Schlafprofile geben Hinweise auf psychische Erkrankungen
12. Oktober 2016
Unausgeschlafen sieht die Welt oft ziemlich trist aus. Wenn die Müdigkeit über Wochen oder gar Monate anhält, kann die trübe Stimmung krankhaft und zu einer Depression werden. Aber auch umgekehrt gehen Depressionen häufig mit massiven Schlafstörungen einher. Axel Steiger untersucht mit seinem Team am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München den Zusammenhang zwischen Schlafstörungen und Depression. Dazu misst er die menschliche Gehirnaktivität im Schlaflabor.
Text: Catarina Pietschmann
Stress im Job, Beziehungsprobleme oder Umzug in eine andere Stadt können Menschen buchstäblich den Schlaf rauben. Jeder dritte Bundesbürger hat dem Robert-Koch-Institut zufolge schon einmal unter Schlafstörungen gelitten. Meist verschwinden Schlafstörungen wieder von selbst, wenn der Auslöser überstanden ist. Halten sie jedoch über Wochen und Monate an, sollten die Betroffenen einen Arzt zu Rate ziehen.
Schlechter Schlaf kann körperliche oder psychische Ursachen haben. „Schlafstörungen können Ursache und Folge von Depressionen sein, oder anders ausgedrückt: Sie sind ein Symptom und zugleich ein Risikofaktor. So erhöhen sie beispielsweise das Depressionsrisiko massiv“, sagt Axel Steiger, Oberarzt und Leiter der Ambulanz für Schlafmedizin am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München-Schwabing. Die traditionsreiche Klinik, deren Schwerpunkt die Folgeerkrankungen von Stress wie Depressionen, Schlafstörungen und Angsterkrankungen sind, wurde 1917 als Deutsche Forschungsanstalt für Psychiatrie von Emil Kraepelin gegründet und 1924 in die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft eingegliedert. Sie vereint fünf Stationen mit insgesamt 120 Betten, eine Tagesklinik, diverse Spezialambulanzen und Forschungseinrichtungen unter einem Dach.
Die Patienten können freiwillig an wissenschaftlichen Studien teilnehmen – für Steiger, der seit 1991 die Forschungsgruppe Schlaf-Endokrinologie leitet, eine ideale Umgebung für seine Forschung. Der Mediziner untersucht mit seinem Team unter anderem den Zusammenhang zwischen Schlafmustern und nächtlicher Hormonausschüttung bei Depression. Während die Probanden eine Nacht im Schlaflabor verbringen, messen die Wissenschaftler Hirn- und Muskelströme, zeichnen die Augenbewegungen auf und nehmen regelmäßig ein wenig Blut ab, um die Menge bestimmter Hormone darin zu analysieren.
Aus den Wellenmustern des Elektroenzephalogramms (EEG) schließen die Forscher zusammen mit den übrigen Messungen auf die Abfolge der einzelnen Schlafstadien, das sogenannte Schlafprofil oder Hypnogramm. Es hat die Form einer Treppe und besteht aus mehreren Stufen: Der schlafende Mensch steigt zu Beginn der Nacht zu immer tieferem Schlaf hinab. Dabei nimmt die Amplitude der EEG-Wellen mit der Schlaftiefe zu. Im Wachzustand und im REM-Schlaf ist sie niedrig, im Tiefschlaf, der untersten Stufe der Treppe, ist sie hoch.
Auch die neueste Variante, das High-Density-EEG (HD-EEG) kommt am Institut zur Untersuchung der Gehirnaktivität zum Einsatz. Dabei bekommt der Proband eine „Schlafmütze“ mit 118 feinen Elektroden – üblich sind normalerweise zehn – auf den Kopf gesetzt. Während er in dem schallisolierten Raum friedlich schlummert, senden Gehirn, Gesichtsmuskeln und Herz ständig Daten über feine Kabel an einen Computer. So bekommen die Forscher Einblicke in die Großhirnrinde und tiefer gelegener Teile wie das limbische System, den emotionalen Teil des Gehirns.
In den schematischen Darstellungen der Hypnogramme unterscheidet sich der durch schnelle Augenbewegungen (Rapid Eye Movement) gekennzeichnete und oft traumreiche REM-Schlaf deutlich vom Non-(Nicht)-REM-Schlaf. Er wird darin als Stufe unterhalb des Wachzustands, aber deutlich über dem Tiefschlaf dargestellt. Blutdruck und Puls steigen dann an, die Skelettmuskultur ist jedoch völlig entspannt. Vier, fünf, manchmal auch sechs oder mehr Zyklen von Tiefschlaf und REM-Schlaf pro Nacht sind die Regel. Tiefschlaf wiederum ist eine Komponente des Non-REM-Schlafs. Er ist bei gesunden jungen Menschen zu Beginn der Nacht am stärksten ausgeprägt, tritt dagegen am frühen Morgen nicht oder kaum mehr auf.
