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Medizin

US-Forscher berichten über „partielle Wiederbelebung“ des Gehirns von Schweinen im Labor

Donnerstag, 18. April 2019

/krumanop, stockadobecom

New Haven/Connecticut – Kann die postmortale Zersetzung des Hirngewebes, die nach heutigem Verständnis kurz nach dem Tod einsetzt, aufgehalten oder sogar teilweise umgekehrt werden? In Nature (2019; doi: 10.1038/s41586-019-1099-1) berichten US-Forscher über den strukturellen Erhalt von Nerven- und Gliazellen und über funktionelle Reaktionen in den Gehirnen von Schweinen, die 4 Stunden nach dem Tod in einem speziellen Perfusor mit einer hämoglobinbasierten Flüssigkeit und Nährstoffen durchblutet wurden.

Notfallmediziner erleben täglich, dass Menschen, die einen Herzstillstand erleiden, kaum Überlebenschancen haben, wenn sie nicht sofort reanimiert werden. Die fehlende Sauerstoffversorgung führt binnen Minuten zu einer irreversiblen Schädigung des Gehirns. Selbst wenn die kardiale Reanimation später gelingt, ist im EEG meist keine Hirnaktivität mehr erkennbar. 

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Andererseits haben Menschen, die bei schlagendem Herzen durch Verlegung einer Hirnarterie einen Schlaganfall erleiden, bessere Überlebenschancen, wenn die Blockade im Gehirn durch Medikamente oder seit Neuestem auch durch Hirnkatheter aufgehoben wird. Die Lysetherapie des Schlaganfalls kann auch dann noch erfolgreich sein, wenn sie bis zu viereinhalb Stunden nach dem Apoplex erfolgt.

Und dann gibt es Bericht über Menschen, die einen längeren Herzstillstand dank einer Unterkühlung überlebt haben. Eine milde Hypothermie wird teilweise in der Notfall- und Intensivmedizin eingesetzt. Die gezielte Abkühlung auf 32 bis 34 °C soll den Stoffwechsel verlangsamen und die Hirnschäden begrenzen. 

US-Forscher haben jetzt untersucht, ob das Gehirn von geschlachteten Schweinen im Labor am Leben erhalten werden kann. Das Team um Nenad Sestan von der Yale Universität in New Haven entwickelte zu diesem Zweck einen speziellen Inkubator, den sie „BrainEx“ nennen. Das Gehirn ist dort über die zuführenden Hirnarterien mit einer Pumpe verbunden, die das Organ pulsatil mit einer Mischung von „Kunstblut“ und Nährstoffen bei Körpertemperatur durchströmt.

Bei dem „Kunstblut“ handelte es sich um das Präparat „Hemopure", das die US-Firma Biopure zur Behandlung von Anämien und Ischämien entwickelt hat. Es wird in Europa nur im Bereich der Veterinärmedizin eingesetzt. In Südafrika ist es in der Humanmedizin als Blutersatz in der Notfallbehandlung zugelassen.

Hemopure wird aus dem Hämoglobin von Rindern gewonnen. Der Sauerstoffträger wird chemisch zu Makromolekülen vernetzt. Hemopure ist kleiner, weniger viskös als normales Hämoglobin. Es soll den Sauerstoff besser an das Gewebe abgeben können.

Bei den US-Experimenten vergingen mindestens 4 Stunden, bis die Gehirne – mit einer Spüllösung vom Blut entleert und auf Eis gelegt – vom Schlachthof zum Labor transportiert und an „BrainEx“ angeschlossen werden konnten. Durch die Pulsationen der Pumpe gelang es den Forschern, das Gehirn bis in die kleineren Blutgefäße hinein zu perfundieren. Um dies nachweisen zu können, hatten sie Kontrastmittel für Ultraschalluntersuchungen in das Ersatzblut gemischt. Auch die für höhere Hirnfunktionen zuständigen Regionen wie Hippocampus oder Frontalhirn wurden durchblutet. 

Kernspintomografische Aufnahmen zeigen, dass die postmortale Hirnschwellung mit einer Erweiterung der Hirnventrikel ausblieb. Ein erstes „Lebenszeichen“ des Gehirns stellten die Forscher nach der Gabe des Kalziumantagonisten Nimodipin fest. Es kam zu einer Verstärkung des Blutflusses, der auf eine Vasodilatation der Blutgefäße hindeutet. Die Endothelien hatten durch die lange Ischämiezeit von 4 Stunden ihre Funktionsfähigkeit offenbar nicht völlig verloren. 

