Kleine Veränderungen des Natriumspiegels im Blut können die Erregbarkeit des menschlichen Gehirns beeinflussen

Kleine Veränderungen des Natriumspiegels im Blut können die Erregbarkeit des menschlichen Gehirns beeinflussen

Selbst im gesunden Bereich waren kleine Unterschiede im Blutnatrium mit messbaren Veränderungen der Erregbarkeit des Gehirns verbunden, was neue Erkenntnisse darüber lieferte, wie subtile Physiologie die neuronale Funktion bei gesunden Erwachsenen beeinflussen kann.

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaftliche BerichteForscher untersuchten den Zusammenhang zwischen Blutelektrolytspiegeln und kortikaler Erregbarkeit bei gesunden Erwachsenen. Die Studie verglich Plasmaelektrolytwerte und Daten der Ruhemotorschwelle (RMT) von 42 Teilnehmern und fand eine signifikante Korrelation zwischen Plasmanatriumspiegeln und interindividuellen Unterschieden bei der RMT.

Insbesondere waren niedrigere Natriumkonzentrationen im normalen physiologischen Bereich mit einer erhöhten kortikalen Erregbarkeit verbunden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die genaue Ionenzusammensetzung des menschlichen Blutes mit stabilen neurobiologischen Eigenschaften verbunden sein könnte, obwohl die Daten eher Zusammenhänge als kausale Effekte widerspiegeln.

Elektrolythomöostase in der Gehirnfunktion

Die moderne neurobiologische Forschung geht davon aus, dass das Gehirn von Säugetieren und damit auch von Menschen auf einem empfindlichen Gleichgewicht geladener Ionen, insbesondere Natrium, Kalzium und Kalium, beruht, die sich in Zellen hinein und aus diesen heraus bewegen, um elektrische Impulse zu erzeugen. Dieser als Elektrolythomöostase bezeichnete Prozess ist äußerst lebenswichtig, evolutionär konserviert und streng reguliert.

Wenn dieses Gleichgewicht stark gestört ist, wie etwa bei Hyponatriämie, sind die Folgen oft physiologisch katastrophal, einschließlich Krampfanfällen und anderen neurologischen Krisen. Frühere Forschungen haben gesunde Grenzen für Elektrolytkonzentrationen festgelegt, von denen angenommen wird, dass sie ausreichen, um die kortikale Erregbarkeit aufrechtzuerhalten, und diese werden üblicherweise mithilfe indirekter neurophysiologischer Messungen beurteilt.

Neue Erkenntnisse aus der Normalbereichsvariabilität

Neuere Forschungen stellen diese Ansicht in Frage und legen nahe, dass selbst geringfügige Schwankungen der Ionenkonzentrationen zwischen Individuen das Lernen, das Gedächtnis und die Anfälligkeit für neurologische Erkrankungen beeinflussen können. Frühere Versuche, diese Effekte zu verifizieren, führten zu widersprüchlichen Ergebnissen, oft aufgrund kleiner Stichprobengrößen, methodischer Einschränkungen und unzureichend kontrollierter explorativer Analysen.

Studiendesign und Teilnehmermerkmale

Ziel der vorliegenden Studie war es herauszufinden, ob Schwankungen im Elektrolytspiegel bei gesunden Personen mit Unterschieden in der elektrischen Aktivität des Gehirns verbunden sind. Bei der Analyse handelte es sich um eine sekundäre, nicht vorab spezifizierte Auswertung der Basisdaten von 42 gesunden jungen Erwachsenen im Alter von 18 bis 30 Jahren, die ursprünglich im Rahmen einer randomisierten Studie zur Untersuchung der kognitiven Wirkungen von Fampridin erhoben wurden.

Elektrolytmessung und TMS-Bewertung

Zur Messung der Plasmakonzentrationen von Natrium, Chlorid, Kalium, Kalzium und Phosphat wurden Blutproben entnommen. Die kortikale Erregbarkeit wurde mithilfe der transkraniellen Magnetstimulation beurteilt, einer nicht-invasiven Technik, die über eine über der Kopfhaut platzierte Magnetspule kleine elektrische Ströme im Gehirn induziert.

Die motorische Ruheschwelle wurde berechnet, indem die motorische Kortexregion, die die Handmuskulatur steuert, stimuliert und die Stimulationsintensität angepasst wurde, bis die Mindestkraft erreicht war, die erforderlich war, um bei mindestens der Hälfte der Versuche eine Muskelreaktion auszulösen. Niedrigere RMT-Werte weisen auf eine größere kortikospinale Erregbarkeit hin, obwohl RMT sowohl kortikale als auch nichtkortikale Faktoren widerspiegelt.

Natriumspezifische Assoziationen mit der motorischen Schwelle

Analysen ergaben einen statistisch belastbaren Zusammenhang zwischen Plasmanatriumspiegeln und kortikaler Erregbarkeit. Es wurde eine signifikante positive Korrelation zwischen der Natriumkonzentration und RMT beobachtet, was darauf hindeutet, dass niedrigere Natriumspiegel mit niedrigeren motorischen Schwellenwerten und damit einer höheren Erregbarkeit verbunden waren.

Alle Teilnehmer hatten Natriumwerte im standardmäßigen klinischen Referenzbereich von 136 bis 143 mmol/L. Bei der individuellen Untersuchung anderer Elektrolyte wurden keine signifikanten Zusammenhänge mit RMT für Chlorid, Kalium, Kalzium oder Phosphat beobachtet.

Die Anpassung an Alter und Geschlecht änderte diese Ergebnisse nicht wesentlich, was die Robustheit des Zusammenhangs untermauert, aber keinen Kausalzusammenhang impliziert.

Interpretation, Mechanismen und zukünftige Forschung

Diese Ergebnisse liefern vorläufige Beweise dafür, dass geringfügige Unterschiede in der Natriumkonzentration im Blut, selbst im normalen Bereich, mit Unterschieden in der motorischen Ruheschwelle verbunden sind. Die geschätzte Änderung des Natriumgleichgewichtspotentials in diesem Bereich liegt in der Größenordnung von ein bis zwei Millivolt.

Die Autoren gehen davon aus, dass ein niedrigerer extrazellulärer Natriumgehalt die Membranelektrophysiologie subtil beeinflussen kann, indem er die Natriumkanaldynamik oder die Gewebeleitfähigkeit beeinflusst und dadurch das effektive Magnetfeld während der Stimulation verändert.

Zukünftige Studien, die experimentelle Manipulation des Natriumspiegels, individualisierte Modellierung elektrischer Felder und Längsschnittdesigns umfassen, sind erforderlich, um festzustellen, ob der Natriumspiegel die kortikale Erregbarkeit direkt beeinflusst.

Quellen: