Prof. Dr. Ulf Kallweit: Wacherkrankungen: Narkolepsie- und Hapersomnolenz - Keinen normalen Schlaf-Wach-Rhythmus und übermäßige Schläfrigkeit (Neurologie)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Was tun bei ständiger Schläfrigkeit? Universität Witten/Herdecke verstärkt Forschung zu Schlaf- und Wacherkrankungen

Prof. Dr. Ulf Kallweit wurde auf die Stiftungsprofessur für Narkolepsie- und Hypersomnolenzforschung an der UW/H berufen – die einzige Professur in Deutschland, die sich mit diesen Themen beschäftigt.

Warum schlafen wir? 

Dieses Rätsel ist trotz intensiver wissenschaftlicher Forschung noch immer nicht abschließend geklärt und ein faszinierender Teil der Schlafforschung. Daran schließt sich die Frage an, warum manche Menschen keinen normalen Schlaf-Wach-Rhythmus entwickeln können oder unter übermäßiger Schläfrigkeit am Tag leiden. Mit diesen Themen beschäftigt sich der Neurologe und Schlafmediziner Prof. Dr. Ulf Kallweit. Um die Lehre und Forschung zu Schlaf- und Wacherkrankungen an der Universität Witten/Herdecke (UW/H) auszubauen, wurde er auf die Stiftungsprofessur für Narkolepsie- und Hypersomnolenzforschung berufen – die einzige Professur in Deutschland, die sich mit diesem Themenkomplex beschäftigt.

Hypersomnolenzen und – als besondere Erkrankung – Narkolepsie sind neurologische Erkrankungen, die sich durch extreme Schläfrigkeit äußern. 

• Im Unterschied zu einer „normalen“ Müdigkeit können Betroffene sich nicht dagegen wehren, einzuschlafen, selbst wenn sie wollten. 

• Sie brauchen nachts mehr Schlaf und/oder haben auch tagsüber ein ständiges Schlafbedürfnis. 

Sowohl Narkolepsie als auch andere Hypersomnolenz-Erkrankungen gehören zu den Wacherkrankungen, mit denen Prof. Kallweit sich auseinandersetzt: 

Es geht darum, die Krankheiten selbst, die Regulation von Schlaf und Wachsein und die Mechanismen, die dahinterstecken, besser zu verstehen. 

Zudem betrachtet Prof. Kallweit Schläfrigkeit im Zusammenhang mit anderen Erkrankungen wie Parkinson oder einem Schlaganfall.

Wacherkrankungen – ein kaum beachtetest Thema in der Neurologie

„In der Neurologie findet die Schlafforschung bislang wenig statt, wenngleich der Bedarf bei den Patienten da ist“, erklärt der Neurologe. 

So gehörten Narkolepsie und Idiopathische Hypersomnie zwar zu den seltenen Erkrankungen – das Thema Tagesschläfrigkeit/erhöhtes Schlafbedürfnis betreffe jedoch rund 5 bis 10 Prozent der Allgemeinbevölkerung. „Neben der Grundlagenforschung beschäftigen wir uns daher auch mit der klinischen Forschung, die in der Therapie angewendet werden kann“, so Prof. Kallweit. Aktuell läuft zum Beispiel eine Studie, die den Einfluss einer Ernährungsumstellung auf Narkolepsie untersucht: 

Die Forscher:innen konnten zeigen, dass eine Keto-Diät mit wenig Kohlenhydraten, viel Fett und etwas mehr Eiweiß als gewöhnlich die Symptome der Narkolepsie lindert. 

Nun gehe es darum, die genauen Stoffwechsel-Mechanismen dahinter zu verstehen und daraus konkrete Empfehlungen für Patient:innen abzuleiten.

In internationalen Studienkonsortien, zum Beispiel mit der Stanford Universität oder der Universität Bern, wird zudem untersucht, welche familiären bzw. genetischen Einflüsse es auf die Erkrankung gibt. Auch geht es darum, neue Biomarker für die einzelnen Erkrankungen zu identifizieren.

Studierende für die Schlafforschung sensibilisieren

Nach Stationen in Bern und Zürich und dem Aufbau verschiedener Schlaflabore wird Prof. Kallweit seine Forschung nun an der Universität Witten/Herdecke weiter verfolgen und die Studierenden der Humanmedizin und der Psychologie für das Thema sensibilisieren. 

„Ich habe in bisherigen Kursen immer erlebt, dass Schlaf- und Wachthemen sehr interessant sind für die Studierenden und sie diese total gerne annehmen“, sagt er. 

