Abfall im Gehirn? Über Gehirn-Reinigung und Migräne-Attacken

Abfall im Gehirn? Über Gehirn-Reinigung und Migräne-Attacken

Damit unser Gehirn gesund funktionieren kann, muss es regelmäßig gereinigt werden. Bei der anspruchsvollen Arbeit, die es rund um die Uhr leistet, fallen unterschiedliche Abfallstoffe an, und diese müssen immer wieder beseitigt werden, damit das komplexe Organ seine unterschiedlichen Funktionen gut erfüllen kann. In anderen Teilen unseres Körpers ist das sogenannte ‚Lymphsystem‘ dafür zuständig, dass verschiedene Abfallstoffe, die bei den vielfältigen Prozessen, die sich in unserem Organismus vollziehen, entstehen, ihren Weg aus dem Körper finden. Unser Gehirn aber ist vom Lymphsystem nicht umfasst, und so gab es in der internationalen Forschung lange keine schlüssige Antwort darauf, wie seine Reinigung funktionieren könnte. Dass gerade im Gehirn ein besonderer Bedarf für Aufräumarbeiten besteht, galt dabei als unbestritten. Denn unser Denkorgan hat eine außerordentlich hohe Stoffwechselaktivität, bei der entsprechend viel Abfall anfällt, und seine Nervenzellen sind gegenüber solchen Stoffen besonders empfindlich.

Entsprechend war die Entdeckung des spezifischen Reinigungsmechanismus des Gehirns eine der bedeutendsten Forschungserkenntnisse der jüngeren Hirnforschung. Im Jahre 2012 beschrieben die dänisch-amerikanische Wissenschaftlerin Maiken Nedergaard und ihr Team erstmals das sogenannte ‚Glymphatische System‘, das in Zusammenarbeit mit dem Lymphsystem des restlichen Körpers dafür sorgt, dass auch das Gehirn regelmäßig und nachhaltig gereinigt wird. (Siehe diesen Artikel zur Beschreibung des Glymphatischen Systems und seiner Aufgaben.) Diese bahnbrechende Erkenntnis zog ein reges Forschungsinteresse auf der ganzen Welt nach sich, seitdem sind zahlreiche Publikationen zu unterschiedlichen Aspekten dieses spannenden Systems erschienen.

Was treibt unsere Hirnreinigung an?

Eine Frage, die die Forschung seit jeher beschäftigt, ist, wie die Gehirnreinigung über das Glymphatische System eigentlich genau gesteuert und angetrieben wird. Man entdeckte, dass eine wellenartige Pulsation der Gefäßwände im Gehirn die Flüssigkeit im Glymphatischen System voranbringt: Der Raum um die Gefäße herum, in dem diese Flüssigkeit pulsiert (der sogenannte ‚peri-vaskuläre Raum‘, engl.: ‚perivascular space‘/PVS), weitet und verengt sich parallel zur Pulsation der Blutgefäße und sorgt so für eine effektive und zielgerichtete Bewegung der Reinigungs-Lösung.

Schon bald nach der Entdeckung dieses Antriebs-Mechanismus entstand Interesse an der Frage, ob die Hirnreinigung unter bestimmten Umständen beeinträchtigt sein könnte, und was dafür verantwortlich sei. Aus der Alzheimer-Forschung hatte man Hinweise darauf, dass so eine Reinigung vermutlich nicht rückstandslos alles entsorgen kann, was an Abfallstoffen im Gehirn anfällt: Die wiederholte Beobachtung der Ablagerung von sogenannten ‚Plaques‘, die mit der Entwicklung von Demenz in Zusammenhang gebracht werden, deutete darauf hin, dass die Müll-Entsorgung im Gehirn vielleicht nicht immer perfekte Arbeit leistet.

