Großer Nerv mit großem Einfluss – Blick in die Medizin: Vagusnervstimulation

Mit der Stimulation des zehnten Hirnnervs macht sich die Medizin die gute Verbindung des N. vagus ins Gehirn zunutze und beeinflusst durch elektrische Impulse die Nervenaktivität. Eine neuromodulatorische Therapie, die bereits klinisch zum Einsatz kommt und in Zukunft noch für ein breiteres Anwendungsspektrum zur Verfügung stehen soll.

Der Nervus vagus macht seinem Namen alle Ehre. „Vagari“ kommt aus dem Lateinischen und bedeutet umherstreifen oder wandern. So erstreckt sich das Innervationsgebiet des Nervs über Kopf, Hals, Brust und Bauch. Aus diesen Körperregionen leitet er Signale ans Gehirn, die dort weiterverarbeitet werden. Um die Vagusnervstimulation und ihre unterschiedlichen Anwendungsgebiete zu verstehen, lohnt es sich, die Nervenfunktion und anatomischen Gegebenheiten zu kennen.

Der N. vagus ist der zehnte von zwölf Hirnnerven mit hauptsächlich afferenten, Richtung Gehirn zuleitenden, und efferenten, in die Peripherie ableitenden, Fasern. Er hat sowohl somatosensible (bewusste Wahrnehmung von Körperempfindungen), viszerosensible (bewusste und unbewusste Empfindungen von den Organen) als auch viszeromotorische (Steuerung der unwillkürlichen Organmuskulatur) Anteile. Damit ist er zusammen mit seinem Gegenspieler, dem sympathischen Grenzstrang (Truncus sympathicus) für die Steuerung und Rückmeldung an und aus den Organen verantwortlich. Der Vagusnerv und der sympathische Grenzstrang bilden wesentliche Teile des vegetativen Nervensystems, das im Gesamten aus Sympathikus und Parasympathikus besteht. Dabei liefert der Sympathikus vor allem die leistungssteigernden und energieverbrauchenden (ergotropen) Anteile. Der Parasympathikus steht im Gegensatz dazu für die Nährstoffversorgung, den Aufbau regenerativer wie auch ressourcenfördernder (trophotroper) Anteile. Der N. vagus übernimmt dabei die Hauptrolle des parasympathischen Nervensystems. So versorgt er die Brust- und Bauchorgane wie Herz, Lunge, Magen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Niere und Darm bis zur linken Kolonflexur (Cannon-Böhm Punkt). Regionen, die nicht vom Vagusnerv innerviert sind, werden von anderen parasympathischen Nervenfasern beeinflusst. Diese entspringen dem Hirnstamm und legen sich anderen Hirnnerven oder den sakralen Rückenmarkssegmenten – dem Nervus pudendus an. Augenmuskeln, Tränen- und Speicheldrüsen sowie die Becken- und Bauchorgane werden auf diese Weise innerviert.

Der Verlauf des Vagusnervs

Der X. Hirnnerv tritt aus der Medulla oblongata aus, die sich zwischen Rückenmark und Hirnstamm befindet, und verlässt das Schädelinnere durch eine Öffnung an der Schädelbasis, dem Foramen jugulare. Verschiedene Äste des Nervus vagus innervieren die äußere Hirnhaut (Dura mater), Teile des Ohres, die Muskeln des weichen Gaumens, die Rachen-(Pharynx-)Muskulatur und die Kehlkopfmuskulatur (Larynxmuskulatur).

Klinisch bedeutend ist der N. laryngeus recurrens: Er entspringt paarig dem N. vagus im oberen Brustbereich und kehrt namensgebend zur Versorgung der Stimmlippen und des Kehlkopfes zurück (lat. recurrere = zurückkehren) ([ABB. 1] UND [2], S. 38). Dadurch ist er maßgeblich an der Stimmbildung beteiligt. Kommt es zu einer Nervenläsion, beispielsweise als Komplikation einer Schilddrüsen-OP, kann eine Recurrensparese entstehen. Einseitig führt diese zu Heiserkeit, Verlust der Singstimme und bei beidseitiger Schädigung zu pathologischem Schnarchen und Kurzatmigkeit bis hin zu Atemnot.

ABB. 1 Der N. vagus enthält die Fasern des kranialen Abschnitts des Parasympathikus für Hals, Thorax und Teile des Bauchraumes.Quelle: Schünke M, Schulte E, Schumacher U. Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Kopf, Hals und Neuroanatomie. Illustrationen von K. Wesker und M. Voll. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2022

ABB. 2 Der N. vagus verläuft entlang der A. carotis communis und der V. jugularis interna bis unter das Schlüsselbein.Quelle: Schünke M, Schulte E, Schumacher U. Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Kopf, Hals und Neuroanatomie. Illustrationen von K. Wesker und M. Voll. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2022

Für die Vagusnervstimulation sind vor allem die anatomischen Verbindungen ins Gehirn relevant. Im unteren Hirnstamm liegt ein Nervenzellkerngebiet, der Nucleus tractus solitarius. Hier enden die Fasern des Vagusnerv und die ankommenden Signale werden über zentrale Neurone von dort in verschiedene Hirnareale weitergeleitet. Diese Kerngebiete wiederum sind Teil der neuronalen Systeme, die an Schmerzregulation, Emotionen oder Gedächtnis beteiligt sind.

Die invasive Vagusnervstimulation

Bei der invasiven Vagusnervstimulation (iVNS) wird in einer rund einstündigen minimalinvasiven Operation in Vollnarkose ein kleines Gerät, ähnlich einem Herzschrittmacher, linkseitig unterhalb des Schlüsselbeins auf den Brustmuskel implantiert. Die davon ausgehenden Elektroden führen unter der Haut bis zum linkseitigen Vagusnerv und umschlingen ihn auf Höhe des Halses. Da Tiermodelle eine stärkere kardiovaskuläre Beteiligung des rechtsseitigen Vagusnervs zeigten, wird der linke Vagusnerv für diesen Eingriff bevorzugt, um unerwünschten Nebeneffekten am Herzen vorzubeugen. Das Gerät sendet nun in regelmäßigen Abständen, meist alle 5 Minuten für 30 Sekunden, elektrische Impulse, die am Nerven in Nervenimpulse umgewandelt und afferent zu Hirnstamm und Großhirn weitergeleitet werden. Die elektrische Stimulation ist so niedrig gewählt, dass vor allem die afferenten sensorischen Fasern des Vagusnervs stimuliert werden. Diese haben eine niedrigere Stimulationsschwelle als die efferenten autonomen Fasern. Der implantierte Schrittmacher kann lebenslang im Körper verbleiben, wobei die Batterie circa alle acht Jahre ausgewechselt wird.

Die iVNS wirkt insofern, als über den Vagusnerv verschiedene Gehirnregionen so stimuliert oder gehemmt werden, dass ein krankheitsmindernder Effekt beispielsweise auf Depressionen und Epilepsie entsteht. Das funktioniert zum einen durch die vermehrte Ausschüttung aktivierender und hemmender Neurotransmitter in den Kerngebieten, zum anderen durch die Neuroplastizität. Letztlich funktioniert diese Therapie auch dank anderer neurochemischer und struktureller Verbesserungen:

Tiermodelle zeigten, dass sich die Konzentrationserhöhung von Adrenalin, Serotonin und Noradrenalin im synaptischen Spalt sowohl günstig auf die epileptische Anfallsbereitschaft (antikonvulsiv) als auch auf die Stimmung (antidepressiv) auswirkt. Die Erhöhung des hemmenden Neurotransmitters GABA mit der Reduktion des erregenden Neurotransmitters Glutamat wirkt ebenfalls antikonvulsiv. GABA (Gamma-Aminobuttersäure) ist ein Neurotransmitter, der auch durch Medikamente zur Behandlung von Epilepsie ausgeschüttet wird, was die Anfallswahrscheinlichkeit reduziert.

Auch zeigte die iVNS in Tierversuchen potenzielle neuroprotektive und antientzündliche Effekte. Sie unterdrückt den Zelluntergang, zum Beispiel durch eine glutamatvermittelte Überregung (Exzitotoxizität), reguliert die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, fördert den Ausbau von Blutgefäßen (Angiogenese) und verbessert die neuronale Plastizität durch die Stimulierung des Neuronenaufbaus (Neurogenese).

Bereits in den 90er-Jahren wurde die invasive Vagusnervstimulation in der Europäischen Union für therapierefraktäre Epilepsien zugelassen. 2001 folgte die Zulassung für therapieresistente Depressionen. Es ist eine Therapie, die von den gesetzlichen Krankenkassen übernommen und mittlerweile in verschiedenen spezialisierten Einrichtungen deutschlandweit angeboten wird. Für die Übernahme der Kosten durch die Krankenkasse müssen bei der Indikation Depression mindestens zwei medikamentöse Therapien nicht den gewünschten Erfolg gebracht haben. Bei Epilepsien müssen Medikamente – auch in Kombination – keine ausreichende Anfallskontrolle erzielt haben und ein epilepsiechirurgischer Eingriff darf nicht möglich sein. Die iVNS gilt bei Depressionen als ergänzende Langzeittherapie, die erst nach einigen Monaten ihre Wirkung entfaltet und zusätzlich zu Medikamenten und Psychotherapie eingesetzt wird.

