Gehirn im Darm
Der menschliche Körper hat zwei Gehirne: eines im Kopf und eines im Darm.
Jeder, der schon einmal ein stressbedingtes Kribbeln im Bauch verspürt hat, hat die Verbindung seiner beiden Gehirne erlebt. Diese Verbindung ist die Ursache vieler Beschwerden, sowohl körperlicher als auch psychischer Natur.
Erkrankungen wie Angstzustände, Depressionen, Reizdarmsyndrom, Geschwüre und Parkinson manifestieren Symptome sowohl im Gehirn als auch auf Darm-Ebene.
Zwei Gehirne sind besser als eines. Zumindest ist das die Begründung für die enge – manchmal zu enge – Beziehung zwischen den beiden Gehirnen des menschlichen Körpers, dem einen an der Spitze des Rückenmarks und dem verborgenen, aber leistungsstarken Gehirn im Darm, das als enterisches Nervensystem bekannt ist. Für Dr. Michael D. Gershon, Autor von „The Second Brain“ und Leiter der Abteilung für Anatomie und Zellbiologie an der Columbia University, kann die Verbindung zwischen den beiden unangenehm klar sein. „Jedes Mal, wenn ich die National Institutes of Health anrufe, um mich nach einem Förderantrag zu erkundigen“, sagte Dr. Gershon, „werde ich schmerzlich bewusst, welchen Einfluss das Gehirn auf den Darm hat.“ Tatsächlich hat jeder, der schon einmal vor einer Rede ein Kribbeln im Magen verspürt hat, ein Bauchgefühl, das den Tatsachen widerspricht, oder einen Anfall von Darmdringlichkeit in der Nacht vor einer Prüfung, die Auswirkungen der dualen Nervensysteme erlebt. Die Verbindung zwischen den Gehirnen ist die Ursache vieler körperlicher und psychischer Beschwerden.
Erkrankungen wie Angstzustände, Depressionen, Reizdarmsyndrom, Geschwüre und Parkinson manifestieren Symptome sowohl im Gehirn als auch auf Darm-Ebene. „Die Mehrheit der Patienten mit Angstzuständen und Depressionen wird auch Veränderungen ihrer Magen-Darm-Funktion aufweisen“, sagte Dr. Emeran Mayer, Professor für Medizin, Physiologie und Psychiatrie an der University of California, Los Angeles. Eine Studie aus dem Jahr 1902 zeigte Veränderungen in der Bewegung der Nahrung durch den Magen-Darm-Trakt bei Katzen, die knurrenden Hunden ausgesetzt waren. Symptome – und Heilmittel – eines Systems können das andere beeinflussen. Antidepressiva beispielsweise verursachen bei bis zu einem Viertel der Menschen, die sie einnehmen, Magen-Darm-Beschwerden. Ein Kribbeln im Magen wird durch einen Anstieg von Stresshormonen verursacht, die der Körper in einer „Kampf- oder Flucht“-Situation freisetzt. Stress kann auch die Nerven in der Speiseröhre überstimulieren, was zu einem Gefühl des Erstickens führt.
Dr. Gershon, der den Begriff „zweites Gehirn“ 1996 prägte, ist einer von mehreren Forschern, die in dem relativ neuen Gebiet der Neurogastroenterologie Gehirn-Darm-Verbindungen untersuchen. Neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des zweiten Gehirns und die Interaktionen zwischen den beiden helfen bei der Behandlung von Erkrankungen wie Verstopfung, Geschwüren und Hirschsprung-Krankheit. Die Aufgabe des enterischen Nervensystems ist es, jeden Aspekt der Verdauung zu steuern, von der Speiseröhre über den Magen, den Dünndarm bis zum Dickdarm. Das zweite Gehirn, oder kleine Gehirn, bewerkstelligt dies alles mit denselben Werkzeugen wie das große Gehirn, einem hochentwickelten, nahezu eigenständigen Netzwerk aus neuronalen Schaltkreisen, Neurotransmittern und Proteinen. Die Unabhängigkeit ist eine Funktion der Komplexität des enterischen Nervensystems.