Das Glymphatische System und die Migräne

An dieser Stelle ergab sich die nächste Frage, nämlich, ob die natürlichen Grenzen der Hirnreinigung auch mit dem Auftreten von Kopfschmerzerkrankungen wie der Migräne in Verbindung stehen könnten. Dass es bei einer Migräneattacke im Gehirn zu bestimmten Erregungswellen kommt, die sich über die Großhirnareale ausbreiten (die sogenannte ‚cortical spreading depression‘/CSD), konnte in der Migräneforschung inzwischen als gesichert gelten (siehe dazu diesen Artikel), und man wusste, dass während dieser Erregungswellen die Gefahr von Durchblutungsstörungen im Gehirn bis hin zum Schlaganfall erhöht ist. Es war also mit starken Auswirkungen auf die Blutgefäße zu rechnen, und vor diesem Hintergrund erschien es vorstellbar, dass sich dies auch auf das empfindliche Zusammenspiel der Kräfte auswirken könnte, die beim Reinigungsprozess über das Glymphatische System am Werk sind.

Alles fließt – oder doch nicht?

Das genaue Geschehen der cortical spreading depression und ihren möglichen Zusammenhang mit der Migräne nahm dann eine Arbeitsgruppe an der Harvard-Medical School im US-amerikanischen Boston in den Fokus ihrer Forschung. Mithilfe raffinierter Methoden konnten sie bei Labormäusen den peri-vaskulären Raum unmittelbar sichtbar machen und verfolgen, wie er sich während einer cortical spreading depression-Erregungswelle verändert. Es zeigte sich, dass sich der Raum, in dem sich die Reinigungsflüssigkeit bewegt, verengte und dadurch der Fluss stark eingeschränkt wurde. Die Beobachtungen konnten mittels ausgefeilter Messmethoden, sogenannter ‚Feldpotenziale‘, direkt im Gehirngewebe untermauert werden.

Die Wissenschaftler:innen folgerten aus den Befunden: Zweifellos konnte das Glymphatische System während der Ausbreitung einer cortical spreading depression-Erregungswelle und der Beeinträchtigung des Flusses seine angestammte Reinigungsfunktion nicht ausüben. Bei den Versuchstieren simulierte Migräne-Attacken führten zur Störung der normalen Funktionen, und zwar sowohl bei der Durchblutung der betroffenen Hirnregionen als auch bei der Entsorgung von Gift- und Abfallstoffen. Wenn man diese Beobachtung auf menschliche Migräne-Patient:innen überträgt, ergibt sich die Hypothese, dass es – je nach Häufigkeit und Dauer der Attacken – zu Schäden oder zumindest erheblichen Belastungen durch Schadstoffe aus dem Stoffwechsel der Betroffenen kommen könnte.

Radikale und Peptide: Rückstände mit Folgen

Wenn man sich genauer ansieht, welche der vielen Stoffwechsel-Abfallprodukte, die in Verdacht stehen, bei einer gestörten Hirnreinigung vom Glymphatischen System nicht rückstandslos entfernt zu werden, eine besondere Rolle bei der Entstehung von Migräne-Attacken spielen könnten, kommen insbesondere zwei ‚Kandidaten‘ in Betracht.

Zum einen sind bei der Funktionalität unseres Nervengewebes bestimmte Sauerstoff-Formen von großer Bedeutung: Durch die hohe Stoffwechselaktivität unseres Gehirns entstehen laufend und in großer Zahl sogenannte ‚Sauerstoff-Radikale‘ bzw. ‚reactive oxygen species‘, gleichzeitig ist das Nervengewebe gegenüber diesen Stoffen besonders empfindlich. Werden sie nicht zuverlässig entfernt, sammeln sie sich an, und dies verursacht die Aktivierung von Immunzellen im Gehirn (sogenannten ‚Microglia‘), die daraufhin bestimmte Botenstoffe herstellen, welche entzündungsfördernd wirken. Ein Überschuss von reactive oxygen species kann zusammen mit diesen Botenstoffen das Absterben von Nervenzellen auslösen. Am Ende dieser Entwicklung kommt es zu entzündlichen Prozessen im Gehirn, die schon länger von vielen Forschenden mit der Entstehung von Migräne in Verbindung gebracht werden. Entzündungsfördernde Botenstoffe können außerdem die Schmerzwahrnehmung erheblich verstärken und sogenannte Schmerzrezeptoren aktivieren. So könnte es dieser Annahme zufolge zur Verschlimmerung einer Migräne kommen.

