Blutgefäße besitzen eigenes Gedächtnis und vergessen keinen Schlaganfall

Ungenutzte Blutgefäße verschwinden mit der Zeit

Unser Gefäßsystem stellt effizient den Transport von Nährstoffen, Hormonen und anderen Ressourcen in unserem Körper sicher. Ein deutsches Forschungsteam fand nun heraus, dass die Gefäße eine Art Gedächtnis besitzen und sich beispielsweise an einen Schlaganfall erinnern können.

Forschende des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen und der Technischen Universität München stellten im Rahmen einer aktuellen Studie fest, dass das Netzwerk der Blutgefäße in unserem Körper sich im Laufe der Zeit ständig anpasst und dabei eine Art Gedächtnis bildet. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Physical Review Letter“ publiziert.

Warum unser Gefäßsystem vollständig genutzt werden sollte

Die zentrale Erkenntnis aus der Untersuchung lautet, dass die Struktur des Blutgefäßsystems dynamisch ist und sich äußeren Faktoren anpassen kann. Ungenutzte Verbindungen in diesem System werden mit der Zeit zunehmend schwächer und verschwinden schließlich gänzlich.

„Wir fanden heraus, dass die Stärke einer Verbindung innerhalb eines Netzwerks vom lokalen Fluss abhängt“, erläutert die korrespondierende Studienautorin Karen Alim. Ihr zufolge bedeutet dies, dass Verbindungen mit einem geringen Fluss unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts immer schwächer werden, bis sie schließlich verschwinden.

Die Ergebnisse legen nahe, dass unsere Blutgefäße nach Möglichkeit immer effizient genutzt werden sollten, denn die Menge an biologischen Bausteinen zum Aufbau des Gefäßsystems ist nach Angaben der Arbeitsgruppe begrenzt. Abgebaute Blutgefäße können also nicht oder nur teilweise erneuert werden, wenn sie wieder gebraucht werden.

Veränderungen in den Blutgefäßen nur schwer umkehrbar

Wie die Forschenden betonen, kann ein nicht genutztes Blutgefäße nur sehr schwer wieder hergestellt werden, wenn die Verbindung zum Netzwerk aufgrund einer schwachen Durchflussrate erst einmal schwach geworden ist.

Wie ein Schlaganfall das Blutgefäß-Netzwerk verändert

Ablagerungen in den Blutgefäßen können dafür sorgen, dass eine Ader verstopft, was im schlimmsten Fall einen Herzinfarkt oder Schlaganfall auslösen kann. Nach einem Schlaganfall werden einige Blutgefäße im Gehirn laut der Studie stark geschwächt, da der Blutfluss durch die Verstopfung stark verringert wird.

„Wir haben festgestellt, dass in einem solchen Fall die Anpassungen im Netzwerk dauerhaft sind und auch nach der Beseitigung des Hindernisses beibehalten werden“, bestätigt Studienhauptautor Komal Bhattacharyya.

Umleiten statt Erneuern

„Man kann sagen, das Netzwerk zieht es vor, den Fluss durch bestehende stärkere Verbindungen umzuleiten, anstatt schwächere Verbindungen neu zu bilden“, folgert Bhattacharyya.

Die Forschungsergebnisse erklären unter anderem erstmals, warum sich der Blutfluss von Betroffenen nach einem Schlaganfall oder nach dem Auftreten eines Gerinnsels permanent verändert, selbst wenn die Ursache für den verminderten Blutfluss behoben wurde.

Erinnerungsfähigkeit von Netzwerken ohne Gehirn

Diese Art von Erinnerungsfähigkeit ist bereits von anderen Netzwerken her bekannt. Beispielsweise zeigte eine frühere Studie des Teams, dass der Schleimpilz Physarum polycephalum sein adaptives Netzwerk nutzt, um sich auf der Grundlage von Nahrungsreizen in seiner Umgebung zurechtzufinden.

Das röhrenartige System, was der Pilz zum Transport von Nährstoffen nutzt, ist zunächst weich und breitet sich immer weiter aus. Trifft der Pilz auf Nahrung, verhärten sich die Röhren, durch die die Nährstoffe transportiert werden.

Durch die dicken und verhärteten Röhren können wie auf einer Autobahn die Nährstoffe effizienter transportiert werden, während die weichen Röhren sich schneller verändern können und abgebaut werden, wenn sie nicht auf Nährstoffe treffen.

Die Erkenntnisse aus dieser vorherigen Arbeit lösten ein jahrzehntelanges Rätsel, wie es Mechanismen ohne Gehirn gelingt, auf ihre Umgebung zu reagieren. Das Netzwerk der Röhren fungiert wie eine Art Gedächtnis des Pilzes und erinnert sich durch die Veränderungen in dem Transportsystem, wo Nährstoffe in der Umgebung zu finden sind. (vb)