Gibt es DMT im menschlichen Gehirn?

DMT ist ein kleines Molekül mit großen Auswirkungen. Eine psychedelische Droge mit enormen Effekten. Viele Interessierte innerhalb und außerhalb des Wissenschaftsbetriebs spekulieren über die Funktionen, die DMT im menschlichen Körper haben könnte. Doch wird es nun eigentlich im menschlichen Gehirn produziert, wenn ja, dann wo genau und nicht zuletzt: warum?

Warum sollte uns das Interessieren?

Die Abkürzung DMT steht für N,N-Dimethyltryptamin. DMT ist ein simples Molekül, das auf der Aminosäure Tryptophan basiert. Es kommt an diversen Stellen in der Natur vor, von unterschiedlichen Pflanzenarten bis zu den Zellen von Säugetieren. Es erfüllt an diesen verschiedenen Stellen verschiedene Funktionen, so dient es in einigen Gräsern etwa zur Abwehr gegen pflanzenfressende Tiere [1]. Wird es dem menschlichen Körper von außen in ausreichender Menge zugeführt, so führt dies zu komplexen und immersiven Halluzinationen.

Dieser Fakt ist Menschen auch schon lange bekannt. In verschiedenen südamerikanischen indigenen Kulturen werden bereits seit Jahrhunderten DMT-haltige Mixturen verwendet, um halluzinatorische Zustände herbeizuführen [2]. Auch in der westlichen Medizin wird DMT mittlerweile als potenziell relevantes Medikament verhandelt, um verschiedene psychische Erkrankungen zu behandeln, allen voran die Depression [3].

Schon lange wird zudem spekuliert, ob DMT ein Neurotransmitter im menschlichen Gehirn sein könnte. Dies würde bedeuten, dass die Substanz von Nervenzellen produziert und freigesetzt wird, um an Rezeptoren zu binden und so die Kommunikation zwischen Nerven zu beeinflussen. (Es gibt noch weitere Kriterien dafür, was einen Neurotransmitter ausmacht, dies sind aber die Hauptsachen). Ein theoretisches Argument für das Vorhandensein von endogenem DMT im menschlichen Gehirn, liegt bereits in der Nähe des Moleküls zur Aminosäure Tryptophan [4]. So wären im Körper nur zwei Schritte notwendig, um aus der in unserer Nahrung reichlich vorhandenen Aminosäure Tryptophan das vielbesprochene DMT zu formen. Dieser Umstand allein, so wie die Entdeckung von Enzymen, die Reaktionen tatsächlich ermöglichen würden, lösten schon bald nach der ersten Beschreibung des DMT in der wissenschaftlichen Literatur eine Suche nach körpereigenem (oder endogenem) DMT aus [5].

Um die Ergebnisse in der Suche nach endogenem DMT richtig verstehen zu können ist allerdings erstmal ein kleiner Abstecher in die Biochemie notwendig. Es ist nämlich wichtig zu wissen, wie der Weg vom Tryptophan zum DMT aussieht und welche Enzyme diese Schritte ermöglichen. Wissen wir nämlich, welche Enzyme notwendig sind, so können wir sagen, dass ein Hirn, das diese Enzyme enthält, zumindest theoretisch in der Lage wäre, DMT zu produzieren. Hier also einmal in aller Kürze:

Die Biosynthese von DMT

Zuerst, muss das Tryptophan decarboxyliert werden, um Tryptamin zu erhalten. Es wird also ein Teil des Moleküls abgespalten. Dies geschieht im Körper von Säugetieren regelmäßig, da Tryptamin für eine Reihe von Körperfunktionen notwendig ist. Das Enzym, das diese Reaktion ermöglicht, ist aromatische-L-Aminosäure Decarboxylase, kurz AADC. Im zweiten Schritt muss dieses Tryptamin noch doppelt methyliert werden, es müssen also zwei Methylgruppen zu dem Molekül hinzugefügt werden, um DMT zu erhalten. Diese Reaktion kann durch das Enzym Indolethylamin-N-Methyltransferase (INMT) ermöglicht werden [5, 6].

Beide Enzyme wirken auf diverse körpereigene Substanzen ein und sind keineswegs nur der DMT-Biosynthese vorbehalten. Beide Enzyme sind auch im Körper weit verbreitet. Die spannende Frage für die Suche nach körpereigenem DMT ist dabei vor allem, ob sie auch im Hirn vorkommen. Dies war beispielsweise im Falle des INMT zeitweise umstritten.