Direkt nach dem Einschlafen schlafen die meisten Menschen etwa 90 Minuten lang besonders tief. Dann kommt die erste REM-Phase. „Depressive Menschen fallen dagegen schneller, manchmal schon nach zehn Minuten, in den REM-Schlaf“, sagt Steiger. Zudem ist die erste REM-Phase der Nacht bei Patienten mit Depression meist länger.
Legt man die Hormonkurven über die Schlafprofile, fällt auf, dass bei depressiven Patienten weniger Wachstumshormon ausgeschüttet wird als bei Gesunden. Auch die Kortisol-Werte unterscheiden sich: Bei vielen Patienten steigen sie vor allem in der zweiten Nachthälfte viel stärker an. Kortisol ist ein wichtiges Stresshormon. Seine Produktion wird vom Gehirn durch das Corticotropin-freisetzende Hormon (CRH) reguliert. Bei einer Infektion etwa stimuliert CRH indirekt die Kortisol-Ausschüttung in den Nebennieren. Das Kortisol aktiviert dann das Immunsystem. Dasselbe passiert bei Prüfungsstress oder einem hitzigen Streit. Hat sich die Situation beruhigt, kommen auch die Stresshormone wieder ins Lot. Das ausgeschüttete Kortisol bremst nun die CRH-Ausschüttung und bremst damit seine eigene Produktion.
„Wir vermuten, dass dieser Rückkopplungsmechanismus bei Patienten mit Depression nicht richtig funktioniert, wahrscheinlich weil die Kortisol-Rezeptoren im Gehirn gestört sind, über die bei gesunden Personen die Ausschüttung des Hormons gedrosselt wird“, erklärt Steiger. Klingt die Depression wieder ab, sinkt zunächst der Kortisol-Spiegel, während das Schlafmuster noch eine Weile gestört bleibt.
Dieses Wechselspiel zwischen CRH und Kortisol läuft auch im Körper von Mäusen ab. Die Leiterin der „Core Unit“ Schlaf und Telemetrie am Institut, Mayumi Kimura, verwendet die kleinen Nagetiere, bei denen bestimmte Gene gezielt ausgeschaltet oder aktiviert wurden, um deren genaue Funktion zu studieren. Sowohl über längere Zeit gestresste als auch genetisch veränderte Mäuse, die im Gehirn mehr CRH als üblich bilden, fallen beim Schlafen schneller und öfter in den REM-Modus. Das macht sie zum idealen Tiermodell für Depression.
Aber gibt es denn wirklich depressive Mäuse? „Ob sie sich wirklich ähnlich wie menschliche Patienten fühlen, wissen wir natürlich nicht. Aber sie verhalten sich auf alle Fälle ähnlich wie depressive Patienten“, sagt Kimura. Zum Beispiel im so genannten „Forced Swimm“-Test: Während gesunde Mäuse los schwimmen und länger durchzuhalten versuchen, geben „depressive“ Mäuse schneller auf. Und obwohl Mäuse generell öfter aufwachen und kaum länger als zehn Minuten am Stück schlafen, weist das REM-Schlafprofil von Mäusen mit erhöhter CRH-Ausschüttung verblüffende Ähnlichkeit mit dem depressiver Patienten auf.
Zurück zum Menschen: Auffällig ist, dass das Schlafmuster von depressiven Patienten dem gesunder älterer Menschen ähnelt. „Manche Depression ist tatsächlich wie frühes Altern“, bestätigt Steiger. Im Alter sind die Tiefschlafphasen seltener, ältere Menschen wachen zudem nachts öfter auf und schlafen insgesamt weniger.
Dass mehrheitlich Frauen depressiv werden, scheint auch kein Zufall zu sein: Hormonschwankungen während des Zyklus, der Schwangerschaft und infolge der Menopause sind mitverantwortlich dafür, dass Frauen während ihrer fruchtbaren Phase zwei- bis dreimal häufiger an Depressionen erkranken als Männer. Auch in der Menopause gibt es ein erhöhtes Depressionsrisiko. Umgekehrt schützen die weiblichen Geschlechtshormone gegen Psychosen: Männer erkranken vermutlich deshalb früher im Leben an Schizophrenie als Frauen.
