Psilocybin: Hirnumbau lässt sich laut Studie von Halluzinationen trennen

In der Debatte um den therapeutischen Einsatz von Psychedelika galt der Rauschzustand lange Zeit als möglicher Bestandteil der Heilwirkung. Eine in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlichte Untersuchung von Forschern der University of California, Santa Cruz liefert nun neue Einblicke in die zellulären Abläufe: Die durch Psilocybin ausgelöste neuronale Umgestaltung und die halluzinogenen Effekte laufen über voneinander getrennte Schaltkreise im Gehirn ab.

Spezifische Rezeptoren steuern die Neuroplastizität

Unter der Leitung von Professorin Yi Zuo und Erstautor Jacob Baker untersuchte das Team an der UC Santa Cruz die Mechanismen der sogenannten Neuroplastizität im Tiermodell.

Die Wissenschaftler identifizierten 5-HT2A-Rezeptoren auf den Layer-5-Pyramidenzellen der Großhirnrinde als notwendig und ausreichend, um den synaptischen Umbau anzustoßen. Für die halluzinogenen Effekte bei Mäusen erwiesen sich diese spezifischen Rezeptoren an dieser Stelle hingegen nicht als ursächlich.

Mithilfe von Zwei-Photonen-Mikroskopie beobachteten die Forscher, dass Psilocybin die Bildung und Reifung neuer dendritischer Dornfortsätze innerhalb von 24 Stunden beschleunigt, während gleichzeitig bestehende Verbindungen abgebaut werden. Ein deutlich höherer Anteil dieser Auswüchse entwickelte sich rasch zu großen, stabilen pilzförmigen Strukturen, die reich an Neurotransmitter-Rezeptoren sind.

Unterschiedliche Reaktionen bei Stress und Gesundheit

Die Reaktion des Gehirns auf die Substanz fiel je nach Vorbelastung der Versuchstiere unterschiedlich aus. Bei chronisch gestressten Mäusen führte die Gabe von Psilocybin zu einem höheren Anstieg neuer Dornfortsätze und stoppte den übermäßigen Verlust bestehender Verknüpfungen.

Bei gesunden Tieren zeigte sich dagegen lediglich eine vorübergehende Zunahme. Über einen Zeitraum von drei Wochen kehrte das Niveau durch die gezielte Beseitigung älterer Verbindungen wieder auf den Ausgangswert zurück. Die Forscher sehen darin einen Beleg dafür, dass die strukturelle Reorganisation gezielt dort greift, wo stressbedingte Defizite vorliegen.

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Entkopplung von Strukturumbau und Rauschzustand

Dass strukturelle Plastizität ohne psychedelische Reaktionen ausgelöst werden kann, wiesen die Forscher durch gezielte genetische Eingriffe an den 5-HT2A-Rezeptoren der Layer-5-Pyramidenzellen nach.

Stellten sie die Rezeptoren in diesen Zellen wieder her, setzte das Synapsenwachstum ein, ohne dass die für Halluzinationen typische Verhaltensreaktion – das sogenannte Kopfzucken der Mäuse – auftrat. Wurden die Rezeptoren dort hingegen gezielt ausgeschaltet, blieb das Synapsenwachstum aus, die Zuckreaktion blieb jedoch bestehen.

Laut Yi Zuo bieten diese getrennten zellulären Pfade für therapeutische Umgestaltung und Halluzination eine Vorlage für die Entwicklung nicht-halluzinogener Wirkstoffanaloga. Solche Medikamente könnten künftig Perspektiven für die Behandlung von Depressionen, posttraumatischen Belastungsstörungen und weiteren psychischen Erkrankungen eröffnen, ohne Patientinnen und Patienten den Belastungen eines Rauschzustands auszusetzen.

Relevanz für die pharmazeutische Entwicklung

Die Autoren der von den National Institutes of Health geförderten Arbeit betonen zugleich eine wesentliche Einschränkung: Die Experimente fanden an Tiermodellen statt, weshalb die direkte Übertragbarkeit auf den menschlichen Organismus noch unklar bleibt.

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Dennoch bewegt die Frage, ob künftige Antidepressiva die positiven Effekte von Psychedelika ohne psychedelische Nebenwirkungen nutzen können, die pharmazeutische Industrie.

So arbeitet beispielsweise das Unternehmen atai Life Sciences, das seit September für einen geschätzten Kaufpreis von 4 Milliarden US-Dollar Teil von Eli Lilly ist, an der Entwicklung nicht-halluzinogener Wirkstoffe. Die neuen Erkenntnisse liefern der Suche nach solchen Molekülen ein klareres biologisches Ziel.