„Anstatt dass Mutter Natur versucht, 100 Millionen Neuronen irgendwo im Gehirn oder Rückenmark zu verpacken und dann lange Verbindungen zum Magen-Darm-Trakt zu senden, befindet sich die Schaltkreise direkt neben den Systemen, die eine Steuerung benötigen“, sagte Jackie D. Wood, Professor für Physiologie, Zellbiologie und Innere Medizin an der Ohio State University. Zwei Gehirne mögen wie Science-Fiction erscheinen, aber sie ergeben wörtlich und evolutionär Sinn. „Was Gehirne tun, ist Verhalten zu steuern“, sagte Dr. Wood. „Das Gehirn in Ihrem Darm hat in seinen neuronalen Netzwerken eine Vielzahl von Verhaltensprogrammen gespeichert, wie eine Bibliothek. Der Verdauungszustand bestimmt, welches Programm Ihr Darm aus seiner Bibliothek aufruft und ausführt.“ Wenn jemand das Mittagessen auslässt, ist der Darm mehr oder weniger still. Wenn man ein Pastrami-Sandwich isst, mischen Kontraktionen im gesamten Dünndarm die Nahrung mit Enzymen und bewegen sie in Richtung der Schleimhaut, damit die Absorption beginnen kann.
Wenn das Pastrami verdorben ist, werden umgekehrte Kontraktionen es – und alles andere im Darm – in den Magen und mit hoher Geschwindigkeit durch die Speiseröhre wieder herausdrücken. In jeder Situation muss der Darm die Bedingungen beurteilen, einen Handlungsverlauf bestimmen und einen Reflex einleiten. „Der Darm überwacht den Druck“, sagte Dr. Gershon. „Er überwacht den Fortschritt der Verdauung. Er erkennt Nährstoffe und misst Säure und Salze. Es ist ein kleines Chemielabor.“ Das enterische System erledigt all dies eigenständig, mit wenig Hilfe vom zentralen Nervensystem. Das enterische Nervensystem wurde erstmals 1921 von Dr. J. N. Langley, einem britischen Arzt, beschrieben, der glaubte, dass es eines von drei Teilen – zusammen mit dem parasympathischen und sympathischen Nervensystem – des autonomen Nervensystems war, das unwillkürliche Verhaltensweisen wie Atmung und Kreislauf steuert. In dieser Triade wurde das enterische Nervensystem als eine Art Anhängsel der anderen beiden angesehen.
Nach Langleys Tod geriet das enterische Nervensystem bei Wissenschaftlern mehr oder weniger in Vergessenheit. Jahre später, als Dr. Gershon das Konzept wieder einführte und vorschlug, dass der Darm einige der gleichen Neurotransmitter wie das Gehirn verwenden könnte, wurde seine Theorie weithin verspottet. „Es war, als würde man sagen, dass New Yorker Taxifahrer keine Vorstellung von ‚Tosca‘ an der Met verpassen“, erinnerte er sich. In den frühen 80er Jahren hatten Wissenschaftler die Idee des enterischen Nervensystems und die Rolle von Neurotransmittern wie Serotonin im Darm akzeptiert. Es ist keine Überraschung, dass es eine direkte Beziehung zwischen emotionalem Stress und körperlicher Belastung gibt. „Kliniker erkennen endlich an, dass viele Dysfunktionen bei Magen-Darm-Erkrankungen Veränderungen im zentralen Nervensystem beinhalten“, sagte Gary M. Mawe, Professor für Anatomie und Neurobiologie an der University of Vermont.
