Virale Enzephalitis - Hilferuf aus dem Gehirn + Tollwutvirus

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ein Hilferuf aus dem Gehirn

Wie Immunzellen bei Enzephalitis ins Gehirn gelockt werden

Bestimmte Viren können eine Entzündung der Hirnhäute oder sogar des gesamten Hirns, die sogenannte Virus-Enzephalitis, hervorrufen. 

• Dazu gehört neben dem Tollwutvirus und dem West Nil-Virus im Mausmodell auch das vesikuläre Stomatitis Virus (VSV). 

Die für die Bekämpfung der Infektion notwendigen Immunzellen müssen zunächst aus der Peripherie des Körpers ins Gehirn gelangen. 

Dazu produziert das Immunsystem Botenstoffe als Lockmittel. 

Dr. Luca Ghita, der Erstautor der Studie, bei der Arbeit im Labor Felix Schmidt © TWINCORE / F. Schmidt 

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Institut für Experimentelle Infektionsforschung am TWINCORE konnten nun zeigen, dass diese Signalkette bei der VSV-Infektion in den infizierten Nervenzellen selbst ihren Ausgangspunkt hat. 

Diesen Befund veröffentlichen sie jetzt im internationalen Top-Journal „Science Immunology“.

Die virale Enzephalitis ist eine seltene, aber schwerwiegende Erkrankung. 

Häufig sind bleibende Nervenschäden die Folge, die durch anhaltende Entzündungsreaktionen hervorgerufen werden. 

Als erste Abwehrmaßnahme bei einer Virusinfektion setzen die Zellen des angeborenen Immunsystems Moleküle frei, die einerseits direkt antiviral wirken. 

• Andererseits werden auch Chemokine gebildet, die weitere Immunzellen an den Infektionsort locken.

Das ist wichtig, denn die direkte antivirale Wirkung der Botenstoffe reicht meist nicht aus, um die Infektion im Gehirn zu heilen.

Die CD8-T-Zellen sind die wichtigsten Effektorzellen für die Bekämpfung von Viren. 

• Sie werden in den Lymphknoten im Körper gebildet und dort für ihre spezifischen Aufgaben trainiert. 

• An ihren Einsatzort werden sie durch Botenstoffe gelockt. Dabei handelt es sich unter anderem um Chemokine, die von anderen Immunzellen, aber auch von virusinfizierten Zellen freigesetzt werden.

„Im Falle einer VSV-Infektion durch die Nase wandern die Viren über die sensorischen Nerven aus der Nasenschleimhaut bis in den Riechkolben im Gehirn“, sagt Dr. Luca Ghita, Erstautor der Arbeit. 

„Wir konnten zeigen, dass dort die infizierten Neuronen die Infektion erspüren und über ein Adaptermolekül namens MyD88 eine Signalkette in Gang bringen. Am Ende steht die Ausschüttung von jenen Chemokinen, die die CD8-T-Zellen aus der Peripherie in das zentrale Nervensystem locken.“ Ghita war Doktorand und Postdoktorand am Institut für Experimentelle Infektionsforschung am TWINCORE und forscht mittlerweile an der Stanford University im US-amerikanischen Kalifornien.

Bemerkenswert ist, dass diese Signalkette von den infizierten Nervenzellen selbst ausgelöst wird. 

„Dieses Phänomen konnten wir als Erste im Zusammenhang mit einer viralen Enzephalitis zeigen. 

Das ist wie ein Hilferuf aus dem Gehirn an das Immunsystem“, ergänzt Ghita. Bisher war nicht ganz klar, welche Zellen im Gehirn VSV infiziert und wie die Immunreaktion ausgelöst wird.

„Wichtig ist, dass dieser Hilferuf auch gehört wird“, sagt Prof. Ulrich Kalinke, Direktor des Instituts für Experimentelle Infektionsforschung und Geschäftsführender Direktor des TWINCORE. „Wenn er verhallt und die adaptive Immunreaktion ausbleibt, können die entzündlichen Prozesse und die Virusvermehrung schwere Nervenschäden hervorrufen, die letztlich sogar tödlich sein können.“

Das verbesserte Verständnis vom Zusammenspiel der infizierten Zellen mit dem Immunsystem könnte zukünftig helfen, die Behandlung der Virus-Enzephalitis zu verbessern. 

„Das Ziel ist es, die Immunantwort gegen die Viren so anzupassen, dass die gefährlichen entzündlichen Prozesse unter Kontrolle bleiben“, sagt Kalinke.

