Schlaflosigkeit, Stimmungsstörungen, Angstzustände, Melancholie, Depression, MUS, Panikattacken

Zirkadianer Rhythmus der HPA-Achse und Stressfaktoren

Der physiologische zirkadiane Rhythmus der HPA-Achse wird grundsätzlich auf der Ebene des Hypothalamus reguliert [7], und zwar durch die Region des suprachiasmatischen Kerns (SCN, SupraChiasmatic Nucleus), der unmittelbar über dem Chiasma opticum liegt und über den retinohypothalamischen Trakt mit den Netzhäuten verbunden ist. Diese Region ist mit dem paraventrikulären Nukleus (PVN, ParaVentricular Nucleus) verbunden, dem Hauptort der CRH-Synthese (Corticotropin Releasing Hormon). CRH-Rezeptoren in der Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen) steuern die Synthese und Freisetzung von ACTH (AdrenoCorticoTropic Hormone bzw. Corticotropin) in die Blutbahn. ACTH wirkt auf die Membranrezeptoren der Nebennierenrindenzellen und stimuliert die Produktion mehrerer Hormone, vorwiegend Cortisol (sowie andere Glucocorticoide, Mineralocorticoide, Dehydroepiandrosteron und Sexualhormone) [HPA axis index - BIA-ACC].

Abbildung 1: Schema der Interaktionen der HPA-Achse

Im Gehirn hat Cortisol eine hohe Affinität zur Bindung an Mineralocorticoid-Rezeptoren (MC) im Hippocampus, während im Hypothalamus, in der Hypophyse und in anderen Hirnbereichen eine geringere Affinität zur Bindung von Cortisol an Glucocorticoid-Rezeptoren (GC) besteht. Die Art der Rezeptoren, die an der Cortisol-Bindung beteiligt sind, ist ein Faktor, der direkt an der Aufrechterhaltung des zirkadianen Rhythmus der CRH-Freisetzung beteiligt ist: Bindungen an Mineralocorticoid-Rezeptoren überwiegen früh in der Nacht (während der Absenkungsphase des Cortisolspiegels), während Bindungen an Glucocorticoid-Rezeptoren (sowohl im Hypothalamus als auch im Hippocampus) überwiegend in der Akrophase des Cortisolspiegels besetzt sind, was die hemmende Wirkung von Cortisol auf die CRH- und folglich ACTH-Sekretion erhöht.

Abbildung 2: Physiologischer zirkadianer Rhythmus von Cortisol

Ein mögliches Problem im Zusammenhang mit einer übermäßigen Cortisol-Konzentration ist die Aktivierung von Glucocorticoid-Rezeptoren in der Amygdala [1,2,7] (was eine ähnliche Reaktion hervorruft wie bei übermäßigem emotionalem Stress), die genau dann auftritt, wenn der Cortisolspiegel so hoch ist, dass er die Rezeptoren im Hippocampus und Hypothalamus bereits in gewisser Weise gesättigt hat. Diese Situation führt zu einer Umkehrung der physiologischen Rückkopplung von Cortisol, die die Synthese von CRH (proinflammatorisch auf der peripheren Ebene) stimuliert. Als extreme Folge wird die Nebennierenrinde zur Produktion von Cortisol weiter stimuliert. Dadurch verliert die HPA-Achse ihren physiologischen Rhythmus und ihre homöostatische Regulation verändert sich.

Abbildung 3: Cortisol-Bindungen im Gehirn

Schlafstörungen

Neuere Studien berichten, dass eine erhöhte CRH-Sekretion mit einer Abnahme der tieferen Schlafphase [6,7] und einer Zunahme der Wachsamkeit verbunden ist. Elektroenzephalographische Messungen haben gezeigt, dass bei einem Anstieg von CRH die δ (Delta)-Frequenzen [HF, LF, ANS-PPG Stress Flow], d. h. die niedrigsten und charakteristischsten Frequenzen der tiefsten Schlafphasen (SWS, Slow-Wave Sleep genannt), abnehmen.
Die Stressbelastung durch die Über- bzw. Unterschreitung der Cortisol-Rhythmik, die leicht mit chronischen Entzündungszuständen bzw. schlechter Ernährung korrelieren kann [13] (siehe PPG Stress Flow-, BIA-ACC- und TomEEx-Diagnosegeräte), führt daher ebenso wie psychologische oder emotionale Stressfaktoren mit starken Reaktionen der Amygdala zu einer deutlich schlechteren Erholung (und zu den damit verbundenen chronischen Erschöpfungssymptomen). Dieser Prozess ist besonders problematisch, weil die geringere Schlafqualität wiederum die Aktivierung der HPA-Achse erhöht.