Die große Frage ist, was zuerst kommt, Physiologie oder Psychologie? Das enterische und zentrale Nervensystem verwenden sozusagen dieselbe Hardware, um zwei sehr unterschiedliche Programme auszuführen. Serotonin beispielsweise ist entscheidend für das Wohlbefinden. Daher der Erfolg der Antidepressiva, die als S.S.R.I.s bekannt sind und den Serotoninspiegel im Gehirn erhöhen. Aber 95 Prozent des körpereigenen Serotonins befinden sich im Darm, wo es als Neurotransmitter und Signalmechanismus wirkt. Der Verdauungsprozess beginnt, wenn eine spezialisierte Zelle, ein enterochromaffiner, Serotonin in die Darmwand spritzt, die mindestens sieben Arten von Serotoninrezeptoren besitzt. Die Rezeptoren wiederum kommunizieren mit Nervenzellen, um Verdauungsenzyme freizusetzen oder die Bewegung durch den Darm zu starten.
Serotonin fungiert auch als Vermittler, indem es das Gehirn im Schädel auf dem Laufenden hält, was im darunterliegenden Gehirn geschieht. Eine solche Kommunikation ist größtenteils einseitig, wobei 90 Prozent vom Darm zum Kopf wandern. Viele dieser Botschaften sind unangenehm, und Serotonin ist an ihrer Übertragung beteiligt. Chemotherapeutika wie Doxorubicin, das zur Behandlung von Brustkrebs eingesetzt wird, bewirken die Freisetzung von Serotonin im Darm, was zu Übelkeit und Erbrechen führt. „Der Darm ist kein Organ, von dem man häufige Fortschrittsberichte erhalten möchte“, sagte Dr. Gershon. Serotonin ist auch an einer der am stärksten schwächenden Darmerkrankungen beteiligt, dem Reizdarmsyndrom oder I.B.S., das Bauchschmerzen und Krämpfe, Blähungen und bei einigen Patienten wechselnd Durchfall und Verstopfung verursacht.
„Man kann jede beliebige Untersuchung an Menschen mit IBS durchführen, und ihr Magen-Darm-Trakt sieht im Wesentlichen normal aus“, sagte Dr. Mawe. Die Standardannahme war, dass das Syndrom eine psychosomatische Erkrankung ist. Es stellt sich jedoch heraus, dass das Reizdarmsyndrom, wie Depressionen, zumindest teilweise eine Funktion von Veränderungen im Serotoninsystem ist. In diesem Fall handelt es sich um zu viel Serotonin anstatt zu wenig. Bei einer gesunden Person wird Serotonin, nachdem es in den Darm freigesetzt wurde und einen Darmreflex auslöst, durch ein Molekül, das als Serotonintransporter oder SERT bekannt ist und in den Zellen der Darmwand vorkommt, aus dem Darm entfernt. Menschen mit Reizdarmsyndrom haben nicht genug SERT, so dass sie zu viel Serotonin im Umlauf haben, was zu Durchfall führt. Das überschüssige Serotonin überwältigt dann die Rezeptoren im Darm, schaltet sie ab und verursacht Verstopfung.
