Der Zusammenhang zwischen Hypothalamus, Hypophysen, Nebennierenrinden-Achse und Depression

Viele Menschen mit entzündlichen Hauterkrankungen entwickeln Angststörungen oder eine Depression. Umgekehrt kann psychischer Stress eine bestehende Dermatose verschlimmern. Sichtbare Hautläsionen, chronischer Juckreiz und Schmerzen beeinträchtigen die Lebensqualität von Patientinnen und Patienten mit entzündlichen Hautkrankheiten. Langfristig kann sich dieser Zustand negativ auf die psychische Gesundheit auswirken. So leiden Menschen mit Erkrankungen wie Acne vulgaris, atopischer Dermatitis und Psoriasis häufiger an Angststörungen, Depression oder haben öfter Suizidgedanken als die Allgemeinbevölkerung.

Die Rolle der HPA-Achse bei Depressionen

So weiß man bislang, dass bei vielen Menschen mit einer erhöhten Veranlagung zur Depression eines der körpereigenen Stresssysteme nicht richtig funktioniert. Dieses System, die Hypothalamus- Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse, kurz HPA-Achse, wird normalerweise in einer stressigen Situation hochgefahren. Sobald die Ausnahmesituation vorüber ist, sorgen verschiedene Stellschrauben innerhalb der HPA-Achse gewöhnlich dafür, dass das System wieder heruntergefahren wird. Bei Menschen mit Depressionen oder einem erhöhten Risiko dafür ist das jedoch nicht der Fall. Hier funktioniert der Rückkopplungsmechanismus nicht. Sie leiden unter einem hyperaktiven Stresssystem, das auf Hochtouren läuft, obwohl es keine offensichtliche Stresssituation gibt.

Veränderungen im Hypothalamus bei Depressionen

Eine aktuelle Studie des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und des Universitätsklinikums Leipzig hat herausgefunden, dass bei Menschen mit einer Depression der Hypothalamus vergrößert ist. Das könnte erklären, warum viele Betroffene einen erhöhten Spiegel des Stresshormons Cortisol haben und sich dauerhaft angespannt fühlen. Die Leipziger Wissenschaftler haben nun in einer Studie mit insgesamt 84 Probanden herausgefunden, dass bei Personen mit einer affektiven Störung der linke Hypothalamus um durchschnittlich fünf Prozent größer ist als bei Gesunden. „Wir haben beobachtet, dass diese Hirnregion sowohl bei Menschen mit einer Depression als auch mit einer bipolaren Störung vergrößert ist“, erklärt Dr. Stephanie Schindler, Erstautorin der Studie. Dabei habe sich in einer der depressiven Patientengruppen auch gezeigt, dass diese etwa ein-Cent-große Hirnregion umso größer war, je schwerer die Krankheit war. Untersucht haben die Leipziger Wissenschaftler diese Zusammenhänge mithilfe der hochaufgelösten 7-Tesla-Magnetresonanztomographie. Die Schwere des psychischen Leidens ermittelten sie mithilfe von standardisierten Fragebögen und Interviews.

„Wir wissen bisher zwar noch nicht, welche Rolle der größere Hypothalamus innerhalb der Depression oder bipolaren Störung spielt. Frühere Studien haben jedoch gezeigt, dass er bei Betroffenen aktiver ist. Eine höhere Aktivität könnte möglicherweise zu plastischen Veränderungen und damit zu einem größeren Volumen dieser kleinen Hirnstruktur führen“, erklärt PD Dr. Schindler.