Nichtinvasive & minimalinvasive Vagusnervstimulation

Neben der invasiven Methode gibt es seit einigen Jahren auch Systeme zur nichtinvasiven Vagusnervstimulation (nVNS): die transkutane VNS (tVNS), die über die Haut des Ohrs (transkutane aurikuläre VNS, taVNS) oder über die Haut am Hals (transkutane zervikale VNS, tcVNS) durchgeführt wird. Bei der taVNS wird ein Gerät an der linken Ohrmuschel angebracht, das mit aufgeklebten Elektroden den sensiblen aurikulären Ast des Vagusnervs an der Hautoberfläche stimuliert und über eine Fernbedienung eingestellt wird.

Ein weiteres neueres Verfahren ist die perkutane VNS (pVNS). Durch die Nadelelektroden, die man minimalinvasiv an die Stimulationspunkte in der Ohrmuschel setzt, werden ebenfalls die aurikulären Ausläufer des Vagusnervs stimuliert.

Seit den 90er-Jahren verwendet man die Vagusnervstimulation für Epilepsien.

Auch wenn bei diesen Methoden keine Operation nötig ist, können sie ebenso zu Nebenwirkungen durch unspezifische afferente oder efferente Stimulationen führen. Dazu gehören beispielsweise Heiserkeit, Husten, Kurzatmigkeit, Nackenschmerzen, Schluckstörungen oder Parästhesien im Hals- und Rachenbereich.

Mit der nVNS oder pVNS werden Verfahren erforscht, die einerseits keine operationsbezogenen Risiken mit sich bringen wie durch die Vollnarkose oder Komplikationen in der Wundheilung. Außerdem vereinfachen sie die Anwendung und reduzieren die Kosten, was die Versorgung einer größeren Patient*innengruppe zu ermöglicht. Gleichzeitig wirken die nicht invasiven Verfahren ähnlich in Bezug auf die Hirnstimulation ähnlich wie die iVNS. In den letzten Jahren sind dazu viele Studien zu unterschiedlichen Krankheitsbildern entstanden. Die nichtinvasiven Verfahren werden bereits bei Epilepsie, Depression, chronischen Rückenschmerzen, Clusterkopfschmerz, Migräne oder postoperativen Schmerzen angewendet. Allerdings tragen die gesetzlichen Krankenkassen dafür aktuell nicht die Kosten.

Kontraindikationen der Vagusnervstimulation

Aus Herstellerinformationen geht hervor, dass Menschen mit vorhergegangener Gehirnchirurgie oder Gehirnverletzungen möglicherweise nicht von der VNS profitieren. Auch ist Vorsicht geboten bei Patient*innen mit Erkrankungen des vegetativen Nervensystems, bei Lungenerkrankungen, Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüren, vasovagalen Synkopen (Beteiligung des Vagusnervs), Herzrhythmusstörungen und bei neurologischen Erkrankungen. Eine zusätzliche kombinierte Hirnstimulation ist nicht zugelassen. Ein implantierter Herzschrittmacher oder Kardioverter-Defibrillator (ICD) stellt keine Kontraindikation dar, sofern der Mindestabstand und alle Vorschriften eingehalten werden.

Eine Therapie, viele Anwendungsmöglichkeiten

Das breite Spektrum an positiven Effekten der Vagusnervstimulation regt zur internationalen Erforschung auf verschiedenen Gebieten an. An Ratten mit akuten ischämischen Schlaganfällen zeigten Forschende, dass die Vagusnervstimulation die Infarktgröße reduziert, die neurologischen Folgeschädigungen verringert und die Gedächtnisleistung verbessert [1]. Die Forschungsteams machen dafür die positive Wirkung auf den Zelluntergang (Zellapoptose), Entzündungsprozesse, den Ausbau von Blutgefäßen (Angiogenese) und Nervenstrukturen (Neurogenese) sowie die Regulation der Blut-Hirn-Schranke verantwortlich. Klinische Studien ergaben, dass die iVNS bei Menschen mit Schlaganfall vor allem in Kombination mit Rehabilitationsmaßnahmen die motorischen Fähigkeiten der oberen Extremitäten verbessert. Ebenso Teil der klinischen Forschung ist es, zu untersuchen, wie sich die VNS auf weitere Folgeerscheinungen eines Schlaganfalls auswirkt. Zum Beispiel auf die kognitiven Beeinträchtigungen, Schluckstörungen, Aphasie und Schlaf-Wach-Störungen. Weitere Studien verweisen darauf, dass auch die nichtinvasive Vagusnervstimulation ähnliche Wirkungen haben kann.

