Stimulation des Vagusnervs - eine Revolution in der Therapie physischer und psychischer Erkrankungen?

Fr, 05.07.2024— Inge Schuster

Der Vagusnerv erlebt derzeit einen Hype in Medien und auf sozialen Plattformen. Das Interesse hat guten Grund, verbindet der Vagus doch das Gehirn mit dem Großteil unserer Organe im Brust- und Bauchraum, leitet sensorische Informationen über deren internen physiologischen Zustand an das Gehirn und von dort Antworten an die Organe. Der Vagus spielt so eine Schlüsselrolle in der Regulierung unserer Körperfunktionen. Viele physische und psychische Krankheitsbilder können offensichtlich auf Funktionsstörungen des Vagus zurück geführt werden und lassen sich mit einer gezielten Stimulierung des Nervs positiv beeinflussen. Das therapeutische Potential der Vagusstimulation ist enorm und wird die moderne Medizin revolutionieren können.

Was ist der Vagusnerv?

Das autonome (vegetative) Nervensystem steuert ohne äußeres oder bewusstes Einwirken die Funktion zahlreicher Organe, Drüsen und unwillkürlicher Muskeln im gesamten Körper - Vitalfunktionen wie Atmung, Herzschlag, Verdauung und u.a. müssen schließlich auch reguliert werden, wenn man schläft oder bewusstlos ist. Die Steuerung erfolgt - vereinfacht ausgedrückt - über die Balance zwischen dem Nervensystem des Sympathikus, der für Leistungssteigerung ("fight and flight") sorgt und seinen Gegenspieler Parasympathikus, der für Entspannung und Regeneration ("rest and digest") steht.

Der Hauptnerv des Parasympathikus ist der Vagusnerv ("vagabundierender" Nerv), der zehnte und längste der Hirnnerven, zusammengesetzt aus mehr als 100 000 Nervenfasern, die vom Hirnstamm in zwei Bündeln an beiden Seiten des Halses in den Torso laufen und sich weit verästeln. Die langen Zweige erreichen nahezu alle peripheren Organe und Gewebe (siehe Abbildung 1; dazu auch Video: [1]) - vom Herzen über Lunge, Magen-Darm-Trakt, Leber, Nieren bis zu Geschlechtsorganen - und leiten (via afferente Nervenfasern) sensorische Informationen über deren internen physiologischen Zustand an das Gehirn. Das Gehirn interpretiert die Signale und sendet (via efferente Nervenfasern) passende Antworten an die Organe/Gewebe. Neben den inneren Organen versorgt der Vagus auch die Muskeln des weichen Gaumens und des inneren Kehlkopfs, die Haut der Innenseite der Ohrmuschel und des äußeren Gehörgangs sowie einen Teil des Trommelfells.

Abbildung 1. Der "umhervagabundierende"Vagusnerv (gelb) im Körper. Der zehnte Hirnnerv und Hauptnerv des Parasympathikus "wandert" weit herum im Körper, hat sowohl motorische als auch sensorische Funktionen und wirkt auf Organsysteme und Körperregionen, wie Zunge, Rachen, Teile des Ohrs, Lunge, Herz, Leber und Magen-Darm-System. Orange: 4 Gesichtsnerven. (Bild: B.Bordoni in Neuroanatomy, Cranial Nerve 10Vagus Nerve. StatPearls [Internet]. Lizenz: CC BY-NC-ND)

Der Vagus spielt somit eine zentrale Rolle in unserem internen Kommunikationssystem und ist an der Regulierung des autonomen kardiovaskulären, gastrointestinalen, respiratorischen, immunologischen und endokrinen Systems beteiligt. In anderen Worten: der Vagus ist ein Garant für unsere innere Balance.

Ist die Balance gestört, so handelt es sich im Allgemeinen um eine relativ hohe Aktivität des Sympathikus, die mit einer (zu) geringen Aktivität des Parasympathikus, des Vagus, einhergeht.

