Lithiumkonzentration im Hirn und Depressionen – der Zusammenhang

Eine Rolle in der Entstehung von Depressionen scheint das Spurenelement Lithium dabei zu spielen. Mit Neutronen der Forschungs-Neutronenquelle der Technischen Universität München (TUM) konnte ein Forschungsteam nun zeigen, dass sich das Lithium im Gehirn eines depressiven Menschen anders verteilt als bei einem gesunden Menschen.

Depressive Störungen gehören in Deutschland zu den häufigsten Erkrankungen. Die Ursachen sind komplex und bisher nur teilweise verstanden. Lithium ist vielen aus wieder aufladbaren Batterien bekannt. Mit dem Trinkwasser nehmen wir täglich Lithium zu uns. Internationale Studien zeigen, dass ein höherer natürlicher Lithiumgehalt des Trinkwassers mit einer niedrigeren Suizidrate in der Bevölkerung einhergeht.
In vielfach höherer Konzentration kommen Lithiumsalze seit Jahrzehnten auch in der Behandlung von Manien und depressiven Störungen zum Einsatz. Welche Rolle das Lithium im Gehirn genau spielt, ist jedoch bisher nicht bekannt.

Physiker und Neuropathologen der TU München sowie Rechtsmedizinerinnen der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben in Zusammenarbeit mit einem Expertenteam der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) eine Methode entwickelt, mit der sie die Verteilung von Lithium im Gehirn exakt bestimmen können. Daraus erhoffen sie sich Rückschlüsse auf die Therapie und ein besseres Verständnis der physiologischen Vorgänge bei Depressionen.

Neutronen finden Lithiumspuren

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten das Gehirn eines Menschen, der selbstmordgefährdet ist und verglichen es mit zwei Kontrollpersonen. Im Fokus stand dabei das Verhältnis der Lithiumkonzentration in der weißen Gehirnsubstanz zu der in der grauen Substanz des Gehirns.

Um festzustellen, wo im Gehirn wie viel Lithium vorhanden ist, analysierten die Forschenden 150 Proben aus verschiedenen Hirnregionen – unter anderem der Region, die für unsere Gefühle zuständig ist.

„Ein Lithium-Isotop kann besonders gut Neutronen einfangen und zerfällt dann in ein Helium- und ein Tritiumatom“, erklärt Dr. Roman Gernhäuser vom Zentralen Technologielabor des Physik-Departments der TUM. Die beiden Zerfallsprodukte werden von Detektoren vor und hinter der Probe eingefangen und geben so Aufschluss darüber, wo genau sich das Lithium im Gehirnschnitt befindet.

Da die Lithium-Konzentration im Gehirn üblicherweise sehr klein ist, ist es sehr schwer nachzuweisen. „Bisher wurden noch nie so geringe Spuren von Lithium im Gehirn ortsaufgelöst gezeigt“, ergänzt Dr. Jutta Schöpfer vom Institut für Rechtsmedizin der LMU München.

Deutlicher Unterschied bei depressiven Menschen

„Wir sahen, dass bei der gesunden Person in der weißen Substanz deutlich mehr Lithium vorhanden war als in der grauen Substanz. Bei dem Suizidenten hingegen ist die Konzentration ausgeglichen, hier ist kein systematischer Unterschied messbar“, fasst Dr. Roman Gernhäuser das Ergebnis zusammen.

„Unsere Ergebnisse sind gewissermaßen bahnbrechend, da die Lithiumverteilung erstmals unter physiologischen Bedingungen nachgewiesen wurde. Da wir das Element in Spuren auch ohne vorherige Medikamenten-Gabe im Gehirn nachgewiesen haben und sich die Verteilung so stark unterscheidet, gehen wir davon aus, dass Lithium tatsächlich eine wichtige Funktion im Körper hat,“ freut sich Schöpfer.

„Mit mehr Patienten, von denen auch die Lebensgeschichten besser bekannt sind, könnten wir noch viel mehr herausfinden“, so Gernhäuser. So ließe sich möglicherweise auch die Frage, ob die abweichende Lithiumverteilung bei depressiven Personen eine Ursache oder eine Folge der Erkrankung ist, beantworten.

Publikation:

J. Schoepfer, R. Gernhäuser, S. Lichtinger, A. Stöver, M. Bendel, C. Delbridge, T. Widmann, S. Winkler & M. Graw
Position sensitive measurement of trace lithium in the brain with NIK (neutron-induced coincidence method) in suicide
Scientific Reports vol. 11, Art. no: 6823 (2021) – DOI: 10.1038/s41598-021-86377-x
Link: https://www.nature.com/articles/s41598-021-86377-x

Quelle: PM Technische Universität München (TUM) www.tum.de

Bild: Wenzel Schuermann / TUM