Als Dr. Gershon, dessen Arbeit von Novartis unterstützt wurde, Mäuse ohne SERT untersuchte, stellte er fest, dass sie einen Zustand entwickelten, der dem IBS beim Menschen sehr ähnlich war. Mehrere neue Serotonin-basierte Medikamente – gewissermaßen intestinale Antidepressiva – haben Hoffnung für Menschen mit chronischen Darmstörungen gebracht. Ein weiterer Mechanismus, der die Physiologie als Ursache für Darmfunktionsstörungen untermauert, ist das System der Mastzellen im Darm, die eine wichtige Rolle bei der Immunantwort spielen. „Bei Stress, Trauma oder ‚Kampf- oder Flucht‘-Reaktionen könnte die Barriere zwischen dem Lumen, dem Inneren des Darms, wo Nahrung verdaut wird, und dem Rest des Darms durchbrochen werden, und schlechte Substanzen könnten eindringen“, sagte Dr. Wood. „Also ruft das große Gehirn durch Aktivierung von Mastzellen mehr Immunüberwachung an der Darmwand hervor.“
Diese Mastzellen setzen Histamine und andere entzündungsfördernde Substanzen frei, mobilisieren das enterische Nervensystem, um die wahrgenommenen Eindringlinge auszustoßen, und verursachen Durchfall. Die durch Mastzellen ausgelöste Entzündung könnte sich als entscheidend für das Verständnis und die Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen erweisen. Entzündetes Gewebe wird empfindlich. Ein unter Stress stehender Darm mit chronischer Mastzellproduktion und daraus folgender Entzündung kann ebenfalls empfindlich werden. Bei Tieren, so Dr. Mawe, führt Entzündung dazu, dass die sensorischen Neuronen im Darm häufiger feuern, was eine Art sensorische Hyperaktivität verursacht. „Ich habe die Theorie, dass einige chronische Erkrankungen durch etwas Ähnliches wie eine Aufmerksamkeitsdefizitstörung im Darm verursacht werden könnten“, sagte er. Auch Dr. Gershon theoretisiert, dass die Physiologie die ursprüngliche Ursache für Gehirn-Darm-Funktionsstörungen ist. „Wir haben molekulare Defekte im Darm jedes Menschen mit Reizdarmsyndrom identifiziert“, sagte er. „Wenn Sie durch blutigen Durchfall an eine Toilettenschüssel gekettet wären, wären auch Sie depressiv.“
Dennoch spielt die Psychologie eindeutig eine Rolle. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass Stress, insbesondere in jungen Jahren, chronische Magen-Darm-Erkrankungen verursachen kann, zumindest bei Tieren. „Wenn man eine Ratte auf eine kleine Plattform stellt, die von Wasser umgeben ist, was für eine Ratte sehr stressig ist, entwickelt sie das Äquivalent von Durchfall“, sagte Dr. Mayer. Ein weiteres Experiment zeigte, dass, wenn junge Ratten von ihren Müttern getrennt wurden, die Zellschicht, die den Darm auskleidet, dieselbe Barriere, die durch Mastzellen während Stress gestärkt wird, geschwächt und durchlässiger wurde, wodurch Bakterien aus dem Darm durch die Darmwände gelangen und Immunzellen stimulieren konnten. „Bei Ratten ist es eine adaptive Reaktion“, sagte Dr. Mayer. „Wenn sie in einer stressigen, feindseligen Umgebung geboren werden, programmiert die Natur sie darauf, in ihrem späteren Leben wachsamer und stressreaktiver zu sein.“
Er sagte, dass bis zu 70 Prozent der Patienten, die er wegen chronischer Darmerkrankungen behandelt, frühkindliche Traumata wie Scheidungen der Eltern, chronische Krankheiten oder den Tod der Eltern erlebt hatten. „Ich denke, dass das, was im frühen Leben geschieht, zusammen mit dem genetischen Hintergrund eines Individuums, programmiert, wie eine Person für den Rest ihres Lebens auf Stress reagieren wird“, sagte er. So oder so, was für ein Gehirn gut ist, ist oft auch für das andere gut. Ein Forscherteam der Penn State University entdeckte kürzlich eine mögliche neue Richtung bei der Behandlung von Darmerkrankungen: Biofeedback für das Gehirn im Darm. In einem Experiment, das in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von Neurogastroenterology and Motility veröffentlicht wurde, stellte Robert M. Stern, Professor für Psychologie an der Penn State, fest, dass Biofeedback Menschen dabei half, ihre gastrointestinale Aktivität bewusst zu steigern und zu verbessern. Sie nutzten die Gehirne in ihren Köpfen, um den Gehirnen in ihren Därmen zu helfen, was beweist, dass zumindest manchmal zwei Gehirne wirklich besser sind als eines.