Zusammengefasst kann man also sagen: Eine Nervenzelle, die die Enzyme AADC und INMT produziert, kann auch DMT produzieren. Die nötigen Vorläufer nehmen wir nämlich in fast jeder Mahlzeit zu uns.

Die Suche nach DMT im Gehirn

Bereits in den 70er Jahren demonstrierten Julius Axelrod und Juan Saavedra, dass DMT in Rattengehirnen produziert werden kann, indem sie den DMT-Vorläufer Tryptamin (also die zweite Stufe in unserem oben beschriebenen Syntheseweg) direkt in die Hirne von Ratten injizierten. Danach waren sie in der Lage, DMT im Hirngewebe nachzuweisen [7]. Später wurde DMT auch im Hirn von neugeborenen und aktiven erwachsenen Ratten nachgewiesen, ohne weiter nachzuhelfen [8, 9]. Darüber hinaus wurde DMT in menschlichen Proben von Blut, Urin und Cerebrospinalflüssigkeit (CFS), also der Flüssigkeit in der unser Gehirn schwimmt, entdeckt [5].

An dieser Stelle könnte man nun sagen: Case closed, DMT ist ein bisher unentdeckter neuer Neurotransmitter im menschlichen Gehirn. Allerdings war es dann doch nicht ganz so einfach. Zum einen gab es widersprüchliche Ergebnisse dazu, ob INMT überhaupt im Hirn vorkommt oder ob es nur anderswo im Körper gebildet wird [5, 6]. Zum anderen war unklar, ob die beiden notwendigen Enzyme überhaupt an den gleichen Stellen vorkommen. Dies wäre allerdings notwendig, um genug DMT für einen relevanten Effekt zu produzieren [6]. Es wurde deshalb auch spekuliert, ob DMT in der menschlichen CFS dadurch auftreten könnte, dass es aus der Peripherie durch verschiedene Transportproteine ins Gehirn gebracht wird und sich dort ansammelt [10, 5]. Zu alledem kam noch hinzu, dass die Proben in menschlichen Köperflüssigkeiten stets sehr kleine Mengen an DMT enthielten. Die Produktion von DMT im Gehirn und die Funktion des Moleküls als Neurotransmitter erschien also plausibel, war aber keineswegs unumstritten [5].

Dennoch führten diese Ergebnisse rasch dazu, dass Spekulationen darüber angestellt wurden, dass endogenes DMT im Hirn von Menschen für zentrale psychologische Funktionen mitverantwortlich sei. Schnell kam es zu wissenschaftlichen (und pseudowissenschaftlichen) Hypothesen darüber, wofür DMT im Hirn zuständig sein könnte. So wurde diskutiert, ob DMT für Träume oder für Halluzinationen in körperlichen Extremzuständen ursächlich sein könnte oder ob Veränderungen im körpereigenen DMT-Haushalt für psychotische Erkrankungen verantwortlich sein könnten. Im Jahre 2000 bekamen einige dieser Hypothesen einen prominenten Befürworter, als der amerikanische Psychiater Rick Strassmann sein popkulturell sehr einflussreiches Werk DMT-the spirit molecule veröffentlichte [4]. Letztendlich fehlte diesen Hypothesen dennoch lange der nötige Rückhalt. Bis zum Jahre 2019:

Der neuste Stand zum DMT

In diesem Jahr veröffentlichten nämlich Jon Dean, Jimo Borjigin und Ihr Team die Studie Biosynthesis and Extracellular Concentrations of N,N-dimethyltryptamine in the Mammalian Brain [6]. Borjigin war ursprünglich Melatoninforscherin. Im Zuge dessen beschäftigte sie sich eingehend mit der Zirbeldrüse, dem Hirnorgan, welches für die Produktion von Melatonin zuständig ist. Sie stieß dabei auch auf das bereits erwähnte Buch von Rick Strassman, in dem spekuliert wird, dass die Zirbeldrüse auch DMT im Gehirn produzieren könnte [11].

Inspiriert von Strassmans Hypothesen, begannen Borjigin und ihr Team die bisher wohl einflussreichste Studie zur Frage des endogenen DMTs und stießen dabei auf überraschende Ergebnisse.

Zum einen nutzten sie die Methode der In-Situ-Hybridisierung, um nach der mRNA der beiden für die DMT-Biosynthese notwendigen Enzyme zu suchen. Bei dieser Methode werden farblich markierte RNA-Sonden direkt in das Gewebe gegeben. Diese binden dann an die Sequenz für das gesuchte Enzym, insofern dieses vorhanden ist, und werden dadurch unter dem Mikroskop sichtbar. Auf diese Weise fanden die Forschenden Nachweise für das Enzym INMT im Hirngewebe von Ratten und Menschen, was frühere Unsicherheiten bezüglich des INMT aufklärte. Auch konnten sie mit dieser Methode erstmals zeigen, dass es im Hirn von Ratten Nervenzellen gibt, die beide Enzyme gleichermaßen produzieren und somit eindeutig in der Lage zur DMT-Produktion wären. Im Gegensatz zu Strassmans ursprünglicher Hypothese beschränkten sich diese Zellen aber keineswegs auf die Zirbeldrüse.

Zudem nutze das Team um Borjigin die Methode der Mikrodialyse. Hierbei wird eine Sonde ins Hirn implantiert, die es erlaubt aus frei beweglichen und aktiven Tieren kleine Flüssigkeitsproben aus spezifischen Hirnregionen zu entnehmen. Diese Proben können dann mit Flüssigkeitschromatographie analysiert werden, die selbst verschwindend geringe Mengen verschiedener Moleküle nachweisen können. Dies erlaubte es also den Forschenden, direkt nach DMT im der Hirnrinde lebender Ratten zu suchen.

Das Ergebnis der Mikrodialyse war überraschend. Borjigin und ihr Team fanden DMT im Hirn erwachsener und gesunder Ratten. Viel wichtiger allerdings ist, dass das DMT in Konzentrationen gefunden wurde, die nicht weit von denen des bekannten Neurotransmitters Serotonin entfernt sind.

Nun konnte also gezeigt werden, dass das Hirn von Ratten eindeutig DMT in potenziell aktiven Mengen produziert. Unklar war jedoch noch, welche Hirnregion dafür verantwortlich ist. Zellen, die beide notwendigen Enzyme ausbilden, fanden die Forschenden in der Hirnrinde, im Hippocampus, der Zirbeldrüse und dem Plexus Choroideus, welcher für die CFS-Produktion im Hirn notwendig ist. Da viele frühere Hypothesen auf die Zirbeldrüse hinwiesen, wiederholten die Forschenden das Experiment an Ratten, deren Zirbeldrüse chirurgisch entfernt wurde. Es zeigte sich kein statistisch signifikanter Abfall in den DMT-Konzentrationen. Diese Ergebnisse interpretierten Borjigin und ihr Team wie folgt: DMT wird im Rattengehirn produziert und hat, basierend auf der Konzentration, möglicherweise Einflüsse auf Hirnfunktionen. Dabei scheint die Zirbeldrüse zwar potenziell in der Lage zu sein, endogene DMT-Synthese zu betreiben, scheint aber nicht an der tatsächlichen Produktion maßgeblich beteiligt. Als alternative Produktionsregion verweisen die Forschenden auf Nervenzellen in der Hirnrinde, die beide Enzyme produzieren.

Vorbehalte

So spannend diese Ergebnisse auch sein mögen, gilt es dennoch einige Dinge im Kopf zu behalten:

Noch sind diese Ergebnisse in keinem zweiten unabhängigen Labor wiederholt worden. Solche Wiederholungen (sogenannte Replikationen) sind im naturwissenschaftlichen Prozess allerdings ein zentrales Mittel, um Ergebnisse abzusichern. Die Ergebnisse sind also mit sehr präzisen Methoden erarbeitet worden, sollten aber trotzdem mit Vorsicht interpretiert werden.

Zudem ist es fraglich, wie direkt die Ergebnisse von Ratten auf menschliche Gehirne übertragen werden können. Zweifelsohne gibt es sehr weitreichende Überschneidungen in den Hirnfunktionen und der Neuroanatomie aller Säugetiere. Auch sind gerade Nager sehr übliche Modellorganismen in den Neurowissenschaften. Dennoch gibt es durchaus Variationen zwischen den Spezies. So kann der momentane Forschungsstand zwar zeigen, dass Menschen in der Lage wären, DMT in ihren Gehirnen herzustellen, die nötigen Enzyme wurden belegt, doch der direkte Nachweis in lebendigem Hirngewebe mit Messungen der Konzentration bleibt noch aus.

