Charakterisierung der thermoregulatorischen Sympathikus-Aktivierung mittels 18-Fluordesoxyglukose Positronen-Emissions-Tomografie: Inhibitorische Kontrolle des cerebralen Cortex über autonome Hirnstammzentren

Einleitung: Thermoregulation stellt einen komplexen Prozess dar, mit dem Ziel, eine homöostatische Körperkerntemperatur aufrecht zu erhalten. Die Rolle des cerebralen Cortex bei der Thermoregulation ist bisher nur unzureichend untersucht. Darüber hinaus fand bisher keine systematische Untersuchung der kortikalen Aktivität und möglichen funktionellen Konnektivität verschiedener Hirnregionen unter thermoregulatorischer Stimulation des sympathischen Nervensystems statt. Deshalb haben wir die cerebrale Aktivierung während Thermoregulation mittels 18-Fluordesoxyglukose Positronen-Emissions-Tomografie (FDG-PET) untersucht.

Methoden: Zehn gesunde männliche Probanden wurden jeweils dreimal in einem Wasser-perfundierten Thermoanzug untersucht. Nach einer Akklimatisierung (32°C Wassertemperatur) wurde die Temperatur entweder auf 50°C erhöht („Warm“), auf 7°C gesenkt („Kalt“) oder bei 32°C belassen („Neutral“). Zu Beginn der Temperaturänderung wurden 150±10 MBq 18-FDG injiziert. Gleichzeitig wurden sympathische Parameter (u.a. Herzrate, Schweißmessung) abgeleitet.

Ergebnisse: 1) Der kategorische Vergleich zwischen „Kalt“ und „Neutral“ zeigte bei Kaltstimulation einen Anstieg des cerebralen Glukose-Metabolismus im linken infrapontinen Hirnstamm sowie in der linken cerebellären Hemisphäre, eine reduzierte FDG-Aufnahme in der rechten anterioren Insel sowie im rechten mid-cingulären Cortex. Der Vergleich „Neutral“ gegen „Warm“ zeigte bei Neutralstimulation eine vermehrte FDG-Aufnahme im anterioren und linken mid-cingulären Cortex sowie im rechten anterioren und posterioren insulären Cortex; es fand sich eine verminderte FDG-Aufnahme in der linken cerebellären Hemisphäre und im kaudalen Hirnstamm. 2) Für die Vergleiche von 1) zeigte die Konnektivitätsanalyse jeweils negative Korrelationen zwischen den Aktivierungen auf kortikaler und Hirnstammebene. 3) In der Korrelationsanalyse zeigte sich eine negative Korrelation zwischen Änderungen der Herzrate und der FDG-Aufnahme im anterioren cingulären Cortex und linken Gyrus frontalis medialis sowie zwischen der kumulativen Schweißproduktion und der FDG-Aufnahme im mid-cingulären Cortex.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse lassen eine inhibitorische Kontrollfunktion des cerebralen Cortex über autonome Zentren im Hirnstamm folgern.

Unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG-Bi 579/1–3)