Kapillare im Gehirn steuern den Blutfluss

Burlington – Die Durchblutung des Hirnparenchyms scheint wesentlich durch die Kapill­a­re reguliert zu werden, die durch einen speziellen Ionenkanal die neuronale Aktivität mes­­­s­en können. Dies legen Versuche nahe, die Forscher um Thomas Longden am Lar­ner College of Medicine der University of Vermont durchführten. Sie berichten in Nature Neuroscience (2017; doi: 10.1038/nn.4533).

Bisher galten die Kapillare in Bezug auf die Durchblutungsregulation häufig mehr als pas­sive Rohre, weil sie durch die Abwesenheit von Muskulatur ihren Querschnitt nicht ver­ändern könnten. Die Forscher berichten, dass viele Neurowissenschaftler aber an­näh­men, dass die kontraktiblen Arteriolen den Durchblutungsbedarf erkennen und ent­sprechend regulieren. Über welche Mechanismen die Arteriolen diese Informationen er­halten, sei aber bisher unklar.

Das Gehirn, welches lediglich zwei bis drei Prozent des Körpergewichts ausmacht, benö­tigt rund ein Viertel des menschlichen Energiebedarfs. Es ist daher auf eine öko­no­mi­sche Verteilung von Durchblutung und Energie angewiesen.

Für ihre Versuche nutzten die Wissenschaftler Mäuse. Die Forscher stellten bei der Ana­lyse der zerebralen Durchblutungsregulation fest, dass diese durch die Kapillare im Hirn­gewebe gesteuert wurde. Offensichtlich verfügten die Kapillare über spezielle spann­ungs­ab­hängige Kaliumkanäle.

Kaliumionen werden von Nervenzellen zur Repola­risation eines Aktionspotenzials aus­ge­schüttet. Über die speziellen Kanäle konnten die Endothelzellen der Kapillare die neuro­nale Arbeit erkennen. Sie erzeugten nachfolgend einen Spannungsgradienten, der den stromaufwärts liegenden Arteriolen das Signal zur Dilatation und somit zur verstärkten Durchblutung gab. Bei extrazellulär überhöhtem Kaliumspiegel zeigte sich eine Störung dieser Regulation.

Durch ihre Versuche konnten die Forscher zeigen, dass die Kapillare eine komplexes sen­sorisches Netzwerk der Hirndurchblutung bilden. Die Signaltransduktion über Span­nungsgradienten erlaube eine sehr sensible Feinregulation der zerebralen Durchblu­tung. In künftigen Studien wollen die Wissenschaftler untersuchen, welche pathologi­schen Konsequenzen sich aus einer gestörten Regulation ergeben.

hil