Abbildung 4: HPA, Schlafstörungen und MUS

Mehrere Quellen haben bestätigt, dass chronische Schlaflosigkeit mit einem erhöhten Cortisolspiegel einhergeht, insbesondere am Abend und während des frühen Nachtschlafs. Der abendliche Cortisolspiegel korreliert auch mit der Anzahl der nächtlichen Erwachungen sowohl bei Insomnie-Kranken als auch bei Nicht-Insomnie-Kranken.   
Eine allmähliche Erholung des Patienten, die darauf abzielt, den abendlichen Cortisolspiegel zu senken und den zirkadianen Rhythmus der HPA-Achse durch verschiedene Methoden wiederherzustellen (siehe RegMatEx- und Biofeedback-PPG-Stress-Flow-Geräte), kann daher signifikante Vorteile bringen, bis hin zum Verschwinden der schlafqualitätsbezogenen Symptome.

Stimmungsstörungen, MUS, Angstzustände, Melancholie, Depression, Panikattacken

Viele Studien haben den Zusammenhang zwischen einer Dysfunktion der HPA-Achse und verschiedenen psychiatrischen Syndromen hervorgehoben [10,12], was besonders bei Depression deutlich wird. Die Grundlage des Stressreaktionssystems besteht in der Freisetzung von CRH und Noradrenalin (bzw. Norepinephrin) mit der daraus resultierenden Stimulation verwandter Systeme, d. h. der HPA-Achse [HPA axis index - BIA-ACC] und des sympathischen Nervensystems [ANS - PPG Stress Flow] (Anstieg der Herzfrequenz, Hemmung der Insulinsekretion, Veränderung der Thermoregulation usw.). Die Ausschüttung von CRH (Hypothalamus) und Noradrenalin (Locus Coeruleus) im Gehirn sind eng miteinander verbundene Prozesse, die sich gegenseitig stimulieren können, um die Stressreaktion des Körpers vorzubereiten. Dazu gehört neben der Stimulation der Nebennieren und der Herstellung eines ungünstigen Verhältnisses zwischen der Freisetzung von Cortisol und DHEA (Dehydroepiandrosteron) auch die Hemmung der Insulinsekretion. Eine enge Wechselwirkung besteht auch mit der Amygdala-Region [14,15] als Mediator des emotionalen Gedächtnisses sowie von Angst- und Furchtzuständen.

Abbildung 5: Hyperaktivität der HPA-Achse und des sympathischen Nervensystems bei ängstlichen und depressiven Personen

Viele Studien weisen auf die Hyperaktivität der HPA-Achse [BIA-ACC - Flat Low/High HPA axis index] und die sich daraus ergebende neuroendokrine Dysfunktion als Kennzeichen von angstdepressiven Störungen hin, so dass sie als eine echte Methode zur Unterscheidung zwischen allgemeinen melancholischen Zuständen und klinischen Erkrankungen angesehen wird [3,4,5]. Die Bewertung der Auswirkungen des Stressniveaus auf die HPA-Achse (siehe TomEEx-Gerät in Bezug auf die funktionellen Auswirkungen, BIA-ACC-Gerät in Bezug auf die quantitativen Auswirkungen und PPG Stress Flow-Gerät in Bezug auf die Auswirkungen in den Regulationssystemen), die Bewertung der Ernährungsgewohnheiten [13] und die allmähliche Modulation des Glucocorticoid-Spiegels (siehe RegMatEx-Gerät) gelten daher weiterhin als grundlegende Aspekte im physiologischen Umgang mit dieser Art von Störungen.

Autoren: Dario Boschiero - Datum: 04/11/2020

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