Die Darm-Hirn-Achse und Depressionen

Schmetterlinge im Bauch, Stress, der auf den Magen schlägt, das Bauchgefühl, das uns bei Entscheidungen hilft - schon unsere Sprache legt nahe, wie sehr unsere Gefühle mit unserem Verdauungstrakt zusammenhängen. Und tatsächlich sind Gehirn und Darm eng miteinander verbunden. Zwischen unserem Gehirn und unserem Darm gibt es eine direkte Verbindung, die sogenannte Darm-Hirn-Achse. Der Vagusnerv ist vereinfacht gesagt die direkte Verbindung von unserem Gehirn in unseren Darm. Der Nerv verläuft vom Gehirn über das Rückenmark und steuert zahlreiche Vorgänge im Körper. Seine Nervenfasern verästeln sich unter anderem auch in den Bauchraum und zu den Organen dort.

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Auch die sogenannte Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse, kurz HPA ist eng mit unserem Darm verknüpft. Etwas einfacher ausgedrückt handelt es sich um unsere Stressachse. Sie ist eng mit dem Vagusnerv und dem Immunsystem verbunden. In unserem Darm leben Millionen von Mikroorganismen, die gemeinsam das Mikrobiom bilden, das oft auch Darmflora genannt wird. Zu den Mikroorganismen gehören die Darmbakterien, die die Darmschleimhaut dazu anregen, Hormone und Neurotransmitter zu produzieren. Beispiele für diese Botenstoffe sind zum Beispiel Serotonin und Dopamin. Diese beiden Neurotransmitter werden auch als Glückshormone bezeichnet. Außerdem entsteht im Darm die Aminosäure GABA, die verantwortlich für einen guten Schlaf ist.

Depressionen zählen zu den häufigsten psychischen Krankheiten und nehmen in den allermeisten Fällen starken Einfluss auf die Lebensqualität der Betroffenen. Auch hier scheint sich die Darm-Hirn-Achse bemerkbar zu machen. Denn Depressionen können auf Magen und Darm schlagen. Bei Menschen, die an Depressionen erkrankt sind und wegen der Krankheit über lange Zeit hinweg traurig oder ängstlich sind, kann sich auch die Darmaktivität verändern. Häufig sind typische Darmbeschwerden wie Verstopfung oder Durchfall die Folge. Es kann sich aber auch genau andersherum verhalten. Soll heißen: Menschen, deren Darmbeschwerden nicht geklärt sind, leiden nicht selten unter Angststörungen. Das ist kein Wunder: Schließlich ist der Darm für die Bildung von 95 Prozent des Glückshormons Serotonin verantwortlich, das auch Gefühlen von Angst entgegenwirkt.

Endokrine Erkrankungen und Psychosen

Endokrine Erkrankungen wie das Cushing-Syndrom, die Hyper- und die Hypothyreose sind als auslösende Faktoren organischer Psychosen, manchmal auch als zur Diagnose führende Manifestation dieser Erkrankungen bekannt. Wesentlich häufiger führt aber die Pharmakotherapie mit Glucocorticoiden, insbesondere bei der Verabreichung sehr hoher Dosen, zu psychotischen Symptomen. Darüber hinaus wird auch der Mangel an einer ganzen Reihe von anderen Hormonen mit dem Auftreten von Psychosen in Zusammenhang gebracht, so zum Beispiel Östrogene, Pregnenolon und Dehydroepiandrosteron. In der Literatur liegen zahlreiche Berichte über eine Aktivierung der Hypothalamus- Hypophysen-Nebennieren-Achse (HHNA) bei Psychosen vor.

Erhöhte Werte für Plasma-ACTH und Serum-Cortisol, erhöhte Cortisol-Ausscheidung im Harn sowie fehlende Supprimierbarkeit von Cortisol im Dexamethason-Hemmtest sind wiederholt bei Patienten mit Schizophrenie teilweise auch schon vor Beginn einer medikamentösen Behandlung beschrieben worden. Wesentlich häufiger als Psychosen, die bei 8% der Patienten auftraten, wurden depressive Verstimmungen bei fast zwei Drittel der Patienten beschrieben, wobei auch dabei eine Aktivierung der HHNA bekannt ist. Psychotische Erkrankungen waren häufiger bei Karzinomen der Nebennieren, die auch meist mit einer deutlich höheren Cortisol-Produktion verbunden sind, als es bei den anderen einem Cushing-Syndrom zugrundeliegenden Ursachen der Fall ist. Häufig gingen die psychiatrischen Symptome jenen des Hyperkortizismus voran und besserten sich oder schwanden zur Gänze bei erfolgreicher Behandlung des Cushing-Syndroms.

Ähnlich wie bei Patienten mit Depression ist bei Patienten mit Psychose eine Glucocorticoid- Resistenz und eine verminderte Anzahl von Glucocorticoid-Rezeptoren beschrieben worden. Eine rezent publizierte Metaanalyse zur Funktion der HHNA bei Patienten mit psychotischen Stimmungs- und Angststörungen hat gezeigt, dass neben Über- auch Unterfunktionszustände möglich sind. Die bei Psychosen meist beobachtete gesteigerte Aktivität der HHNA hat letztlich auch zum therapeutischen Einsatz von Glucocorticoid-Rezeptor-Antagonisten (Mifepriston) bei der Behandlung von psychotischer Depression und Schizophrenie ebenso wie bei bipolarer Depression geführt.

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Zu den zahlreichen möglichen unerwünschten Nebenwirkungen einer Glucocorticoid-Therapie gehören auch unterschiedlichste Beeinträchtigungen des zentralen Nervensystems. Diese reichen von depressiver Verstimmung und manischen Zuständen über delirante Erscheinungen bis zu psychotischen Erkrankungen. Interessanterweise liegen aber in der Literatur auch Fallberichte über das Auftreten von Psychosen nach der Anwendung inhalativer Glucocorticoide vor. Seit langem ist bekannt, dass eine Schilddrüsenüberfunktion die zugrundeliegende Ursache für die Manifestation psychischer Erkrankungen − wie manisch depressiver Verstimmungen, deliranter Zustände, aber auch schizophreniformer und paranoider Psychosen − sein kann. Dabei ist die der Hyperthyreose zugrunde - liegende Erkrankung (Morbus Basedow oder toxisches Adenom) ohne Bedeutung.

Die Hypothyreose ist nicht nur viel häufiger als die Hyperthyreose, sondern auch häufiger als die Überfunktion mit unterschiedlichen psychiatrischen Symptomen assoziiert. Diese reichen von der Einschränkung von kognitiven Fähigkeiten über affektive Störungen zu Psychosen. Psychiatrische Veränderungen bei durch Hyperparathyreoidismus induzierter Hyperkalzämie können den zahlreichen anderen mit Hyperparathyreoidismus verbundenen Symptomen (Polyurie, Osteoporose, Nephrokalzinose, Magen- und Duodenalulzera, Pankreatitis, Muskelschwäche, verkürzte QT-Zeit u. a.) vorausgehen. Die “Östrogen-Hypothese” stützt sich auf die Beobachtung, dass prämenopausale Frauen vor der Manifestation schwerer Schizophrenie besser geschützt sind als Männer, in der Menopause dann aber gefährdeter erscheinen.

Serotonin, Neuroplastizität und Depression

Der modulatorische Neurotransmitter Serotonin (5-HT) ist an der Steuerung der Entwicklung des zentralen Nervensystems beteiligt. Es gibt zunehmende Hinweise dafür, dass die Funktion des Serotonins eine Bedeutung für die Pathophysiologie der Depression hat. In diesem Artikel zeigen wir die molekularen und zellulären Mechanismen, wie Serotonin auf die Neuroplastizität wirkt, und diskutieren den Zusammenhang mit der Pathophysiologie der depressiven Erkrankung. Serotonin steuert die Entwicklung und Ausreifung von serotonergen Neuronen in embryonalen und postnatalen Entwicklungsperioden. Hierbei können biologische Fehlfunktionen oder Stress Auswirkungen auf die Funktion neuronaler Netzwerke für Kognition und Emotionen haben.