Der zweite ‚Kandidat‘ ist das ‚calcitonin gene-related peptide‘, kurz ‚CGRP‘ genannt, das schon länger die Blicke der Wissenschaftler:innen auf sich zieht. CGRP ist ein eiweißähnlicher Stoff, der im Organismus eigentlich regulatorische Funktionen ausübt, aber seit einiger Zeit auch für die Entstehung von Migräne-Attacken mitverantwortlich gemacht wird. Auch für dieses Molekül gilt, dass es zuverlässig durch das Glymphatische System aus dem Gehirngewebe entfernt werden muss. Funktioniert dies nicht, dann sammelt sich CGRP besonders in der Nähe der Hirnhäute an. Dieser Vorgang wird unter Wissenschaftler:innen ebenfalls als Auslöser von Migräne-Attacken diskutiert.

Welche Rolle spielt der Schlaf?

Für das zuverlässige Funktionieren des Glymphatischen Systems ist ausreichender und guter Schlaf von großer Bedeutung. In der Tiefschlaf-Phase ist die Reinigung besonders effektiv, unsere Hirngesundheit ist also wesentlich davon abhängig, dass wir genug Tiefschlaf bekommen. Ist unser Schlaf gestört, kommt es zur Ansammlung von Botenstoffen, Reizübertragungs-Molekülen und entzündungsfördernden Stoffen, von denen man weiß, dass sie im Migränegeschehen eine ungute Rolle spielen.

Das Fatale dabei: Kopfschmerzen beeinträchtigen wiederum selbst den Schlaf der Betroffenen, und so kann ein verhängnisvoller Teufelskreis aus zunehmenden Migräne-Attacken und ernsten Schlafproblemen entstehen. In zahlreichen Studien berichten Betroffene, dass ihre Migräne die Schlafqualität merklich verschlechtert. Dies führe vor allem zu morgendlichen Attacken, die also in zeitlicher Nähe zu einer möglichen nächtlichen Funktionsstörung des Glymphatischen Systems stehen.

Solche Studien sind zwar mit Vorsicht zu interpretieren, weil sie schwer zu reproduzieren sind und meist nur eine kleine Teilnehmendenzahl betrachtet wird. Für eine eindeutige Zuordnung sämtlicher genauer Vorgänge und Verursachungszusammenhänge werden noch einige Forschungsanstrengungen vonnöten sein. Aber es scheint sich zunehmend ein enger Zusammenhang zwischen Schlaf, Glymphatischem System und Migräne in der Forschung abzuzeichnen, wenn man als Maß die Zahl der Publikationen nimmt, die als Resultat einer Gesamtschau immer wieder auf diese Konstellation kommen.

Schlaf und Migräne: Was man beachten muss

Die nächtliche Gehirnreinigung ist für unser Gehirn wirkliche Arbeit. Dazu braucht es genügend Zeit, aber auch Energie. Wer nicht genügend und nicht erholsam schläft, gibt dem Gehirn nicht genug Zeit für die wichtigen Reinigungsarbeiten. Wer wiederum zu lange schläft, beansprucht sein Gehirn, ohne rechtzeitig die Energiespeicher wieder auffüllen zu können. So ein Energiedefizit ist ein typischer Auslöser für Migräne-Attacke.

Betroffene sollten versuchen, jeden Tag möglichst zu den gleichen Zeiten ins Bett zu gehen und aufzustehen – auch am Wochenende. Ein gleichmäßiger Schlaf-Rhythmus ist für Menschen mit Migräne besonders wichtig. Wichtig ist außerdem die ‚Schlafhygiene‘: Wer gut in einen erholsamen Schlaf finden will, muss schon vor dem Einschlafen zur Ruhe kommen. Eine bildschirmfreie Zeit ist empfehlenswert. Wer schwer ‚runterfahren‘ kann, kann ausprobieren, vor dem Zubettgehen eine Entspannungsübung zu machen. In der Kopfschmerzprävention hat sich die ‚Progressive Muskelrelaxation‘ nach Jacobson besonders bewährt (sie findet sich in der App oder hier). Am nächsten Morgen sollte man rasch nach dem Aufstehen ein nahrhaftes Frühstück zu sich nehmen. Nach seiner nächtlichen Arbeit braucht unser Gehirn dringend neue Energie, um den Tag über gesund funktionieren zu können.

Veröffentlicht: März 2026