„Dann kommen sie in den Beruf und das Thema ist nicht mehr präsent, weil es in unserer Struktur des Gesundheitssystems nur ein Teil einzelner Fachdisziplinen ist und dort dann keine bedeutende oder akute Rolle spielt. 

Daher ist es mein Ziel, gute Grundlagen für den Berufseinstieg zu schaffen und den einen oder anderen vielleicht auch dafür zu begeistern, in diesem Bereich zu bleiben und das Thema weiter zu verfolgen.“

Gefördert wird die Professur durch die Marga und Walter Boll-Stiftung, die Imhoff Stiftung und die European Sleep Foundation. 

 Prof. Dr. Ulf Kallweit wurde auf die Stiftungsprofessur für Narkolepsie- und Hypersomnolenzforschung berufen. (Foto: privat)

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Prof. Dr. med. Armin Welz: Melatoninspiegel (Schlafhormon) prüfen und Ultraschall der Nervenknoten bei den oberen Halsganglions

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Forscherin entdeckt Auslöser für Schlafstörungen bei Herzkranken

Rund ein Drittel aller Menschen mit einer Herzerkrankung schlafen schlecht. 

Warum das so ist, wusste man bislang jedoch nicht. 

• Länger bekannt ist, dass etliche am Herzen Erkrankte einen niedrigen Melatoninspiegel haben. 

• Melatonin ist ein Hormon, das in der Zirbeldrüse (Epiphyse), einem Teil des Zwischenhirns, produziert wird. 

• Melatonin steuert den Schlaf-Wach-Rhythmus. 
• Sobald es dunkel wird, bildet die Epiphyse mehr von dem Schlafhormon und sorgt dafür, dass wir abends müde werden. 

Erstmals hat Dr. Karin Ziegler vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie (IPT) an der Technischen Universität München (TUM) mit ihrem Team den Auslöser dafür entdeckt, warum Betroffene mit einer Herzerkrankung zu wenig Melatonin bilden. 

Die Medizinerin und angehende Fachärztin für Pharmakologie hat mit ihrer Forschungsarbeit mögliche neue Ansätze zur Behandlung von Schlafstörungen geschaffen. Für ihre Ergebnisse ist sie mit dem renommierten August Wilhelm und Lieselotte Becht-Forschungspreis der Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF) in Höhe von insgesamt 15.000 Euro ausgezeichnet worden. „Das sind vielversprechende Erkenntnisse, die neue Ausgangspunkte für die Entwicklung von Behandlungsoptionen für Betroffene mit Herzerkrankungen und Schlafstörungen eröffnen“, betont Prof. Dr. med. Armin Welz, Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats der DSHF, die 1988 von der Deutschen Herzstiftung gegründet wurde. Die Arbeit wurde jüngst im Fachmagazin „Science“ publiziert (1). 

Medizin am Abend Berlin Zusatzlink: Laboranforderung 

Entzündungsprozess zerstört Nervenzellen

• Wie hängt die Epiphyse – diese winzig kleine Zirbeldrüse, die in ihrer Gestalt einem Pinienzapfen ähnelt – mit dem Herzen zusammen? 

Die Verbindung liegt in einem sogenannten Nervenknoten (Ganglion), und zwar im oberen Halsganglion. 

• Dort befinden sich gebündelt Nervenzellen des vegetativen Nervensystems, das automatische Abläufe im Körper regelt – unter anderem reguliert es die Epiphyse und den Herz-Kreislauf.

 „Um herauszufinden, was genau in dem Nervenknoten passiert, haben wir das Feingewebe der Nervenknoten von verstorbenen herzgesunden und herzkranken Menschen untersucht“, erklärt Dr. Karin Ziegler.  

• Das überraschende Ergebnis: Im Vergleich fanden sich in den Nervenknoten der herzkranken Menschen vermehrt bindegewebige Vernarbungen, stattdessen aber kaum noch Nervenzellen, die die Zirbeldrüse stimulieren können. 

• Die Ursache für den Untergang der Nervenzellen liegt vermutlich in Fresszellen, sogenannten Makrophagen, die die Wissenschaftler gehäuft in den oberen Halsganglien der herzkranken Personen fanden. 

• Diese rufen im Gewebe Entzündungen und Vernarbungen hervor. 

• „Wahrscheinlich findet im oberen Halsganglion von Herzerkrankten ein Entzündungsprozess statt, der die Nervenzellen zerstört“, folgert die Forscherin.

Wirkstoff stoppt Fresszellen
Parallele Versuche im Tiermodell zeigten die gleichen Resultate. So sammelten sich im Halsganglion von Mäusen mit Herzschwäche (Herzinsuffizienz) ebenfalls Fresszellen, die zum Untergang von Nervenzellen führten. Infolgedessen wurde die Zirbeldrüse nur noch schwach angeregt, bildete wenig Melatonin, was zu einem gestörten Tag-Nacht-Rhythmus der Tiere führte. 

