Ärzte Zeitung online, 26.01.2011

Blutdruckregler in der Leber wird allein durch Wassertrinken aktiviert

BERLIN-BUCH (eb). Seit 60 Jahren haben Wissenschafter danach gesucht. Jetzt sind Forscher aus Berlin und Hannover fündig geworden: Sie haben eine neue Gruppe von Sensoren entdeckt, die die Blutdruck- und Stoffwechselregulation steuern.

Blutdruckregler in der Leber wird allein durch Wassertrinken aktiviert

Blutdruckregulation durch Wassertrinken: Die Osmorezeptoren in der Leber registrieren das Absinken der Osmolalität unter den Sollwert und wandeln diese Information in ein elektrisches Signal um. Das löst dann ein Aktionspotential aus, welches den Nervenzellen in den sympathischen Ganglien signalisiert, den Blutdruck zu erhöhen.

© Dr. Stefan Lechner / MDC

Diese außerhalb des Gehirns nachgewiesene Schaltzentrale wird allein durch Wasseraufnahme aktiviert und führt bei kranken und älteren Menschen zur Erhöhung des Blutdrucks.

Die Sensoren entdeckt haben Dr. Stefan Lechner und Professor Gary R. Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) sowie Professor Friedrich C. Luft vom Zentrum für experimentelle und klinische Forschung in Berlin und Professor Jens Jordan von der Medizinischen Hochschule Hannover (Neuron 2011; 69 / 2: 332).

Vor mehr als zehn Jahren beobachtete Jordan eher zufällig mit Kollegen bei Patienten mit geschädigtem Nervensystem, dass sich der Blutdruck um bis zu 50 mmHg erhöhen kann, wenn diese in einem Zug einen halben Liter Leitungswasser tranken.

"Bei jungen Menschen, deren vegetatives Nervensystem durch Medikamente stimuliert wurde, löste Wassertrinken ebenfalls eine Blutdruckerhöhung aus", so Luft.

"Auch bei gesunden älteren Menschen setzte das Trinken von Leitungswasser einen Regler für den Blutdruck in Gang." Die beiden Kliniker holten sich Neurowissenschaftler des MDC mit ins Boot und starteten ein gemeinsames Forschungsprojekt.

Ein körpereigenes Maß für den Wasserhaushalt

Bereits seit 60 Jahren vermuten Wissenschaftler, dass es auch außerhalb des Gehirns eine Schaltzentrale zur Selbstregulation des Körpers geben muss.

Angeregt vor allem durch die Ergebnisse aktueller Studien suchten die Forscher in Berlin-Buch daher gezielt in Organen außerhalb des Zentralnervensystems nach Sensoren, die durch Wasseraufnahme erzeugte Veränderungen im Körper anzeigen und dadurch einen Regler aktivieren können, der in kranken und älteren Menschen den Blutdruck erhöht und bei gesunden, jüngeren Menschen den Stoffwechsel anregt.

"In diesem ganzen Prozess spielt die Osmolalität eine Schlüsselrolle", erklärt Lechner. "Sie ist das körpereigene Maß für den Wasserhaushalt. Und sie gibt an, wie viele Moleküle in einem Liter Flüssigkeit gelöst sind. Für jede Spezies existiert ein charakteristischer Sollwert für die Osmolalität, der stark vom unmittelbaren Lebensumfeld abhängt. Wir wollten nun wissen: Wie können Abweichungen der Osmolalität einen Regler aktivieren?"

Die Forscher beobachteten bei Mäusen, dass bestimmte Nervenzellen in der Leber aktiv auf Wasserzufuhr reagieren. Das von den Mäusen aufgenommene Wasser wird im Dünndarm resorbiert und gelangt über die Leber in das Blutsystem.

Durch die plötzliche Wasserzufuhr sinkt die Osmolalität in den Blutgefäßen der Leber unter ihren Sollwert. Diese Abweichung wird von Sensoren in der Leber, den Osmorezeptoren, registriert, wie die Forscher jetzt nachweisen konnten.

