Fall zu regenerieren – nur bei Weibchen beobachten konnten“, erklärt Alessandro Venturino aus dem Team von Prof. Siegert.
Gehirnveränderung durch positiven Stress
Doch wie so oft in der Forschung öffnet ein Projekt die Türen zu einem anderen. Die Erkenntnisse über die Reaktion der Mikroglia auf Ketamin haben Siegert und Venturino inzwischen dazu inspiriert, Syntropic Medical mitzugründen – ein Start-up im XISTA-Ökosystem des ISTA, das untersucht, wie flackerndes Licht mit einer Frequenz von 60 Hz solche neuronalen Netzwerke im Gehirn „aufweichen” kann.
„Ich war immer schon der Meinung, dass Frauen mehr Plastizität im Gehirn haben“, schmunzelt Prof. Siegert. „Es ließ mich und Alessandro einfach nicht los, herauszufinden, warum das so ist.“
Und so zeigten weitere Experimente, dass die Plastizität auf Corticosteron zurückzuführen ist – eines der wichtigsten Stresshormone. „Während der Erholung von der Narkose steigt der Corticosteron-Spiegel an, was bei weiblichen Mäusen spezifisch das Stressreaktions-Gen Fkbp5 in den Mikroglia aktiviert. Dieses Gen kodiert für das Protein FKBP51, das der Zelle hilft, mit Stresssignalen umzugehen – und das offenbar die Mikroglia dazu veranlasst, mit Neuronen zu interagieren“, erklärt Venturino.
Um sicher zu sein, ob wirklich Corticosteron der Hauptgrund ist, entfernten die Forschenden die Nebennieren, jene endokrinen Drüsen, die das Hormon produzieren. Das führte tatsächlich dazu, dass der enge Kontakt zwischen den Mikroglia und den Neuronen nach dem Aufwachen verschwand. „Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass das Corticosteron diese Reaktion bei weiblichen Mäusen auslöst“, erklärt Venturino. Und Prof. Siegert ergänzt: „Sie unterstreichen auch, dass Stresshormone – entgegen ihrem schlechten Ruf – für bestimmte Prozesse im Gehirn wichtig sind.“
Evolutionäre Hypothese
Warum bei weiblichen Mäusen der Prozess anders ist als bei männlichen, lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt nur spekulieren. Es ist noch unklar, ob das männliche Gehirn einen ähnlichen Mechanismus nutzt, der lediglich verzögert abläuft, oder ob es eine andere Strategie verfolgt.
„Mikroglia erlauben eine schnelle Anpassung und höchstwahrscheinlich reagieren diese Zellen empfindlicher auf bestimmte Stress-Signale“, erklärt Siegert. Von einem evolutionären Standpunkt könnte man davon ausgehen, dass Frauen tendenziell größere Anforderungen an soziale, emotionale, Multitasking-bezogene Anpassungsfähigkeit erlebt haben, zum Beispiel durch die Kinderpflege, Nahrungsbeschaffung oder soziale Koordination von Gruppen, so die Professorin. Das weibliche Gehirn musste daher schneller reagieren und sich anpassen. „Das ist etwas Gutes“, meint Siegert. „Ist diese Plastizität aber zu stark und wiederholt sich häufig, steigt das Risiko, an Depressionen zu erkranken. Denn wir wissen auch, dass bei Frauen die Prävalenz für psychiatrische Erkrankungen höher ist als bei Männern.“
Ketamin kaum an Frauen getestet
Prof. Siegert führt zudem weiter aus, dass sie und ihre Kollegen während ihrer Literaturrecherche kaum Studien gefunden haben, bei denen Ketamin an Frauen getestet worden ist: „Es gab nur eine Handvoll Fallstudien, die zeigten, dass Frauen nach einer Ketamin-Anästhesie häufiger unter Übelkeit und Erbrechen leiden.“
Angesichts der Tatsache, dass Ketamin auch als Antidepressivum eingesetzt wird, sei es umso wichtiger, dessen Wirkungsweise in den unterschiedlichen biologischen Geschlechtern zu verstehen. „Es ist erstaunlich, wie selbstverständlich man vielerorts immer noch davon ausgeht, dass Männer und Frauen in ihren körperlichen Reaktionen ähnlich sind, obwohl das nicht der Fall ist“, betont die Prof. Siegert.
Forschungsergebnisse wie diese sind ein Weg in die richtige Richtung: Sie machen deutlich, dass Medikamente bei Frauen und Männern unterschiedlich wirken und sind ein Appell, geschlechtsspezifische Unterschiede in zukünftigen Studien stärker zu berücksichtigen.