„Aber wir haben im Tiermodell herausgefunden, wie man die Nervenzellen schützen kann“, erklärt Dr. Ziegler. „Wenn man im frühen Krankheitsstadium einen Makrophagen-Hemmstoff gezielt in das Halsganglion injiziert, gehen die Fresszellen zurück und die Melatoninproduktion normalisiert sich wieder.“ Die Hoffnung ist, basierend auf diesen Ergebnissen Medikamente zu entwickeln, um die Schlafstörungen, die mit einer Herzerkrankung einhergehen, dauerhaft zu kurieren.

Biomarker für Herzerkrankung?
Doch das ist noch nicht alles. Die insgesamt über rund fünf Jahre laufenden Untersuchungen hielten eine weitere Verblüffung für die Wissenschaftler bereit. „Wir konnten schon mit bloßem Auge sehen, dass die oberen Halsganglien bei den Herzkranken stark angeschwollen waren“, sagt Dr. Ziegler. Kann somit die Größe des oberen Halsganglions ein erster Hinweis auf eine Herzerkrankung sein? 

• Mit einem ganz normalen Ultraschall untersuchte das Team die Nervenknoten von Studienteilnehmern, die sie in ihrem Umfeld rekrutierten. 
• „Das Ergebnis war eindeutig“, betont die Münchener Preisträgerin. „Bei den herzkranken Personen waren die Ganglien deutlich vergrößert.“

Umfassende klinische Studie geplant

Das heißt, Dr. Ziegler und ihre Kollegen haben erstens einen möglichen Biomarker gefunden, der ein Indiz für eine Herzerkrankung und einer damit einhergehenden Schlafstörung sein kann. 

Zweitens haben sie eine Option entdeckt, die Melatoninproduktion bei Herzkranken anzukurbeln, indem frühzeitig und gezielt ein Wirkstoff in das Halsganglion von Betroffenen gespritzt wird, der die zerstörerischen Fresszellen ausschaltet. 

Die Nerven erholen sich, die Zirbeldrüse produziert wieder ausreichend Melatonin und der Schlaf normalisiert sich. 

Ist die Herzerkrankung fortgeschritten, lässt sich die Schlafstörung möglicherweise mit einem Melatonin-Medikament in bestimmter Dosierung beheben. 

Spannende Ansatzpunkte, die Dr. Ziegler und ihre Forschergruppe in einer umfassenden klinischen Studie eingehend untersuchen wollen. „Doch bis betroffene Patienten von unseren Ergebnissen profitieren können, dauert es noch viele Jahre.“

Literatur

(1) Ziegler et al., Immune-mediated denervation of the pineal gland underlies sleep disturbance in cardiac disease, Science 381, 285–290 (2023)

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Originalpublikation:

Ziegler KA, Ahles A, Dueck A, Esfandyari D, Pichler P, Weber K, Kotschi S, Bartelt A, Sinicina I, Graw M, Leonhardt H, Weckbach LT, Massberg S, Schifferer M, Simons M, Hoeher L, Luo J, Ertürk A, Schiattarella GG, Sassi Y, Misgeld T, Engelhardt S. Immune-mediated denervation of the pineal gland underlies sleep disturbance in cardiac disease. Science. 2023 Jul 21;381(6655):285-290. doi: 10.1126/science.abn6366. Epub 2023 Jul 20. PMID: 37471539.

StudienEinladung: Psychische Erkrankung: Bipolare Störung

Medizin am Abend Berlin Fazit: Künstlich ausgelöster Jet-Lag soll Aufschlüsse über psychische Erkrankung liefern

Mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Vorhaben „NIVIL“ 
erforschen Dresdner Ärzte, ob die Bipolare Störung durch „nicht-visuelle Licht Effekte“ moduliert wird.

Für diese Studie suchen die Wissenschaftler der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie Universitätsklinikums Carl Gustav Carus noch Teilnehmer. 

Der blaue Anteil des Lichts setzt auch nicht-visuelle Reize für innere Rhythmen wie den Schlaf-Wach-Rhythmus. Foto: Medizinische Fakultät der TU Dresden / Stephan Wiegand
 
Ausgangspunkt des Forschungsprojekts sind sogenannte „nicht visuelle“ Funktionen des Lichts. 

Diese umfassen zum Beispiel die Regulation von Wachheit und die Synchronisierung circadianer Rhythmen, also innerer Rhythmen wie dem Schlaf-Wach-Rhythmus.