Sie stellten fest, dass diese Rezeptoren die Information in ein elektrisches Signal umwandeln, das dann wiederum einen Reflex auslöst und die Leberblutgefäße anregt, den Blutdruck zu erhöhen.

Ionenströme helfen bei Aufklärung des Mechanismus

Um die Aktivierung der Osmorezeptoren unter realistischen physiologischen Bedingungen zu analysieren, markierten die Wissenschaftler diese neue Gruppe von Osmorezeptoren in der Leber mit einem Farbstoff.

In ihren Experimenten konnten sie dadurch zeigen, dass nach Aufnahme von Wasser bereits kleinste Verschiebungen der Osmolalität im Blut, das durch die Leber fließt, Nervenfasern in der Leber aktivieren und Ionenströme fließen lassen.

Die Ionenströme ähnelten denen, die auch bei einem Ionenkanal gemessen werden, der sich sowohl im Zentralnervensystem als auch den inneren Organen - Herz, Leber, Niere, Hoden, Speicheldrüse - befindet. Dieser Ionenkanal mit dem Akronym TRPV4 reagiert sehr empfindlich auf Veränderungen und fungiert quasi als Osmorezeptor.

"Der Ionenkanal TRPV4 öffnet sich in wenigen hundert Millisekunden wie das Objektiv einer Kamera, um das elektrische Signal hindurchzulassen und dadurch einen Regler in Gang zu setzen", erläutert Dr. Stefan Lechner.

"Was uns nun interessierte war: ist es der Ionenkanal TRPV4 allein oder benötigt er noch andere Hilfsuntereinheiten und wie funktioniert das Ganze mechanistisch?"

Um die Rolle und die Funktion des TRPV4 in diesem Regulationsprozess aufzuklären, benutzten die Forscher in weiteren Experimenten Mäuse, in denen das Gen für den Ionenkanal TRPV4 ausgeschaltet wurde.

Nachdem sie diesen Knock-out-Mäusen Wasser zu trinken gegeben hatten, konnten sie keine Aktivierung der Osmorezeptoren in der Leber beobachten. Es flossen auch keine Ionenströme und es wurde demzufolge auch kein Reflex ausgelöst.

Die Forscher schlussfolgerten, dass die durch Wasseraufnahme hervorgerufene Erhöhung des Blutdrucks an das Vorhandensein des TRPV4 Ionenkanals gebunden sein muss.

Hoffnung auf neue Therapiemöglichkeiten

"Wir können jetzt die Eigenschaften einer ganz neuen Gruppe von Osmorezeptoren in der Leber auf molekularer Ebene beschreiben, die bei Menschen möglicherweise den ‚verlängerten Arm‘ eines sehr wichtigen regulierenden Reflexes bilden", sagt Lewin.

"Die Forschungsergebnisse verbessern nicht nur unser Verständnis für die physiologische Rolle der Osmorezeptoren bei der Steuerung des Blutdrucks, des Stoffwechsels und der osmolalen Selbstregulation, sondern könnten langfristig auch zu neuen therapeutischen Ansätzen für die Behandlung von Erkrankungen führen, deren Ursache das fehlende Gen für das TRPV4-Kanalprotein ist."

"Die Wirkung des Wassertrinkens bei der Blutdruckregulation zeigt im Klinikalltag bereits therapeutische Konsequenzen", ergänzt Jordan.

"Wir lassen Patienten, die aufgrund von Störungen der Blutdruckregulation im Stehen Ohnmachtsanfälle erleiden, gezielt Wasser trinken. So lindern wir die Symptome und senken gleichzeitig den Medikamenteneinsatz. Auch gesunde Menschen können bei langem Stehen oder anderen Belastungen, wie Blutspenden, Ohnmachtsanfälle erleiden, die in vielen Fällen durch Wassertrinken vermeidbar wären. Unser ‚langer Atem‘ bei der Erforschung der osmolalen Selbstregulation über ein Jahrzehnt hat sich auf jeden Fall gelohnt!"

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