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Originalpublikation:

Luca Ghita, Julia Spanier, Chintan Chhatbar, Felix Mulenge, Andreas Pavlou,
Pia-Katharina Larsen, Inken Waltl, Yvonne Lueder, Moritz Kohls, Klaus Jung, Sonja M. Best,
Reinhold Förster, Martin Stangel, Dietmar Schreiner, Ulrich Kalinke
MyD88 signaling by neurons induces chemokines that recruit protective leukocytes to the virus-infected CNS
Sci. Immunol. 6, eabc9165 (2021)

Leberkrebs + Biliäre Karzinome + Hepatozelluläres Karzinom

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Erstmals S3-Leitlinienempfehlungen für Gallenblasen- und Gallenwegkrebs erschienen

Das Leitlinienprogramm Onkologie hat unter Federführung der Deutschen Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten e. V. (DGVS) die S3-Leitlinie zum hepatozellulären Karzinom aktualisiert und um die Tumorentität der biliären Karzinome erweitert. 

Somit gibt es nun erstmals S3-Leitlinienempfehlungen zu biliären Karzinomen, zu denen das Gallenblasenkarzinom und Tumoren der Gallenwege zählen. 

Die Leitlinie soll dazu beitragen, für Betroffene mit Leberkrebs oder biliären Karzinomen eine angemessene und evidenzbasierte Gesundheitsversorgung sicherzustellen.

• Leberkrebs zählt – wie auch die biliären Karzinome – in Deutschland zu den seltenen Krebserkrankungen. 

Im Jahr 2016 haben 2.750 Frauen und 6.220 Männer die Diagnose Leberkrebs erhalten (Quelle: Robert Koch-Institut). Die relativen 5-Jahresüberlebensraten sind niedrig, sie liegen bei Frauen und Männern bei 15 Prozent. Biliäre Karzinome zählen zu der Gruppe der Leberkrebstumoren, sie treten noch seltener auf. Laut dem Robert Koch-Institut erkrankten im Jahr 2016 2.740 Frauen und 2.550 Männer daran. Auch hier sind die relativen 5-Jahresüberlebensraten niedrig, bei Frauen liegen sie bei 18 Prozent, bei Männern bei 22 Prozent.

Biliäre Karzinome

• Tumoren der Gallenblase und Gallenwege werden oftmals operativ entfernt und aufgrund des hohen Rezidivrisikos im Anschluss noch mit einer Systemtherapie behandelt. 

„Biliäre Karzinome können molekulare Veränderungen aufweisen, die Angriffspunkte für neue gezielte Therapeutika darstellen. 

• Art und Häufigkeit der Veränderungen unterscheiden sich aber erheblich zwischen den verschiedenen Typen, umso wichtiger ist eine histologische, immunhistologische und gegebenenfalls auch molekularpathologische Differenzialdiagnostik.  

Die Leitlinie gibt hier entsprechende Empfehlungen“, so Prof. Nisar Malek, Medizinische Klinik Universitätsklinikum Tübingen. Zusammen mit Prof. Peter Galle, Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und Prof. Michael Bitzer, ebenfalls vom Uniklinikum Tübingen, ist er Koordinator der S3-Leitlinie.

Hepatozelluläres Karzinom
„Angesichts der schlechten Prognosen beim Leberkrebs ist die Weiterentwicklung der therapeutischen Verfahren, insbesondere im Bereich der medikamentösen Therapie, sehr wichtig“, sagt Galle. 

Bisher konnte für Leberkrebs in der Leitlinie nur ein Proteinkinaseinhibitor evidenzbasiert empfohlen werden. „Inzwischen sind aber weitere Substanzen – unter anderem eine Kombinationstherapie zur Behandlung des fortgeschrittenen hepatozellulären Karzinoms – hinzugekommen, deren Wirksamkeit in mehreren Studien belegt werden konnte. Die Leitlinie haben wir entsprechend aktualisiert“, so Galle.

• Als kurative Behandlungsformen können eine Lebertransplantation, eine Operation oder eine Thermoablation, also das Zerstören des Tumorgewebes durch Hitze, infrage kommen. 

• Als Standardmethode der lokalablativen Verfahren war bisher nur die Radiofrequenzablation empfohlen. 

Aufgrund neuer Studien zur Mikrowellenablation ist dieses Verfahren nun auch in die S3-Leitlinie mit aufgenommen worden. 

Die Mikrowellenablation ist eine minimal-invasive Behandlungsmethode, bei der eine Sonde in den Tumor eingeführt wird und das Gewebe von innen durch Mikrowellen zerstört wird. 

Darüber hinaus gibt die S3-Leitlinie auch modifizierte Empfehlungen für weitere interventionelle Therapieverfahren, wie etwa der transarteriellen Chemoembolisation, bei der ein Chemotherapeutikum in den Tumor eingebracht wird und die Blutgefäße, die diesen versorgen, verschlossen werden.

Steht eine Lebertransplantation an, werden in Deutschland die sogenannten Mailand-Kriterien zur Priorisierung herangezogen. „Als wichtige Ergänzung stellt die Leitlinie fest, dass eine Lebertransplantation auch bei geeigneten Patienten außerhalb der Mailand-Kriterien erfolgen kann, wenn die UCSF-Kriterien erfüllt sind: Diese fordern eine Tumorgröße ≤ 6,5 cm bei einem solitären Herd oder maximal 3 HCC-Herde mit einem Maximaldurchmesser ≤ 4,5 cm bei einer maximalen Summe der addierten Tumordurchmesser ≤ 8 cm", so Bitzer.