Dass neben Stress, Alter und Geschlecht auch bestimmte Gene anfällig für Depressionen machen, zeigt sich bei gesunden Personen mit erhöhtem Risiko für Depressionen. In einer früheren Studie haben Forscher am Max-Planck-Institut beobachtet, dass die Kinder und Geschwister depressiver Patienten in der ersten REM-Periode vermehrt schnelle Augenbewegungen aufweisen, obwohl sie gesund waren. „Wir haben außerdem herausgefunden, dass gesunde Probanden auffällige Schlafmuster aufweisen können, wenn sie bestimmte Risiko-Gene für Depression besitzen“, erklärt Steiger. Für eines dieser Gene, das P2RX7, wurde in früheren Untersuchungen am Münchner Institut ein Zusammenhang mit unipolarer Depression gefunden.
Dass Risiko-Gene für Depression das Schlafverhalten beeinflussen, konnten die Forscher auch an Mäusen beobachten: Mayumi Kimura und ihre Kollegen zeichneten den Schlaf der Tiere auf, die mit der menschlichen Version des P2RX7-Variante ausgestattet wurden. Dabei stellten sie fest, dass die Mäuse deutliche Veränderungen in ihren EEG-Mustern zeigen, die denen depressiver Patienten ähneln. Mithilfe der genetisch veränderten Mäuse will Kimura nun die Wirkung neuer Antidepressiva erforschen.
Die Gene beeinflussen auch, wie gut ein Antidepressivum bei einem Patienten wirkt. Das am Institut erforschte Gen ABCB1 gibt es in zwei Varianten, die darüber entscheiden, wie effizient bestimmte Wirkstoffe die Blut-Hirnschranke überwinden. Inzwischen gibt es einen DNA-Test, mit dem der Arzt vor Therapiebeginn testen kann, welche Wirkstoffklasse für seinen Patienten geeignet ist.
Es gibt also verschiedene Gene, die das Risiko erhöhen, an einer Depression zu erkranken. Deshalb vermuten die Forscher, dass je nach Gen auch unterschiedliche Formen der Depression existieren. Die psychiatrische Klassifikation von Depressionen basiert bislang auf den jeweils auftretenden Symptomen. Unterschiedliche Erkrankungen können aber dieselben Symptome auslösen. „Schlafprofile könnten bei einer Einteilung der Depressionstypen helfen. Den genauen Zusammenhang zwischen Schlafmustern und Genen bei Patienten kennen wir aber noch nicht“, sagt Steiger.
Schlaf kann aber nicht nur bei der Diagnose, sondern auch bei der Therapie eine Rolle spielen. So hat sich kurzzeitiger Schlafentzug vor allem in der zweiten Nachthälfte in der Psychiatrie als Segen erwiesen, denn er wirkt sehr schnell antidepressiv. „Wir praktizieren das an der Klinik mit Patientengruppen zweimal pro Woche. Die Teilnehmer stehen um halb drei in der Früh auf und gehen in Begleitung von Studenten spazieren. Dabei unterhalten sie sich oder verbringen die Zeit bis zum Morgen mit Gesellschaftsspielen“, schildert Steiger. Am folgenden Abend dürfen sie wieder wie gewohnt ins Bett.
Während einer durchwachten Nacht bildet der Körper mehr stimmungsaufhellende Stoffe wie Serotonin und Tryptophan als im Schlaf. Schlafstörungen sind also ein zweischneidiges Schwert: Einerseits sind sie ein Risikofaktor für Depressionen, andererseits wirkt Schlafentzug antidepressiv. „Für die Patienten ist es aber ein Lichtblick, weil wir ihnen so zeigen können, dass ihr Zustand nicht so hoffnungslos ist, wie sie denken“, erklärt Steiger. „Sie spüren: Mein Gehirn ist nicht unwiderruflich defekt.“
Schlafprofile liefern also Hinweise auf Depressionen und andere psychische Erkrankungen. Steiger hofft, dass Mediziner damit auch früh erkennen können, ob ein Patient auf ein Antidepressivum ansprechen wird. „Bisher dauerte es vier bis fünf Wochen, bis wir wussten, ob der Patient auf ein Medikament anspricht oder nicht. Nun können wir bereits nach einwöchiger Therapie aus einem während des REM-Schlafs gewonnenen Parameter für die lokale Hirnaktivität („Cordance“) einen Hinweis erhalten, ob es wirkt“, sagt Steiger.
Seit 30 Jahren hat es keinen neuen Durchbruch mehr bei Behandlung von Depressionen mit Medikamenten gegeben. Eine genaue Klassifizierung der verschiedenen Depressionsformen wird es einem Therapeuten aber vielleicht eines Tages ermöglichen, schneller das geeignete Medikament für seinen Patienten zu finden. Ein Schlüssel dafür liegt auch im Schlaf.
Prof. Dr. Axel Steiger
Oberarzt, Leiter der Ambulanz für Schlafmedizin, Forschungsgruppenleiter