Funktionsstörungen des Vagusnervs

Es gibt dafür zwei Hauptursachen: vorangegangene Infektionen oder Entzündungen und physischer oder psychischer Stress.

Wenn der Vagus nicht richtig funktioniert, können die Informationen, die er an das Gehirn sendet, falsch sein, auch wenn in einem betreffenden Organ selbst kein Problem vorliegt. Beispiele wie das Reizdarmsyndrom, Migräne, Fibromyalgie und funktionelle Herzrhythmusstörungen können zum Teil auf Funktionsstörungen des Vagusnerv zurückzuführen sein, ebenso Übelkeit, Schluckbeschwerden, Hustenreiz, Schwindel/Gleichgewichtsstörungen, Hörstörungen, Schlafstörungen u.v.a. m. Neuere Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Funktionen des Vagus weit über das ursprünglich angenommene "rest and digest" hinausgehen dürften und in umfassender Weise physiologische Prozesse und Verhaltensweisen kontrollieren.

Zur Bestimmung der Aktivität des Vagus wird häufig aus dem EKG die Variabilität der Herzschlagsrate (Herzfrequenzvariabilität, HRV) analysiert, d.i. wie gut die Anpassung der Herztätigkeit an die jeweiligen momentanen Erfordernisse erfolgt (siehe auch [1]). Eine niedrige HRV tritt bei vielen Erkrankungen auf - von Epilepsie über rheumatoide Arthritis, Atherosklerose, Herz-Kreislauf Erkrankungen, Crohn's Disease, bis hin zu Diabetes u.a.m.

Stimulierung des Vagusnervs

kann die Balance des autonomen Nervensystems in Richtung Dominanz des Parasympathikus verschieben. Die ersten Versuche dazu datieren bereits 140 Jahre zurück.

Am Beginn stand der Versuch epileptische Anfälle zu stoppen. Einem amerikanischen Neurologen gelang dies in 1880er Jahren, indem er den Nerv im Nacken manuell zusammendrückte (und nicht - wie er glaubte - die Halsschlagader, weil er damit die Blutversorgung des Gehirns reduzieren wollte).

Elektrische Stimulierung

Die nur wenig erfolgreiche Strategie wurde erst in den 1930-Jahren reaktiviert, von nun an durch elektrische Stimulierung des Nervs. Viele Studien an Tiermodellen und schlussendlich am Menschen folgten und bestätigten die Wirksamkeit dieser Vagus-Stimulierung für die Behandlung (nicht nur) der Epilepsie. 1994 erfolgte die Zulassung in der Indikation therapieresistente Epilepsie in der EU, 1997 in den US durch die FDA.

Invasive Stimulierung

Die Vagus Stimulierung setzt dabei aber einen chirurgischen (invasiven) Eingriff voraus, wobei am Hals auf der linken Seite 2 Elektroden um den an der Hauptschlagader anliegenden Vagus herum gewickelt werden, die über einen, im Brustbereich implantierten Stimulator schwache elektrische Impulse an den Vagus abgeben. Die an das Hirn weitergeleiteten Impulse können offensichtlich epileptische Anfälle hemmen, aber auch andere Erkrankungen/Zustände positiv beeinflussen (wie dies im Detail geschieht ist noch nicht ganz verstanden). In der Folge wurde die invasive Vagus Stimulation (VNS) für weitere Indikationen wie therapieresistente Depression, Migräne und Clusterkopfschmerzen, Adipositas im Bauchraum und 2021 für Rehabilition nach einem Schlaganfall von der FDA zugelassen. Eine Reihe unerwünschter Nebenwirkungen schränken allerdings die Anwendung auf Personen ein, die sich gegen herkömmliche Therapien resistent erweisen. Dennoch sind bis 2020 bereits rund 125 000 Stimulatoren implantiert worden.