Befunde von In-vivo-Studien mit Magnetresonanztomographie zeigen neuerdings, dass Reduktionen der grauen Substanz bei Depression abhängig von Verlauf und Phase der Erkrankung sind und mit einer Behandlung von selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmern (SSRI) reversibel sein können. Die Steigerung von Neuroplastizität durch eine Behandlung mit SSRIs deckt sich mit Ergebnissen in Tiermodellen, jedoch ist über Art, Dauer und Wirkstärke der neuroplastischen Wirkung von SSRIs bei depressiven Patienten nur wenig bekannt. Fehlfunktionen der neuronalen Plastizität während der Entwicklung können zu kortikalen Veränderungen mit dystrophen serotonergen Neuronen führen. Aus Tiermodellen ist bekannt, dass neuronale Veränderungen während der sensiblen Entwicklungsperioden des Gehirns Auswirkungen auf die Funktionalität des Gehirns bei kognitiven und affektiven Prozessen in späteren Lebenszeiträumen haben können.

Für die Art der Informationsverarbeitung in neuronalen Netzwerken ist synaptische Plastizität essenziell. Jedoch zeigen wiederum Tiermodelle, dass während der Entwicklung die dendritische Länge, die Anzahl und der Turnover von synaptischen Fortsätzen und Synapsen angelegt wird und in vielen Regionen des Gehirns lebenslang stabil bleibt. Für eine gelungene antidepressive Response ist besonders hervorhebenswert, dass eine Therapie mit SSRIs in der Lage ist, das Hippocampusvolumen zu steigern. Serotonin hat spezifische neuroplastische Funktionen während der frühen neuronalen Gehirnentwicklung und ist dadurch an der Ausbildung von Struktur und Funktion des Gehirns beteiligt. Einige dieser Funktionen können durch die therapeutische Gabe von SSRIs im Gehirn von Erwachsenen reaktiviert werden.

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Veränderungen der serotonergen Neurotransmission sind ein Mechanismus in der Pathophysiologie der Depression. Weiters werden bei Depression Veränderungen von Markern neuronaler Plastizität wie die Abnahme der grauen Substanz in der MRT berichtet. Die in vielen Studien belegten Zusammenhänge zwischen Serotonin und der veränderten Neuroplastizität könnten eine Verbindung zwischen beiden pathophysiologischen Mechanismen darstellen und so die reduzierte graue Substanz in wichtigen emotionssteuernden Gehirnarealen erklären.

Neurobiologische Mechanismen von Stress

Stress ist eine biologische Reaktion, die dazu dient, den Körper auf akute Herausforderungen vorzubereiten. In der heutigen modernen Welt ist Stress jedoch oft chronisch und weniger mit lebensbedrohlichen Situationen verbunden. Wenn der Körper Stress wahrnimmt, startet eine Kaskade von Reaktionen im Gehirn. Hier spielen mehrere Gehirnregionen eine zentrale Rolle:

  • Die Amygdala: Die Amygdala ist das Zentrum für emotionale Verarbeitung, insbesondere für die Bewertung von Bedrohungen.
  • Der Hypothalamus: Sobald die Amygdala eine Bedrohung wahrnimmt, aktiviert sie den Hypothalamus, der als Steuerzentrale für das autonome Nervensystem (ANS) fungiert.
  • Der Hippocampus: Der Hippocampus ist für die Gedächtnisverarbeitung zuständig und spielt eine Rolle bei der Regulierung der Stressantwort, indem er die Bedeutung von Stressreizen bewertet.
  • Der präfrontale Cortex: Dieser Bereich ist für exekutive Funktionen wie Entscheidungstreffen und Impulskontrolle verantwortlich.

Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA-Achse)

Die HPA-Achse ist ein zentrales neurobiologisches System, das die Stressantwort steuert. Sie verbindet das zentrale Nervensystem mit dem endokrinen System und spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulierung von Cortisol, dem primären Stresshormon.