Als nächstes untersuchten die Forscher die Integrität des Hirngewebes. Während es in einer Kontrollgruppe, in der das Gehirn mit einer Flüssigkeit ohne Sauerstoffbindung perfundiert wurde, zu den üblichen Auflösungserscheinungen kam, zeigten sich bei den mit Kunstblut perfundierten Gehirnen in der Nissl-Färbung nur geringe Veränderungen der Zellarchitektur im Gyrus dentatus, einer Region des Hippocampus. Die Aktivierung des Enzyms Caspase 3, ein Marker für den Zelluntergang durch Apoptose, war deutlich vermindert. Die Struktur der Myelinscheiden war laut Sestan weitgehend erhalten, und auch die Gliazellen reagierten auf einen entzündlichen Reiz.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass die Synapsen erhalten geblieben sind samt den präsynaptischen Vesikeln, die bei lebenden Organismen die Neurotransmitter enthalten, durch deren Ausstoß Signale von einer Nervenzelle auf die nächste übertragen werden. Die Nervenzellen verfügten über ein Ruhepotenzial und die Membrankanäle, die das Aktionspotenzial bilden, reagierten auf eine elektrische Stimulation. Damit könnten die Voraussetzungen für eine Weiterleitung von Nervensignalen bestehen. Eine spontane Aktivität wurde im EEG jedoch jedoch zu keiner Zeit beobachtet. 

Die US-Forscher sehen „BrainEx“ als Instrument, um die Sterbevorgänge im Gehirn näher zu erforschen. Es könnten aber auch die Auswirkungen von Schadstoffen auf das Gehirn oder das neuroprotektive Potenzial von Wirkstoffen untersucht werden. 

Die Forschung erinnert an Experimente, die Konstantin-Alexander Hossmann vor 50 Jahren an Katzen und Affen durchgeführt hat. Bei den Tieren wurde durch Abklemmen der zuführenden Arterien eine vollständige zerebrale Ischämie erzeugt. Nach einer Stunde wurden die Klemmen gelöst und das Gehirn wieder durchblutet. Hossmann berichtete damals in Science (1970; 168: 375-6) von einer vollständigen Erholung des pyramidalen Systems und einer erneuten Aktivität im EEG. Der heute emerierte Direktor am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung, Köln, sieht seine damaligen Ergebnisse durch die jetzigen Untersuchungen bestätigt. Die neuen Befunde würden zeigen, dass eine Wiederbelebung möglicherweise sogar noch bis zu 4 Stunden nach Eintritt des Kreislaufstillstandes möglich sei. 

Auf die klinische Medizin haben die Ergebnisse derzeit keinen Einfluss. Die experimentelle Situation, bei der gleich nach dem Tod der Tiere das Gehirn vom Blut befreit und dann über Stunden gekühlt wurde, ist schlichtweg nicht auf klinische Szenarien übertragbar. Die häufigste Ursache des Hirntods ist ein Herzversagen, bei der der Tod durch die plötzlich gestoppte Durchblutung und eine fehlende Sauerstoffversorgung eintritt. Die wichtigste Maßnahme bleibt eine sofortige Reanimation der Patienten. © rme/aerzteblatt.de

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Avatar #553135
Optimistin234
am Sonntag, 5. Mai 2019, 19:24

Ethisch verwerflich

So wie ich die Tötung leidensfähiger Wesen ablehne, finde ich die Versuchanordnung ethisch für verwerflich.
Avatar #669340
Heure bleue
am Freitag, 19. April 2019, 17:49

Klares NEIN

zur Widerspruchslösung.
Avatar #92214
H.-D. Falkenberg
am Freitag, 19. April 2019, 11:32

US-Forscher berichten über "partielle Wiederbelebng"......

Nun beginnt sicherlich wieder die Diskussion über das Für und Wider von Organtransplantationen. Ich wünsche mir, dass kurzfristig eine Klarstellung erfolgt, denn wir sind mit dem zu ändernden Gesetz auf einem sehr guten Weg. Ich bleibe bei meinem Ja zur Organspende, hoffentlich Sie auch!
Avatar #114974
iglesias-rozas
am Donnerstag, 18. April 2019, 18:05

Postmortem Vitalität des Hirngewebes

Am Ende der neunziger Jahre und zu Beginn des neuen Jahrhunderts sahen wir in Zusammenarbeit mit dem Institut für Neuropathologie der Universität Tübingen (ich weiß nicht, ob es am Ende veröffentlicht wurde), dass die Mikroglia 24 bis 48 Stunden nach dem Tod des Menschen die chinesische Tinte phagozytieren konnte , das zur Demonstration des Gefäßnetzes verwendet wurde. Außerdem konnten 24-48 Stunden nach dem Tod Gehirn-Neuronen kultiviert werden.
LNS

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