• Die Bipolare Störung (manische-depressive Störung) ist mit einer Vielzahl saisonaler Besonderheiten und Besonderheiten der inneren Rhythmen verbunden. 
• Es wird vermutet, dass eine veränderte Wahrnehmung nicht-visueller Licht-Reize diese Besonderheiten erklären könnte.

Jeder Mensch hat einen eigenen inneren Rhythmus. 

Dieser ist – soweit derzeit bekannt ist – weitgehend genetisch festgelegt, also vererbt und nur unwesentlich beeinflussbar.

Jede Zelle enthält eine innere Uhr, die dominante sogenannte „Master-Clock“ befindet sich jedoch im Suprachiasmatischen Nukleus (SCN), einer kleinen Region im Hypothalamus des Gehirns.

Der stärkste Zeitgeber der „inneren Uhr“ ist Licht. 

Die „intrinsisch photosensitiven Ganglienzellen“ mit dem Pigment Melanopsin registrieren anhaltendes starkes Licht im blauen Spektrum und sind damit geeignet, die allgemeinen Lichtbedingungen, insbesondere Tageslicht, zu erkennen.

• Anders als die anderen Pigmente, die in Stäbchen und Zapfen enthalten sind, wird diese Information jedoch nicht-visuell verarbeitet; das heißt, es dient nicht der Erzeugung eines Bildes im Kopf. 

Vielmehr stimulieren die Melanopsin-haltigen Zellen direkt die „innere Uhr“ des Menschen. 

Durch das einfallende Licht wird der SCN also täglich justiert, um im Einklang mit der Außenwelt zu stehen. Bei weiten Reisen in ost-westlicher Himmelsrichtung kann diese Justierung einige Tage dauern; der sogenannte „Jet-Lag“ entsteht. Über das autonome Nervensystem und den Botenstoff Melatonin teilt der Suprachiasmatische Nukleus allen anderen Zellen im Körper die „aktuelle Uhrzeit“ mit und sorgt dafür, dass die Zellen synchron laufen.

Bipolare Störung, circadiane Rhythmen und Licht

Die Bipolare Störung ist eine psychiatrische Störung, die etwa 0,5 bis 1 Prozent der Bevölkerung betrifft und die sich durch den Wechsel von depressiven und manischen oder hypomanischen Episoden auszeichnet. 

Die Störung geht mit Besonderheiten der circadianen Rhythmik und des Ansprechens auf Licht einher.

Patienten mit einer Bipolaren Störung leiden häufiger an andauernden Schlafstörungen, brauchen länger um einzuschlafen und haben einen weniger kontinuierlichen Schlaf. 

Das Auftreten von Krankheitsepisoden weist in den meisten Ländern ein saisonales Muster mit Gipfeln im Frühjahr und (etwas weniger ausgeprägt) im Herbst auf.


Die Gesamtheit dieser Befunde legt den Schluss nahe, dass die Bipolare Störung mit Veränderungen –vermutliche einer Hypersensitivität – im System der nicht visuellen Lichtverarbeitung einhergeht.

Hintergrundinformationen zur Studie

In der Studie, die im Winter 2016/2017 durchgeführt wird, soll ermittelt werden, ob Patienten mit einer Bipolaren Störung eine veränderte Tendenz zur sogenannten Phasenverschiebung haben.

Die Phasenverschiebung tritt beispielsweise bei Reisen in ost-westlicher Richtung auf, kann aber auch künstlich erzeugt werden, wenn man am Abend oder früh am Morgen mehrere Stunden einer starken Lichtquelle ausgesetzt wird.  

• Da Patienten häufig die Erfahrung schildern, sich in ihrer Stimmung durch Ost-West Reisen deutlich verändert zu fühlen, wurde die Hypothese einer stärkeren Phasenverschiebung durch abendliche Lichtexposition formuliert.

Die Untersuchung der Probanden findet an drei aufeinanderfolgenden Abenden statt. 

Während am ersten Abend bei Dunkelheit serielle Blutentnahmen erfolgen, um den Anstieg der Melatonin-Ausschüttung zu messen, werden die Studienteilnehmer am zweiten Abend zwischen 21.00 bis 23.15 Uhr einfarbigem Licht ausgesetzt (Wellenlänge=480nm). 

Am dritten Abend erfolgt erneut die serielle Bestimmung von Melatonin-Werten, anhand derer die Verschiebung der Phase ermittelt werden kann. 

• Es ist geplant, circa 100 Probanden, davon 40 mit einer Bipolaren Störung, einzuschließen. Teilnehmer erhalten 150 Euro als Aufwandsentschädigung.

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