Abbildung 2 . Transaurikuläre Vagusnerv Stimulation (taVNS): Im Bereich des aurikulären Asts des Vagusnervs kann an 3 Stellen (Cymba conchae, Cavum conchae, Tragus) stimuliert werden. (Quelle;AA Ruiz, Biomedicines 2024, 12, 407. https://doi.org/10.3390/biomedicines12020407. Lizenz cc-by))

Nicht-invasive Stimulierung

Neuere nicht-invasive Methoden stimulieren den Vagusnerv von außen, an Stellen an denen er knapp unter der Haut verläuft. Diese Stimulation über die Haut (transkutan- tVNS) erfolgt im Wesentlichen über einen an der Ohrmuschel (transaurikulär- taVNS; Abbildung 2) oder am Hals angelegten Impulsgenerator, der wie ein Handy aussehen kann. Präklinische und auch klinische Studien insbesondere an der Ohrmuschel haben gezeigt, dass die transkutane elektrische Stimulation ähnliche therapeutische Wirkungen haben kann, wie die invasive Methode.

Transkutane Stimulatoren sind in einigen Ländern zugelassen. Beispielsweise ist das deutsche tVNS-Gerät (https://t-vns.com/de/#was-ist-tvns) als Medizinprodukt gemäß der Europäischen Medizinprodukteverordnung (EU-MDR) für die Behandlung der folgenden Erkrankungen zugelassen (in alphabet. Reihenfolge):

Angststörungen, Autismus, Chronisch-Entzündliche Darmerkrankungen, Depression, Epilepsie, Kognitive Beeinträchtigung, Migräne, Parkinson, Prader-Willi-Syndrom, Reizdarmsyndrom, Schlafstörungen, Systemische Sklerose, Tinnitus, Vorhofflimmern.

Eine Zusammenfassung der Erkrankungen, die in klinischen Untersuchungen erfolgreich mit invasiven und nicht-invasiven Vagusstimulierungen behandelt werden konnten, zeigt Abbildung 3.

Abbildung 3 . Signifikante Wirksamkeit der Vagusstimulation in klinischen Untersuchungen bei diversen Erkrankungen (Rot: Zulassung durch die FDA.) Zusammenstellung aus Y-T Fang et al., (2023) [2]. Fotos: Links: Manu5 - http://www.scientificanimations.com/wiki-images/; Lizenz: CC BY-SA 4.0. Mitte (Electrocore gammaCore) und rechts (Kontrolle vs Cymba cocha): J.Y.Y.Yap et al., (2020). https://doi.org/10.3389/fnins.2020.00284; Lizenz: CC-BY.

Enormes therapeutisches Potential .............

Insgesamt ist das Gebiet der Vagus Stimulierung zu einem, von vielen öffentlichen Einrichtungen geförderten, medizinischen "Eldorado" geworden: Im letzten Jahrzehnt sind dazu jährlich rund 600 Publikationen in "peer reviewed" Journalen erschienen und zahlreiche klinische Studien wurden und werden dazu ausgeführt. Auf der Website klinischer Untersuchungen clinicaltrials.gov sind derzeit unter "vagus nerve stimulation" insgesamt 410 Studien gelistet, beschränkt auf nur "transcutaneous vagus stimulation" sind es 149; 52 davon bereits fertiggestellt, 68 angekündigt/im Rekrutierungsstadium (abgerufen am 4.Juli 2024).

Klinische Studien und bereits zugelassene therapeutische Anwendungen untermauern die Wirksamkeit und Sicherheit der VNS bei diversen Erkrankungen und bewirken eine zunehmende Akzeptanz durch Ärzte und Patienten. fasst Die leicht anwendbare und praktisch nebenwirkungsfreie transkutane Stimulation lässt auf eine nutzbare Anwendung bei einer noch wesentlich breiteren Palette von Krankheiten schließen, darunter finden sich Alzheimer, Fibromyalgie, Infektionen, rheumatische Erkrankungen bis hin zu long COVID.

