Update (Teil 4): Schlaf und LCS



Torsten Liem

Xie et al. [23] konnten zeigen, dass eine Funktion des LCS darin besteht, das Gehirn von Stoffwechselmetaboliten aus dem interstitiellen Raum zu reinigen. Das Forscherteam fand anhand von Versuchen an Mäusen heraus, dass der Anteil des interstitiellen Raums im Wachzustand nur 14% des Gehirnvolumens beträgt, sich im natürlichen Schlaf (im Gegensatz zur Narkose) jedoch auf 60% erhöht. Im Wachzustand zirkuliert der LCS eher nur an der Oberfläche, während er sich im Schlaf tief in das Gewebe ausdehnt. Durch die Gabe von adrenergen Rezeptorantagonisten auf die Oberfläche des schlafenden Gehirns konnte eine Konstriktion des interstitiellen Raums und der damit verbundenen Restriktion des LCS-Flusses imitiert werden.

Der Schlaf als bedeutender chronobiologischer Faktor in der osteopathischen Behandlung wurde bereits von Liem und Moser diskutiert [24]. Die Studie von Xie et al. wies auf die besondere Bedeutung des Schlafes für die Drainageprozesse des Gehirns hin [23]. Durch das Anschwellen des interstitiellen Raumes und den damit verbundenen Anstieg des LCS-Flusses während des Schlafes wird das Gehirn vor allem von β-Amyloid gereinigt, einem Peptid, welches sich im Wachzustand angesammelt hat und zu tun hat mit dem Fortschreiten der Alzheimer-Demenz und weiteren neurodegenerativen Erkrankungen. Neben dem β-Amyloid spielt wohl auch Adenosin, ein Metabolit mit neuronaler und glialer Aktivität, eine Rolle als schlaff örderndes Molekül. Auch bei nur kurzem Schlaf kann eine gesteigerte Konzentration von Adenosin weggespült werden. Somit wird die immense Bedeutung des Schlafes für die Gehirnhomöostase verdeutlicht. Herculano-Houzel (2013) spekuliert, dass größere Gehirne ein relativ größeres Volumen von interstitiellem Raum auf weisen, der als Puff er für die Akkumulation von schlaff ördernden Molekülen dienen könnte, sodass größere Gehirne weniger Schlaf benötigen würden als kleinere Gehirne [25].

Bei neurologischen Verletzungen wie Trauma, Blutungen und Ischämie ist die Ausprägung des Aquaporin 4 (AQP-4) chaotisch im Gegensatz zum normalen Zustand der AQP-4-Aktivität. Dadurch ist die Clearance gestört, β-Amyloid und andere Aggregate können sich leichter ablagern, wodurch neurodegenerative Erkrankungen begünstigt werden [26].

Iliff et al. [27] stellten die Hypothese auf, dass eine Überansammlung von bestimmten Proteinen, wie sie bei Alzheimer-, Huntington- und anderen neurodegenerativen Erkrankungen wiederzufinden sind, auf ein fehlerhaft es „glymphatisches System“ zurückzuführen sein können. Dies wird allerdings kontrovers diskutiert.


[1] Bergsneider M. Evolving concepts of cerebrospinal fluid. Neurosurg Clin N Am 2001; 36: 631–638
[2] Johanson CE, Duncan JAr, Klinge PM, Brinker T, Stopa EG, Silverberg GD. Multiplicity of cerebrospinal fl uid functions: new challenges in health and disease. Cereb Fluid Res 2008; 5:10
[3] Miyajima M, Arai H. Evaluation of the Production and Absorption of Cerebrospinal Fluid. Neurol Medico-chir 2015; 55(8): 647–656
[4] Aspelund A, Antila S, Proulx ST, et al. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fl uid and macromolecules. J Exp Med 2015; 212: 991–999.
[5] Carare RO, Hawkes CA, Jeff rey M, Kalaria RN, Weller RO. Review: cerebral amyloid angiopathy, prion angiopathy, CADASIL and the spectrum of protein elimination failure angiopathies (PEFA) in neurodegenerative disease with a focus on therapy. Neuropathol Appl Neurobiol 2013; 39: 593–611
[6] Johnston M, Zakharov A, Papaiconomou C, et al. Evidence of connections between cerebrospinal fl uid and nasal lymphatic vessels in humans, non-human primates and other mammalian species. Cereb Fluid Res 2004; 1: 2–15
[7] Cserr HF, Harling-Berg CJ, Knopf PM. Drainage of brain extracellular fl uid into blood and deep cervical lymph and its immunological significance. Brain Pathol 1992; 2: 269–276
[8] Kida S, Pantazis A, Weller RO. CSF drains directly from the subarachnoid space into nasal lymphatics in the rat. Anatomy, histology and immunological signifi cance. Neuropathol Appl Neurobiol 1993; 19: 480–488
[9] Louveau A, Smirnov I, Keyes TJ, et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature 2015; 523: 337–341.
[10] Engelhardt B, Carare RO, Bechmann I, et al. Vascular, glial, and lymphatic immune gateways of the central nervous system. Acta Neuropathol 2016; 132:317–338
[11] Hatterer E, Davoust N, Didier-Bazes et al. How to drain without lymphatics? Dendritic cells migrate from the cerebrospinal fl uid to the B-cell follicles of cervical lymph nodes. Blood 2006; 107: 806–812
[12] Hatterer E, Touret M, Belin MF, Honnorat J, Nataf S. Cerebrospinal fl uid dendritic cells infi ltrate the brain parenchyma and target the cervical lymph nodes under neuroinfl ammatory conditions. PLoS One 2008; 3: e3321
[13] Goldmann J, Kwidzinski E, Brandt C, et al. T cells traffi c from brain to cervical lymph nodes via the cribroid plate and the nasal mucosa. J Leukoc Biol 2006; 80: 797–801
[14] Kaminski M, Bechmann I, Pohland M et al. Migration of monocytes aft er intracerebral injection at entorhinal cortex lesion site. J Leukoc Biol 2012; 92: 31–39
[15] Oehmichen M, Gruninger H, Wietholter H, Gencic M. Lymphatic effl ux of intracerebrally injected cells. Acta Neuropathol 1979; 45: 61–65
[16] Kiviniemi V, Wang X, Korhonen V, Keinanen T, Tuovinen T, Autio J, LeVan P, Keilholz S, Zang YF, Hennig J, Nedergaard M. Ultra-fast magnetic resonance encephalography of physiological brain activity – Glymphatic pulsation mechanisms? J Cereb Blood Flow Metab 2016; 36 (6): 1033–1045
[17] Liem T. Kraniosakrale Osteopathie. Die Traube-Hering-Mayer-Oszillation und der kraniale rhythmische Impuls (CRI) nach Nelson, Glonek, Sergueff . Stuttgart: Haug 2010
[18] Nelson KE, Sergueef N, Glonek T. Recording the rate of the cranial rhythmic impulse. J Am Osteopath Assoc 2006; 106 (6): 337–341
[19] Yamada S. Cerebrospinal fl uid physiology: visualization of cerebrospinal fl uid dynamics using the magnetic resonance imaging Time-Spatial Inversion Pulse method. Croat Med J 2014; 55 (4): 337–346
[20] Bechter K, Schmitz B. Cerebrospinal fluid outflow along lumbar nerves and possible relevance for pain research: case report and review. Croat Med J 2014; 55 (4): 399–404
[21] Liem T Osteopathic Treatment of the Dura. In: Liem T, Tozzi P, Chila A. Fascia in the Osteopathic Field. Handspring, Edinburgh, 2017: 539- 550
[22] Kao CC. Letter to the editor: A proposed new function of the cerebrospinal fl uid. Clinical Anatomy 2015; doi: 10.1002/ca.22578
[23] Xie L, Kang H, Xu Q, et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science 2013; 342(6156): 373–377
[24] Liem T, Moser M. Biologische Rhythmen und ihre Bedeutung für die Osteopathie. Osteop Med 2016; 17(1): 22–26
[25] Herculano-Houzel S. Sleep it out. Science 2013; 342: 316f
[26] Hui FK. Clearing your mind: a glymphatic system? World Neurosurg 2015; 83 (5): 715–723
[27] Iliff JJ, Wang M, Lia Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, Benveniste H, Vates GE, Deane R, Goldman SA, Nagelhus EA, Nedergaard M. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β. Science Translational Med 2012; 4 (147): 147ra111
[28] Levy D, Kainz V, Burstein R, Strassman AM. Mast cell degranulation distinctly activates trigemino-cervical and lumbosacral pain pathways and elicits widespread tactile pain hypersensitivity. Brain Behav Immun 2012; 26: 311–317
[29] Agnati LF, Guidolin D, Guescini M, Genedani S, Fuxe K. Understanding wiring and volume transmission. Brain Res Rev 2010; 64: 137–159
[30] Fuxe K, Borroto-Escuela DO, Tarakanov A, Romero-Fernandez W, Manger P, Rivera A et al. Understanding the balance and integration of volume and synaptic transmission. Relevance for psychiatry. Neurol Psychiat Brain Res 2013; 19: 141–158
[31] Abbott NJ. Evidence for bulk fl ow of brain interstitial fl uid: signifi cance for physiology and pathology. Neurochem Int 2004; 45: 545–552
[32] Abbott NJ. Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. J Inherit Metab Dis 2013; 36: 437–449
[33] Carare RO, Bernardes-Silva M, Newman TA, et al. Solutes, but not cells, drain from the brain parenchyma along basement membranes of capillaries and arteries: signifi cance for cerebral amyloid angiopathy and neuroimmunology. Neuropathol Appl Neurobiol 2008; 34: 131–144
[34] Hawkes CA, Hartig W, Kacza J, Schliebs R, Weller RO, Nicoll JA, Carare RO. Perivascular drainage of solutes is impaired in the ageing mouse brain and in the presence of cerebral amyloid angiopathy. Acta Neuropathol 2011; 121: 431–443
[35] Hawkes CA, Gentleman SM, Nicoll JA, Carare RO. Prenatal high-fat diet alters the cerebrovasculature and clearance of beta-amyloid in adult off spring. J Pathol 2015; 235: 619–631
[36] Schley D, Carare-Nnadi R, Please CP, Perry VH, Weller RO. Mechanisms to explain the reverse perivascular transport of solutes out of the brain. J Th eor Biol 2006; 238: 962–974
[37] Sharp MK, Diem AK, Weller RO, Carare RO. Peristalsis with oscillating fl ow resistance: a mechanism for periarterial clearance of amyloid beta from the brain. Ann Biomed Eng. 2016; 44(5): 1553–65
[38] Weller RO, Hawkes CA, Carare RO, Hardy J. Does the diff erence between PART and Alzheimer’s disease lie in the age-related changes in cerebral arteries that trigger the accumulation of Abeta and propagation of tau? Acta Neuropathol 2015; 129: 763–766
[39] Hughes TM, Craft S, Lopez OL. Review of the potential role of arterial stiff ness in the pathogenesis of Alzheimer’s disease. Neurodegener Dis Manag 2015; 5: 121–135
[40] Arbel-Ornath M, Hudry E, Eikermann-Haerter K et al. Interstitial fl uid drainage is impaired in ischemic stroke and Alzheimer’s disease mouse models. Acta Neuropathol 2013; 126: 353–364

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