Unklar sind zudem die Funktionen, die DMT im Hirn übernehmen könnte. Während Hypothesen bezüglich der Relevanz des DMT für psychotische Erkrankungen oder Trauminhalte mittlerweile recht gründlich widerlegt wurden [5], steht die Frage nach dem Einbezug des DMT in Bewusstseinsveränderungen während körperlichen Ausnahmezuständen noch im Raum. Auch Borjigin und ihr Team beobachteten einen Zuwachs in den DMT-Konzentrationen während des Herzstillstandes in Ratten. Hierbei ist aber laut den Forschenden wichtig anzumerken, dass in diesem Zustand diverse Neurotransmitter in ihrer Konzentration ansteigen und DMT keineswegs der einzige Erklärungsansatz ist. Auch wurde gezeigt, dass DMT Nervenzellen und Gliazellen, also unterstützenden Hirnzellen, bei Sauerstoffmangel schützen kann [12], was ebenfalls ein Erklärungsansatz für die Funktionen des endogenen DMT sein könnte.

Fazit

DMT ist ein hochspannendes Molekül, mit einer intensiven psychedelischen Wirkung und potenziellen klinischen Anwendungen. Darüber hinaus gibt es Ergebnisse sowohl aus der Forschung an Menschen selbst als auch an Nagern, die darauf hinweisen, dass körpereigenes DMT an unseren Hirnfunktionen beteiligt sein könnte. Abschließend ist das allerdings nicht belegt. Unklar bleibt zudem, welche Funktionen endogenes DMT im Gehirn ausübt und ob die Mengen, die produziert werden können, ausreichen, um den Effekten von äußerlich zugeführtem DMT gleichzukommen.

Literaturverzeichnis

[1]   Woods D., Clark K.: Palatability of Reed Canary Grass Pasture. Canadian Journal of Plant Science 54, 89–91 (1974).

[2]   Miller M. J., Albarracin-Jordan J., Moore C., Capriles J. M.: Chemical evidence for the use of multiple psychotropic plants in a 1,000-year-old ritual bundle from South America. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 116, 11207–11212 (2019).

[3]   Cameron L. P., Benson C. J., Dunlap L. E., Olson D. E.: Effects of N, N-Dimethyltryptamine on Rat Behaviors Relevant to Anxiety and Depression. ACS chemical neuroscience 9, 1582–1590 (2018).

[4]   Strassman R.: DMT – The Spirit Molecule. A Doctor’s Revolutionary Research into the Biology of Near-Death and Mystical Experiences. Inner Traditions International Limited, Rochester 2000.

[5]   Barker S. A.: N, N-Dimethyltryptamine (DMT), an Endogenous Hallucinogen: Past, Present, and Future Research to Determine Its Role and Function. Frontiers in neuroscience 12, 536 (2018).

[6]   Dean J. G., Liu T., Huff S., Sheler B., Barker S. A., Strassman R. J., Wang M. M., Borjigin J.: Biosynthesis and Extracellular Concentrations of N,N-dimethyltryptamine (DMT) in Mammalian Brain. Scientific reports 9, 9333 (2019).

[7]   Saavedra J. M., Axelrod J.: Psychotomimetic N-methylated tryptamines: formation in brain in vivo and in vitro. Science (New York, N.Y.) 175, 1365–1366 (1972).

[8]   Beaton J. M., Morris P. E.: Ontogeny of N,N-dimethyltryptamine and related indolealkylamine levels in neonatal rats. Mechanisms of ageing and development 25, 343–347 (1984).

[9]   Barker S. A., Borjigin J., Lomnicka I., Strassman R.: LC/MS/MS analysis of the endogenous dimethyltryptamine hallucinogens, their precursors, and major metabolites in rat pineal gland microdialysate. Biomedical chromatography : BMC 27, 1690–1700 (2013).

[10] Cozzi N. V., Gopalakrishnan A., Anderson L. L., Feih J. T., Shulgin A. T., Daley P. F., Ruoho A. E.: Dimethyltryptamine and other hallucinogenic tryptamines exhibit substrate behavior at the serotonin uptake transporter and the vesicle monoamine transporter. Journal of neural transmission (Vienna, Austria : 1996) 116, 1591–1599 (2009).

[11] Kelly Malcom: ‘Mystical’ Psychedelic Compound Found in Normal Brains. https://www.michiganmedicine.org/health-lab/mystical-psychedelic-compound-found-normal-brains#:~:text=The%20active%20ingredient%20responsible%20for,DMT%20in%20the%20mammalian%20brain.

[12] Szabo A., Kovacs A., Riba J., Djurovic S., Rajnavolgyi E., Frecska E.: The Endogenous Hallucinogen and Trace Amine N,N-Dimethyltryptamine (DMT) Displays Potent Protective Effects against Hypoxia via Sigma-1 Receptor Activation in Human Primary iPSC-Derived Cortical Neurons and Microglia-Like Immune Cells. Frontiers in neuroscience 10, 423 (2016).