Kollagen im Kopf: Wo es sitzt – und wo nicht
Bei Kollagen denkst du vermutlich an Haut, Sehnen und Knochen. Zu Recht: Kollagene sind die häufigsten Proteine bei Säugetieren¹. Es gibt dabei nicht „das“ Kollagen, sondern eine Familie aus 28 Typen¹. Und das Gehirn? Hier wird es überraschend: Im Nervensystem sind Kollagene in der Nähe der Nervenzellkörper selten².
Das widerspricht einem verbreiteten Bild – dem vom Kollagen als Gerüst, das die Nervenzellen in deinem Gehirn zusammenhält. So einfach ist es nicht. Die folgenden Abschnitte zeigen, wo Kollagen im und am Gehirn tatsächlich vorkommt, was die Forschung darüber weiß und was noch offen ist.
Am Rand: Hirnhäute, Gefäße und frühe Entwicklung
Wo die Kollagene sitzen
Statt zwischen den Nervenzellen findet sich Kollagen vor allem am Rand: in den Hirnhäuten, in den Basalmembranen und in den Sinnesendorganen². Basalmembranen sind hauchdünne Matrixschichten, auf denen Zellen aufsitzen.
Die Matrix des Gehirns – also alles, was zwischen und um seine Zellen liegt – teilt sich grob in zwei Bereiche: Bindegewebe in Form von Basalmembranen an den Hirnhäuten und Blutgefäßen und eine Matrix im Nervengewebe selbst³. Letztere besteht aus lockerem Material zwischen den Zellen und aus sogenannten perineuronalen Netzen³. Bei einem Teil der Nervenzellen umhüllen diese Netze den Zellkörper und die Dendriten⁴. Sie bestehen hauptsächlich aus Hyaluronan, Chondroitinsulfat-Proteoglykanen, Verbindungsproteinen und Tenascin R⁴ – Kollagen steht nicht auf dieser Liste.
Kollagen als Wegweiser in der Entwicklung
Spannend wird es in der Entwicklung des Nervensystems. Dort deuten neuere Studien darauf hin, dass Kollagene beteiligt sind, wenn Nervenfasern ihren Weg finden, wenn Synapsen entstehen und wenn Schwann-Zellen ausreifen². Lange hat die Forschung diese Rolle beim Verdrahten der Nervenbahnen kaum beachtet⁵. Erst neuere Studien haben solche Aufgaben von Kollagenen im sich entwickelnden Nervensystem unerwartet entdeckt⁵. Dabei geht es um die Bauphase des Nervensystems.
Die Blut-Hirn-Schranke: Hier ist Kollagen IV zu Hause
Das Gehirn schirmt sich gegen das Blut ab, mit der Blut-Hirn-Schranke. Sie besteht vor allem aus den Zellen der Gefäßinnenwand (Endothelzellen), aus Perizyten, aus Astrozyten und aus einer Basalmembran⁶. Die Zellen bekommen dabei die meiste Aufmerksamkeit; die Basalmembran als einziger nicht zellulärer Teil ist wenig erforscht⁶.
Eine Schicht von 50 bis 100 Nanometern
Die Basalmembran ist eine hochgeordnete Proteinschicht von nur 50 bis 100 Nanometern Dicke⁶. Sie besteht im Wesentlichen aus vier Proteinen: Kollagen IV, Laminin, Nidogen und Perlecan⁶. Kollagen IV ist davon der häufigste Bestandteil⁶. Nach gängiger Vorstellung bildet sein Netz das Gerüst, in das sich die anderen Bausteine wie Laminine, Nidogene oder Perlecan einfügen⁷.
Was passiert, wenn Kollagen IV fehlt
Einiges davon zeigen Versuche mit Mäusen: Fehlt Mausembryonen die wichtigste Form von Kollagen IV ganz, entstehen ihre Basalmembranen zunächst trotzdem⁷. Sobald die mechanische Belastung wächst, halten sie aber nicht mehr: Die Embryonen sterben etwa am 10. bis 11. Entwicklungstag (E10,5 bis E11,5)⁷. Mäuse mit einer bestimmten Veränderung im Kollagen-IV-Gen auf nur einer ihrer zwei Genkopien zeigen Schäden an den Hirngefäßen, darunter Hirnblutungen⁶. Die Autoren einer Übersichtsarbeit schließen daraus auf eine entscheidende Rolle von Kollagen IV für intakte Gefäße⁶.
Zur Einordnung: Hier geht es um Fehler im Bauplan, also in den Genen. Mit der Menge an Kollagen in deiner Ernährung hat das nichts zu tun. Und wie genau die Basalmembran die Schranke auf molekularer Ebene reguliert, ist noch weitgehend unbekannt⁶.
Nerven und Myelin: Kollagen sitzt außerhalb des Gehirns
Damit Signale schnell über lange Nervenfasern laufen, sind viele Fasern von Myelin umhüllt, einer fettreichen Isolierschicht. Im Gehirn und im Rückenmark bilden Oligodendrozyten dieses Myelin, in den Nerven des übrigen Körpers die Schwann-Zellen³. Beim Thema Kollagen ist dieser Unterschied entscheidend.