Darüber hinaus wird geforscht, ob die Therapie für andere krankheitsbilder infrage kommt. So reduzierte die Vagusnervstimulation im Tierversuch das Übergewicht von Mäusen. Dabei verstärkte und nahm die aurikuläre Vagusnervstimulation die Kopplung zwischen Magen und Hirn und nimmt damit Einfluss auf Appetit und Verdauung. Mit diesen Erkenntnissen können in Zukunft möglicherweise neuromodulatorische Therapien für Erkrankungen wie Adipositas, beziehungsweise Essstörungen oder für körperliche Symptome wie Appetitlosigkeit bei psychischen Erkrankungen entwickelt werden. Auch zu chronischen und akuten postoperativen Schmerzen gibt es Studien, die die Vagusnervstimulation als ergänzende nichtmedikamentöse Behandlung bestätigen.

Da der N. vagus im Körper eine so große Reichweite hat, erstrecken sich die potenziellen Indikationen über viele sehr unterschiedliche Bereiche wie chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED), Rheumatoide Arthritis, Tinnitus, Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson, unterschiedliche Schmerzen, Angststörungen, Schlafstörungen oder Erschöpfungssyndrome. Dazu müssen Wissenschaftler*innen in der Zukunft viel Forschung betreiben, um eine ausreichende Datenlage herzustellen oder bestehende Ergebnisse zu untermauern: Aktuell kann die Wirkweise der unterschiedlichen Formen der Vagusnervstimulation (iVNS und nVNS) noch nicht ausreichend verglichen werden, da nicht genug Studien dazu vorliegen.

Perspektivisch könnte eine nebenwirkungsarme, wenig bis nicht invasive Therapie mit vergleichsweise geringen Kosten den unterschiedlichsten Fachbereichen zur Verfügung stehen.

Mona Herz

Mona Herz
ist Medizinjournalistin und seit über zehn Jahren freie Autorin des Thieme Verlags. Sie hat in Italien Medizin studiert und schreibt Texte für medizinische Fachzeitschriften sowie Fachbücher. Sie lebt und arbeitet in Berlin.

• Literaturverzeichnis

• 1 Du L, Xuan H, Xiaoxing X. et al Vagus nerve stimulation in cerebral stroke: biological mechanisms, therapeutic modalities, clinical applications, and future directions. Neural Regen Res 2024; 19: 1207-1717

• Weiterführende Literatur

• 2 Möbius H, Welkoborsky HJ. Vagus nerve stimulation for conservative therapyrefractive epilepsy and depression. Laryngorhinootologie 2022; 101: 114-S143
• 3 Likar R, Christophe P, Kampusch S. et al Klinische Wirksamkeit der aurikulären Vagusnervstimulation in der Behandlung chronischer und akuter Schmerzen. Schmerz 2024; 38: 267-278
• 4 Müller SJ, Teckentrup V, Rebollo I. et al Vagus nerve stimulation increases stomach-brain coupling via a vagal afferent pathway. Brain Stimul 2022.
• 5 Herstellerinformationen tVNS. Mit nicht-invasiver Vagusnervstiumulation Krankheiten behandeln (08.2020). https://t-vns.com/de/ Stand: 09.2024
• 6 Nationale Versorgungsleitlinien. NVL Unipolare Depression (2022). https://www.leitlinien.de/themen/depression/version-3/kapitel-1 Stand 23.10.2024
• 7 AWMF online. Erster epileptischer Anfall und Epilepsien im Erwachsenenalter (1.9.2023). https://register.awmf.org/assets/guidelines/030-041l_S2k_Erster-epileptischer-Anfall-Epilepsien-Erwachsenenalter_2023-09.pdf Stand 23.10.2024
• 8 AWMF online. S1-Leitlinie Therapie der Migräneattacke und Prophylaxe der Migräne (18.10.2022). https://register.awmf.org/de/leitlinien/detail/030-057 Stand 23.10.2024

Publication History

Article published online:
15 November 2024