Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Riesenwelle ist der Anfang vom Ende – von der Neurobiologie des Sterbens

22.02.2018

Das menschliche Hirn reagiert sehr empfindlich auf Sauerstoffmangel. In der Regel kommt es innerhalb von etwa zehn Minuten zu umfangreichen unwiderruflichen Schäden, wenn der Blutkreislauf bei einem Herzstillstand vollständig zum Erliegen kommt. Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der Universität von Cincinnati haben die dabei ablaufenden Prozesse jetzt erstmals am Menschen untersucht. Die Ergebnisse könnten Ansatzpunkte für Behandlungsstrategien bei Herzkreislaufstillstand und Schlaganfall liefern und wurden jetzt im Fachjournal Annals of Neurology* veröffentlicht.

Die Prozesse, die bei Sauerstoffentzug zu Schädigungen des Hirns führen, werden bei Tieren seit Jahrzehnten untersucht. Innerhalb von 20 bis 40 Sekunden stellt das Hirn in einer Art Energiesparmodus seine elektrische Aktivität ein, die Kommunikation der Nervenzellen stoppt vollständig. Minuten später, wenn die Energiereserven aufgebraucht sind, bricht das energiebedürftige Ionen- und Spannungsgefälle zwischen dem Inneren der Nervenzellen und ihrer Umgebung zusammen.


Dies passiert in Form einer massiven elektrochemischen Entladungswelle, die als Spreading Depolarization oder auch bildhaft als Tsunami bezeichnet wird. Diese Welle zieht durch die Hirnrinde und andere Hirnstrukturen und stößt dabei Schadenskaskaden an, die die Nervenzellen allmählich vergiften. Wichtig ist, dass die Welle bis zu einem bestimmten Zeitpunkt reversibel ist.

Das heißt die Nervenzellen erholen sich vollständig, wenn die Durchblutung rechtzeitig wieder einsetzt. Überdauert die Durchblutungsstörung diesen Zeitpunkt jedoch, sterben die Zellen ab. Beim Menschen gab es bislang nur bedingt aussagekräftige Messungen der elektrischen Hirnaktivität und sehr widersprüchliche Auffassungen in Hinblick auf die Übertragbarkeit der Tierversuchsergebnisse.

Normalerweise ist es nicht möglich, entsprechende Messungen am menschlichen Hirn in den ersten Minuten nach Schlaganfall oder Herzstillstand durchzuführen. Nun konnten Wissenschaftler um Prof. Dr. Jens Dreier vom Centrum für Schlaganfallforschung Berlin der Charité zusammen mit Prof. Jed Hartings von der Mayfield Clinic in Cincinnati erstmals bestimmte Fälle in einer besonderen Konstellation untersuchen.

So werden in der modernen Neurointensivmedizin zunehmend spezielle Neuromonitoring-Verfahren zur Patientenüberwachung eingesetzt, um Komplikationen frühzeitiger erkennen und behandeln zu können. Dabei spielen insbesondere invasive Sauerstoffmessungen und die Elektrokortikografie eine zunehmende Rolle. Im Gegensatz zur herkömmlichen Elektroenzephalografie erlaubt es die Elektrokortikografie nicht nur epileptische Anfallsaktivität sondern auch Spreading Depolarizations mit bisher nie gekannter Präzision zu erfassen.

Mehrere weltweit durchgeführte klinische Studien der letzten Jahre konnten auf diese Weise belegen, dass Spreading Depolarizations häufig bereits im Verlauf bei schweren akuten Hirnerkrankungen auftreten, wenn sich der Zustand eines Patienten verschlechtert. Ziel ist es dann, die zugrundeliegenden Ursachen für das Auftreten der Spreading Depolarizations zu therapieren und sie dadurch einzudämmen.