Die Ausweitung der klinischen Anwendungen, die Entwicklung verbesserter, zielgerichteter Geräte und die positive Einstellung der Zulassungsbehörden wirken sich auch auf das Wachstum des VNS Marktes aus: Laut rezenter Prognose wird bei einem jährlichen Wachstum von 11,4 % ein Marktwert von rund 2,3 Mrd US $ im Jahr 2032 geschätzt https://www.wicz.com/story/50919580/vagus-nerve-stimulation-marketa-new-frontier-in-neuromodulation-for-neurological-disorders).

........ wissenschaftlich noch eine Black Box

Vagus Stimulierung ist aber noch immer eine Black Box geblieben, sowohl was die zur Stimulierung angewandten Techniken und Geräte betrifft als auch die in einzelnen Hirnzentren hervorgerufenen Signale und die Mechanismen ihrer Verarbeitung. Die derzeitigen zugelassenen VNS-Technologien stimulieren ja den gesamten Nerv und wirken auf alle Fasern in der Hoffnung dabei auch die richtigen Fasern zu treffen. Dies führt zu einer wahllosen Stimulation und zu unerwünschten Nebeneffekten.

Was sind aber die richtigen Fasern, um die gewünschte Wirkung auf ein Organ auszuüben und wie können diese selektiv stimuliert werden? In jüngster Zeit gibt es nun erste Untersuchungen, wie im menschlichen Vagusnerv die Nervenbündel auf der Höhe der Halswirbelsäule entsprechend ihrer Versorgung der einzelnen Organe und spezifischen Funktionen angeordnet sein könnten. Zweifellos sollten solche Kenntnisse die Wirksamkeit und Sicherheit der therapeutischen Anwendungen revolutionieren!

Um dieses Ziel zu erreichen, haben die US-National Institutes of Health (NIH) vor 10 Jahren ein Hunderte Millionen Dollar schweres Förderprogramm Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions (SPARC) gestartet. Dabei soll das Netzwerk der neuronalen Schaltkreise des Körpers funktionell und anatomisch kartiert werden und die Mechanismen ihrer Signalübertragung besser verstanden werden. Basierend auf dieser Kartierung sollen dann neuartige Instrumente und Protokolle zur Stimulierung entwickelt und erprobt werden. In einer Partnerschaft zwischen Wissenschaftern aus Hochschulforschung, Industrie und FDA sollen schlussendlich Humandatensätze erstellt und der Nutzen bestehender Geräte für neue Indikationen untersucht werden. (Details unter [3], https://commonfund.nih.gov/sparc/public).

Kann Vagus-Stimulierung auch mit Alltags-Methoden erfolgen?

Dass der Vagusnerv auch mit anderen Methoden als über elektrische Stimulierung aktiviert werden kann, geht schon aus der eingangs erwähnten, manuellen Kompression des Nervs in den 1880er Jahren hervor. Ganz allgemein kann eine Reihe von Übungen zur Aktivierung und Entspannung des Vagus führen, die für jedermann leicht zugänglich sind (dazu [4],[5]). Vor allem sind dies:

Techniken des Ein-und Ausatmens
Singen und Summen zur Vagusnerv-Massage
Kältereize für den Vagusnerv
Zunge herausstrecken zur Vagusnerv-Massage
Lachen als Vagusnerv-Therapie
Selbstmassage des Vagusnervs, Vagusnerv-Massage am Ohr
Vagusnerv stimulieren durch Akkommodation (d.i. Anpassung des Auges an verschiedene Entfernungen)
Gurgeln zur Stimulation des Vagusnervs

Dass es sich dabei nicht nur um Folklore handelt, zeigen einige klinische Studien - allerdings zumeist an einer nur kleinen Zahl von Probanden -, die bei den genannten Übungen zur Stimulierung des Vagusnervs führen. Hervorzuheben sind hier u.a.

tiefes Atmen: In einer rezenten Studie (2022) an insgesamt 94 Personen (42 Gesunde, 52 an entzündlichen Autoimmunerkrankungen Leidende) konnte tiefes Atmen (30 min lang: 4 s Einatmen/4 s Luft anhalten/6 s Ausatmen) den Vagus vergleichbar stimulieren wie eine elektrische Stimulation über das Ohr.
Musik hören/ausüben: Vielfach untersucht und wirksam (z.B. gegen epileptische Anfälle bei Kindern) haben sich Mozarts KV 448 und KV 545 erwiesen [6,7], daneben auch unterschiedliche Arten des Musik-Ausübens (z.B.: Singen, Summen).
Massage Techniken: Eine kürzlich publizierte Studie zeigte hohes Ansprechen des Vagus auf viszeral-osteopathische (= Bauch-) Massage bei Gesunden und bei Epileptikern. Besonders interessant ist die manuelle Vagus-Stimulierung im Ohr: Es handelt sich dabei um sanftes, wenige Minuten dauerndes Massieren mit den Fingerspitzen in den Bereichen, wo sich der Vagusnerv befindet (an den in Abbildung 2 gezeigten Stellen Ohrmuschel und Tragus). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Alles in Allem: Der Vagusnerv spielt eine Schlüsselrolle in der Regulierung unserer Körperfunktionen und diese können mit seiner gezielten Stimulierung positiv beeinflusst werden. Das therapeutische Potential ist enorm und wird laufend durch vielversprechende neue Informationen ergänzt, an die man nicht einmal im Traum gedacht hätte und die die moderne Medizin revolutionieren können.

[1] The internet of the body: the vagus nerve explained - Online interview. Video 21:34 min (18.3.2022). https://www.youtube.com/watch?v=n066VkD608I

[2] Y-T Fang et al., (06.07.2023) Neuroimmunomodulation of vagus nerve stimulation and the therapeutic implications. Front. Aging Neurosci., Volume 15 - 2023 |https://doi.org/10.3389/fnagi.2023.1173987

[3] NIH Common Fund's SPARC Program Overview and Introduction to the Program's Second Phase. (10.2022) Video 3:18 min. https://www.youtube.com/watch?v=wqjap_MdQFw

[4] Schnelle Übung zur Vagusstimulation (unglaublich effektiv!). U. Walter: Tinnitus Experte. Video 9:00 min. https://www.youtube.com/watch?v=ZBfypj7FSag

[5] Vagus nerve stimulation points: ears and gentle acupressure. Dr. Arielle Schwartz, klinische Psychologin. Video 5,34 min. (1.9.2021). https://www.youtube.com/watch?v=dPM7eZiw7ZE

[6] Mozart: Sonata for Two Pianos in D, KV 448 - Lucas & Arthur Jussen (2019) 21:03 min. https://www.youtube.com/watch?v=VIItKRaP2vc

[7] Mozart: Sonata in C major, K. 545 (complete) | Cory Hall, pianist-composer (2010), 11:23 min. https://www.youtube.com/watch?v=XqwMT5tCu7E

Weitere Informationen

Susanne Donner, 1.12.2022: Mit dem Herzen sehen: Wie Herz und Gehirn kommunizieren. https://scienceblog.at/hirn-herz-connections

Vagus Nerve Stimulation Explained! (VNS/tVNS) | Neuroscience Methods 101 . Video (2023) 4.25 min. https://www.youtube.com/watch?v=PVw-kJkb5BY

Was bringt eine Vagusnerv-Stimulation? 26.5.2023 https://www.apotheken-umschau.de/krankheiten-symptome/neurologische-erkrankungen/was-bringt-eine-vagusnerv-stimulation-963947.html

NIH Common Fund Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions (SPARC) Program Overview, 2019, Video 3:02 min. https://www.youtube.com/watch?v=2zL2E50oRr8

NIH Common Fund's Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions (SPARC) Stage 2 Concept. Video 38:14 min. 18.02.2021. https://www.youtube.com/watch?v=5zMPVznYHdo

inge Fri, 05.07.2024 - 18:20