In den Nerven des Körpers: Schwann-Zellen mit Kollagenhülle
Im peripheren Nervensystem sind die Schwann-Zellen von einer Basalmembran umgeben⁸. Dort kommen zwei Klassen von Kollagenen vor: die faserbildenden Kollagene der Typen I, III und V sowie das Basalmembran-Kollagen Typ IV⁹. Kollagene sind wichtige Bestandteile der peripheren Nerven: Sie stützen nicht nur, sondern beeinflussen über Signale auch das Verhalten der Zellen⁸. Ein Beispiel ist Kollagen VI: Es steuert, wie Schwann-Zellen ausreifen, und wird gebraucht, damit das Myelin der peripheren Nerven erhalten bleibt³.
Im Gehirn: eine offene Frage
Für das Gehirn sieht es anders aus. Während Rolle und Verteilung von Kollagen VI in den peripheren Nerven gut belegt sind, ist seine Rolle im zentralen Nervensystem noch ein offenes Forschungsfeld³. Außerdem kommt Kollagen VI in den peripheren Nerven bekanntermaßen deutlich reichlicher vor als in Gehirn und Rückenmark³.
Mehr Kollagen ist nicht automatisch besser
Ein Detail aus der Nervenreparatur zeigt, wie fein das Gleichgewicht ist: Nach einer Verletzung bildet der durchtrennte Nerv oft mehr Kollagen, als ideal wäre⁹. Diese Narbenbildung behindert vermutlich, dass nachwachsende Nervenfasern ihren Weg finden, und verzögert so die Regeneration⁹.
Kollagen und Alter: Was gemessen ist – und was nicht
„Mit dem Alter verliert der Körper Kollagen“ – für die Haut gibt es dazu Messungen, allerdings zur Neubildung: Gealterte Haut bildet weniger Kollagen der Typen I und III¹⁰. Im Labor stellten Hautzellen (Fibroblasten) von über 80-Jährigen weniger Vorstufe von Kollagen Typ I her als die von 18- bis 29-Jährigen¹⁰.
Auf das Gehirn lässt sich dieser Befund nicht einfach übertragen. Dort sind Kollagene in der Nähe der Nervenzellen selten², und in den Basalmembranen seiner Gefäße ist Kollagen IV der häufigste Bestandteil⁶ – nicht die Hautkollagene I und III. Bei Mäusen wurden die Gene für Kollagen VI mit dem Alter sogar stärker abgelesen³ – von einem Verlust ist dort also keine Rede.
Bei Erkrankungen des Gehirns verändert sich die Zusammensetzung der Basalmembran an den Gefäßen deutlich¹¹. Ob solche Veränderungen Ursache oder Folge sind, beantwortet diese Beobachtung allein nicht. Eine Messung, nach der das menschliche Gehirn mit dem Alter Kollagen verliert, findet sich in den hier ausgewerteten Arbeiten nicht.
Kollagen aus der Nahrung: Was im Blut ankommt
Dein Körper baut sein Kollagen selbst, aus Aminosäuren. Dafür braucht er Enzyme und ihre Helfer: Vitamin C wird benötigt, damit die Aminosäure Prolin in den Kollagen-Vorstufen zu Hydroxyprolin umgebaut wird, und Hydroxyprolin stabilisiert die dreifache Helix des Kollagens¹². Das Enzym Lysyloxidase, das Kollagenfasern miteinander vernetzt, braucht Kupfer¹³.
Peptide im Blut
Was passiert mit Kollagen, das du isst? In einer Studie mit zehn gesunden Männern stiegen nach 35 g Kollagenhydrolysat die Blutwerte fast aller Aminosäuren über einen Zeitraum von 240 Minuten an¹⁴. Nicht alles wird dabei in einzelne Aminosäuren zerlegt: Nach Gelatinehydrolysat (9,4 bis 23 g) stieg im Blut gesunder Freiwilliger die Peptidform von Hydroxyprolin und erreichte nach ein bis zwei Stunden ihren Höchstwert¹⁵. Hauptbestandteil dieser Peptide aus der Nahrung war das Dipeptid Prolyl-Hydroxyprolin (Pro-Hyp)¹⁵.
Brühe oder Pulver?
Knochenbrühe gilt oft als natürliche Kollagenquelle. Eine Analyse ergab jedoch, dass Brühe nach einem Standardrezept signifikant weniger Hydroxyprolin, Glycin und Prolin enthielt als eine 20-g-Portion der in Studien verwendeten Kollagenpräparate¹⁶. Bei frei zubereiteten Brühen schwankte der Aminosäuregehalt stark¹⁶.
Was offen bleibt
Alle diese Studien haben im Blut gemessen, nicht im Gehirn. Ob Kollagenpeptide aus der Nahrung das Kollagen im oder am Gehirn verändern, beantworten sie nicht.
Fazit: Weniger Fundament, mehr Feinarbeit
Das Gehirn wird nicht von einem Kollagengerüst zusammengehalten: In der Nähe der Nervenzellen ist Kollagen selten². Es sitzt vor allem am Rand, in den Hirnhäuten und den Basalmembranen². In der Basalmembran der Blutgefäße ist Kollagen IV der häufigste Bestandteil⁶. Für die Entwicklung deuten Studien darauf hin, dass Kollagene beteiligt sind, wenn Nervenfasern ihren Weg finden². In den Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark gehören sie zu den wichtigen Bausteinen⁸.
Beim Kollagen aus der Nahrung ist die Lage nüchtern: Peptide wie Pro-Hyp lassen sich im Blut nachweisen¹⁵. Ob sie im Gehirn etwas verändern, haben die Arbeiten, auf die sich dieser Artikel stützt, nicht untersucht. Wer dir etwas anderes verspricht, sollte die Studie dazu nennen können.