In der vorliegenden Beobachtungsstudie wurden diese modernen Neuromonitoring-Verfahren eingesetzt. Die wissenschaftliche Aufarbeitung der Krankheitsverläufe und Überwachungsdaten der Verstorbenen zeigte, dass es innerhalb von Minuten nach Kreislaufstillstand auch beim Menschen zur sogenannten terminalen Spreading Depolarization kommt.

„Wir konnten nachweisen, dass die terminale Spreading Depolarization bei Mensch und Tier vergleichbar ist. Leider ist die Erforschung dieses Elementarprozesses der Schadenentstehung im zentralen Nervensystem jahrzehntelang vernachlässigt worden, weil fälschlicherweise angenommen wurde, dass er beim Menschen nicht auftritt“, erläutert Prof. Dreier. Dies hatte vor allem methodische Gründe. Bisher besteht die Therapie bei Schlaganfall und Herzstillstand nur darin, den Blutkreislauf so rasch wie möglich wiederherzustellen.

Prof. Dreier fügt hinzu: „Das Wissen um die Spreading Depolarization ist eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung ergänzender Behandlungsstrategien, die auf eine Verlängerung der Überlebenszeit von Nervenzellen während Durchblutungsstörungen des Hirns abzielen. Dies folgt ganz allgemein aus dem Grundsatz Max Plancks, dass dem Anwenden das Erkennen vorausgehen muss. Und auf diese Weise können unsere Erkenntnisse Hoffnung für die Zukunft geben.“

*Dreier JP, Major S, Foreman B, Winkler MKL, Kang EJ, Milakara D, Lemale CL, DiNapoli V, Hinzman JM, Woitzik J, Andaluz N, Carlson A, Hartings JA. Terminal spreading depolarization and electric silence in death of human cortex. Ann Neurol. 2018 Jan 13. doi: 10.1002/ana.25147. PMID: 29331091

Kontakt:
Prof. Dr. Jens Dreier
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Centrum für Schlaganfallforschung Berlin (CSB)
Charitéplatz 1, 10117 Berlin
t: +49 30 450 560 024
E-Mail: jens.dreier@charite.de

Links:
- Centrum für Schlaganfallforschung Berlin (CSB)
http://www.schlaganfallcentrum.de/
- Originalpublikation bei Annals of Neurology
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ana.25147/abstract

Manuela Zingl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.charite.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gendefekt liefert Hinweise auf die Krankheitsentstehung von ALS
23.07.2019 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Wie Resistenz gegen wichtiges Krebsmedikament entsteht
23.07.2019 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nachwachsende Zähne

Wissenschaftler*innen der TU Berlin arbeiten an Zähnen aus körpereigenem Material

Haie können es, Krokodile können es, Nagetiere können es und Menschen – theoretisch – auch. Die Rede ist von nachwachsenden Zähnen. Ein Hai muss sich keine...

Im Focus: MOF@SAW oder: Nanobeben und molekulare Schwämmchen zum Wiegen und Trennen winzigster Massen

Augsburger Chemiker und Physiker berichten, wie ihnen die extrem schwierige Trennung von Wasserstoff und Deuterium in einem Gasgemisch gelungen ist.

Dank der hier vor Ort entwickelten und bereits vielfach angewendeten Surface Acoustic Waves-Technologie (SAW) ist die Universität Augsburg international als...

Im Focus: MOF@SAW: Nanoquakes and molecular sponges for weighing and separating tiny masses

Augsburg chemists and physicists report how they have succeeded in the extremely difficult separation of hydrogen and deuterium in a gas mixture.

Thanks to the Surface Acoustic Wave (SAW) technology developed here and already widely used, the University of Augsburg is internationally recognized as the...

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Ein Schlüsselelement der Umwelt: Phosphor

22.07.2019 | Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Molekulare Maschinen mit Lichtantrieb

23.07.2019 | Physik Astronomie

Gendefekt liefert Hinweise auf die Krankheitsentstehung von ALS

23.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Nachwachsende Zähne

23.07.2019 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics