Das Herz arbeitet nicht vollständig aus eigener Kraft. Zwei kleine Nervenknoten, jeweils einer auf jeder Seite des unteren Halses, steuern die Signale, die seinen Rhythmus beschleunigen oder verlangsamen.
Bislang ging man stets davon aus, dass Bewegung beide Nervenknoten auf die gleiche Weise beeinflusst. Neue Daten zeichnen jedoch ein anderes Bild.
Mehrwöchiges moderates Training führte links und rechts zu deutlich unterschiedlichen strukturellen Veränderungen. Die Daten wichen so stark voneinander ab, dass eine Seite am Ende viermal so viele Neuronen aufwies wie die andere.
Der Autopilot des Herzens
Der Körper hält den Herzschlag ohne bewusste Steuerung in Gang. Ein kleines Paar von Nervenknoten im unteren Hals- und oberen Brustbereich wird als Stellatumganglien bezeichnet.
Sie helfen dabei, diesen automatischen Rhythmus zu regulieren, und beschleunigen das Herz bei Stress, körperlicher Belastung oder plötzlicher Alarmreaktion.
Ein Team der University of Bristol unter Leitung von Dr. A. Augusto Coppi ließ Ratten zehn Wochen lang ein moderates aerobes Laufbandtraining absolvieren.
Anschließend verglichen die Forschenden die trainierten Tiere mittels 3D-Bildgebung mit untrainierten Ratten.
Eine detaillierte 3D-Untersuchung der Ganglien nach dem Training war vor dieser Studie noch nicht veröffentlicht worden.
Die Ergebnisse widerlegen die langjährige Annahme, dass sich das Nervensystem durch Bewegung auf beiden Körperseiten gleichmäßig anpasst.
Eine ungleichmäßige Reaktion der Stellatumganglien
Bei den trainierten Ratten enthielt das rechte Stellatumganglion letztlich etwa viermal so viele Neuronen wie das linke.
Bei untrainierten Tieren bestand kein vergleichbarer Unterschied. Die Asymmetrie trat erst nach dem Lauftraining auf. Sie entstand also allein als Reaktion auf die Bewegung und war kein bereits vorhandenes Merkmal.
Unter Neuroplastizität versteht man den Prozess, bei dem sich Nervengewebe selbst umstrukturiert. Er ist seit Langem im Gehirn erforscht, nicht jedoch im Steuerkreis des Herzens.
Frühere Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass aerobes Training die Ruheherzfrequenz senkt und die Schwankungen von Herzschlag zu Herzschlag ausgleicht.
Eine Studie mit älteren trainierten Athletinnen und Athleten ergab beispielsweise eine deutlich höhere Herzfrequenzvariabilität als bei untrainierten Vergleichspersonen.
Keines dieser früheren Ergebnisse deutete darauf hin, dass sich eine Körperseite anders entwickeln könnte als die andere. Die Daten aus Bristol stellen diese Vorstellung nun infrage.
Zellen wuchsen, Zellen schrumpften
Auf zellulärer Ebene verliefen die Veränderungen auf den beiden Seiten in entgegengesetzte Richtungen.
Die Neuronen im linken Ganglion wurden größer und erreichten beinahe das Doppelte ihres vorherigen Volumens. Rechts geschah das Gegenteil: Dort schrumpften die Neuronen.
Nach dem Training nahm das Gesamtvolumen beider Nervenknoten ab, auf der rechten Seite jedoch stärker.
Die Neuronen auf der rechten Seite waren dichter in einem kleineren Ganglion angeordnet und jeweils etwas kleiner. Die linken Neuronen waren dagegen weniger zahlreich, aber größer.
Derartige gegensätzliche, allein durch Bewegung ausgelöste Strukturveränderungen widersprechen den üblichen Erwartungen.
Vor dieser Untersuchung hatte niemand dokumentiert, dass Training die zwei Seiten eines kardialen Nervenknotens zu spiegelbildlichen Veränderungen veranlasst.