  1. Aktivierung der HPA-Achse: Bei wahrgenommenem Stress sendet der Hypothalamus das Hormon CRH (Corticotropin-Releasing-Hormon) an die Hypophyse.
  2. Cortisol-Ausschüttung: Die Nebennieren schütten Cortisol aus, das den Körper auf eine Stresssituation vorbereitet, indem es Energie bereitstellt, das Immunsystem unterdrückt und die Herzfrequenz erhöht.
  3. Regulierung: Sobald die Bedrohung vorüber ist, dämpft der Hypothalamus die Cortisolausschüttung, und der Körper kehrt in einen Normalzustand zurück.

Bei chronischem Stress bleibt die HPA-Achse jedoch überaktiv, was zu dauerhaft erhöhten Cortisolspiegeln und den negativen Auswirkungen von Stress führt.

Das autonome Nervensystem

Das autonome Nervensystem (ANS) spielt eine zentrale Rolle bei der Stressreaktion und besteht aus zwei Hauptzweigen:

  • Das sympathische Nervensystem (SNS): Bei Stress wird das sympathische Nervensystem aktiviert und setzt den Körper in einen Zustand erhöhter Wachsamkeit.
  • Das parasympathische Nervensystem (PNS): Nach der Stressreaktion sollte der Parasympathikus übernehmen und den Körper in den Ruhezustand zurückführen.

Bei chronischem Stress bleibt diese Balance jedoch gestört, und das sympathische Nervensystem bleibt überaktiv.

Die Wirkung von Cortisol auf Gehirn und Körper

Cortisol, das wichtigste Stresshormon, hat kurz- und langfristige Auswirkungen auf den Körper und das Gehirn:

  • Akute Effekte: Cortisol sorgt dafür, dass der Körper schnell Energie bereitstellt, indem es die Zuckerfreisetzung aus den Glykogenspeichern erhöht.
  • Langfristige Effekte: Chronisch erhöhte Cortisolspiegel haben schwerwiegende Auswirkungen. Sie können den Hippocampus schädigen, was zu Gedächtnisproblemen und einer reduzierten Fähigkeit führt, Stress zu verarbeiten.

Langfristige Folgen von chronischem Stress

Die anhaltende Aktivierung der Stresssysteme kann langfristig erhebliche Folgen haben:

  • Kognitive Beeinträchtigungen: Chronischer Stress beeinträchtigt die Funktion des Hippocampus und des präfrontalen Cortex, was zu Gedächtnisproblemen, Konzentrationsschwierigkeiten und einer verminderten Entscheidungsfähigkeit führt.
  • Körperliche Erkrankungen: Langfristiger Stress erhöht das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, metabolische Störungen und ein geschwächtes Immunsystem.
  • Psychische Gesundheit: Menschen, die unter chronischem Stress leiden, haben ein höheres Risiko für Angststörungen, Depressionen und posttraumatische Belastungsstörungen (PTBS).

Zusammenfassung

Stress ist ein natürlicher und lebenswichtiger biologischer Mechanismus, der uns auf Herausforderungen vorbereitet. Allerdings kann chronischer Stress zu gravierenden neurobiologischen und gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen.

Gehirnregion Funktion bei Stress Auswirkungen von chronischem Stress
Amygdala Bewertung von Bedrohungen, Aktivierung der Stressreaktion Überreaktionen auf harmlose Reize
Hypothalamus Steuerzentrale des autonomen Nervensystems, Hormonausschüttung Überaktivierung der HPA-Achse
Hippocampus Gedächtnisverarbeitung, Regulierung der Stressantwort Schädigung, Gedächtnisprobleme
Präfrontaler Cortex Exekutive Funktionen, Entscheidungstreffen Beeinträchtigung der Emotionsregulation

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