Ein klinisches Muster
Diese links-rechts-Asymmetrie ist mehr als nur eine wissenschaftliche Besonderheit. Ärztinnen und Ärzte greifen bei einigen schweren Herzerkrankungen bereits gezielt an den Stellatumganglien an.
Nervenblockaden und chirurgische Eingriffe dämpfen hartnäckige Herzrhythmusstörungen und starke Brustschmerzen, indem sie die Nervenaktivität in diesen Nervenknoten verringern.
Dieselben Verfahren werden mitunter auch beim Broken-Heart-Syndrom eingesetzt, einer vorübergehenden Form der Herzschwäche, die durch einen schweren emotionalen oder körperlichen Schock ausgelöst wird.
Der Dimmer des Herzens
Eine Übersichtsarbeit zu Stellatumganglion-Blockaden bei Patientinnen und Patienten mit medikamentenresistenten Herzrhythmusstörungen zeigte, dass der Eingriff Rhythmusstörungen für ein bis drei Tage verringerte.
In den meisten veröffentlichten Fällen wurde die linke Seite behandelt, basierend auf der historischen Annahme, sie sei für die Herzsteuerung dominanter.
„Diese Nervenknoten funktionieren wie der Dimmer des Herzens, und wir haben gezeigt, dass regelmäßige, moderate Bewegung diesen Dimmer auf eine seitenspezifische Weise umgestaltet“, sagte Coppi.
Das Muster könnte Ärztinnen und Ärzten eines Tages helfen, präziser zu bestimmen, auf welche Seite ein Eingriff abzielen sollte.
Bedeutung für den Menschen
Die Untersuchung wurde an Ratten durchgeführt, und Coppi hat die Grenzen der Studie klar benannt. Ob diese asymmetrische Umgestaltung auch bei größeren Tieren oder Menschen auftritt, ist weiterhin ungeklärt.
Künftige Studien sollen die strukturellen Veränderungen mit funktionellen Folgen verknüpfen.
Dabei geht es um die Frage, ob die höhere Neuronenzahl auf der rechten Seite und die Zellvergrößerung auf der linken Seite messbare Unterschiede im Verhalten des Herzens in Ruhe und unter Belastung verursachen.
Das Team wird dieses Muster außerdem bei größeren Tieren und Menschen untersuchen, mithilfe nicht invasiver Verfahren, die die Nervensignale des Herzens ohne Operation erfassen.
Sollte sich die Asymmetrie in menschlichem Gewebe bestätigen, reichen die Folgen über die Bewegungsphysiologie hinaus.
Ein neu verschalteter Ausgangszustand
Jahrelang nahm das Fachgebiet an, dass Bewegung die Nervenverschaltung des Herzens auf beiden Seiten gleich beeinflusst.
Die neuen Daten zeigen das Gegenteil. Aerobes Training scheint die zwei Nervenknoten in entgegengesetzte Richtungen zu verändern: Rechts entstehen mehr Neuronen, links werden sie größer.
Dieser Befund könnte für Ärztinnen und Ärzte bedeutsam sein, die Erkrankungen behandeln, bei denen Nerven übermäßig aktiv sind.
Nervenbezogene Eingriffe unterscheiden sich bereits heute in ihrer Wirksamkeit, abhängig davon, welche Seite behandelt wird. Die Studie legt nahe, dass es für diesen Unterschied einen biologischen Grund gibt.
Eine Arbeit zur Rolle von Nervensignal-Schüben beim Broken-Heart-Syndrom verdeutlicht, was passieren kann, wenn solche Signale ein gesundes Herz überfordern. Die Bristol-Studie benennt etwas, das das Fachgebiet zuvor nicht beobachtet hatte.
Bedeutung der Bewegung
Bewegung scheint die Nerven der Herzsteuerung asymmetrisch neu zu verschalten: mit mehr Neuronen rechts und größeren Neuronen links.
Das könnte Klinikerinnen und Klinikern eine weitere Variable bieten, um Behandlungen von Herzrhythmusstörungen und stressbedingten Herzerkrankungen gezielter anzupassen.
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