An der S3-Leitlinie Diagnostik und Therapie des hepatozellulären Karzinoms und biliärer Karzinome waren insgesamt 60 ehrenamtlich arbeitende Fachexpert*innen aus 33 Fachgesellschaften und Organisationen beteiligt. Die Leitlinie ist auf dieser Webseite abrufbar: https://www.leitlinienprogramm-onkologie.de/leitlinien/hcc-und-biliaere-karzinom...

Zudem sind die Inhalte in der kostenfreien Leitlinien-App integriert. Android-Smartphone- und iPhone-Nutzer können die Leitlinien-App hier herunterladen: https://www.leitlinienprogramm-onkologie.de/app/

Das Leitlinienprogramm Onkologie (OL)
Leitlinien sind systematisch entwickelte Entscheidungshilfen für Leistungserbringer und Patient*innen zur angemessenen Vorgehensweise bei speziellen Gesundheitsproblemen. Sie stellen ein wesentliches Instrument zur Förderung von Qualität und Transparenz medizinischer Versorgung dar. Die Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF), die Deutsche Krebsgesellschaft e. V. und die Deutsche Krebshilfe haben sich mit dem im Februar 2008 gestarteten Leitlinienprogramm Onkologie das Ziel gesetzt, gemeinsam die Entwicklung und Fortschreibung sowie den Einsatz wissenschaftlich begründeter und praktikabler Leitlinien in der Onkologie zu fördern und zu unterstützen. Mittlerweile umfasst das Leitlinienprogramm 30 S3-Leitlinien, die zu einem großen Teil auch als laienverständliche Patientenleitlinien vorliegen. Mehr unter: https://www.leitlinienprogramm-onkologie.de/home/

Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten (DGVS)
Die DGVS wurde 1913 als wissenschaftliche Fachgesellschaft zur Erforschung der Verdauungsorgane gegründet. Heute vereint sie mehr als 6000 Ärzte und Wissenschaftler aus der Gastroenterologie unter einem Dach. Die DGVS fördert sehr erfolgreich wissenschaftliche Projekte und Studien, veranstaltet Kongresse und Fortbildungen und unterstützt aktiv den wissenschaftlichen Nachwuchs. Ein besonderes Anliegen ist der DGVS, die Entwicklung von Standards und Behandlungsleitlinien für die Diagnostik und Therapie von Erkrankungen der Verdauungsorgane – zum Wohle des Patienten. Mehr unter: https://www.dgvs.de/

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Prof. Dr. Tamam Bakchoul: VITT - Vakzin-induzierte immunthrombotische Thrombozytopenie - Impfkomplikationen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Studien zur Thrombose nach SARS-CoV-2-Impfung

Zur Bekämpfung der Pandemie werden weltweit Impfstoffe verabreicht, die hochwirksam sind, jedoch mit minimalen unerwünschten Wirkungen einhergehen können. 

In jüngster Zeit hat der AstraZeneca-Impfstoff gegen das SARS-CoV-2-Virus die Öffentlichkeit mit Bedenken hinsichtlich der seltenen, aber schwerwiegenden Entwicklung von thrombotischen Ereignissen alarmiert. 

Dieses seltene Syndrom wird als Vakzin-induzierte immunthrombotische Thrombozytopenie bezeichnet. 

Im Rahmen mehrerer Studien hat ein Forschungsteam des Zentrums für Klinische Transfusionsmedizin am Universitätsklinikum Tübingen nun die Entstehung, Diagnose und mögliche Behandlungsmethoden der seltenen Erkrankung untersucht.

• Die sogenannte Vakzin-induzierte immunthrombotische Thrombozytopenie (VITT) ist ein neu definiertes Syndrom, das zur Gerinnselbildung an seltenen Stellen wie den Gehirn- oder Bauchgefäßen und zu einer verminderten Blutplättchenzahl führt. 

Die rechtzeitige Diagnose der impfinduzierten Thrombose ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg der Behandlung. 

Einem internationalen Forschungsteam, dem auch Mediziner des Uniklinikums Tübingen angehören, ist es bereits kurz nach Bekanntwerden des Syndroms gelungen, erste Richtlinien zur Erkennung, Diagnose und Behandlung von Patientinnen und Patienten, die an dieser seltenen Impfkomplikation leiden, aufzustellen. 

• Die Ergebnisse sind im Journal of Thrombosis and Hemostasis veröffentlicht. Eine VITT erfordert eine sofortige klinische Erkennung, gefolgt von einer bestätigenden Labordiagnostik mithilfe spezieller Tests, die nur an wenigen Zentren durchgeführt werden. 

Unter der Ärztlichen Leitung von Professor Dr. Tamam Bakchoul etablierte das Zentrum für Klinische Transfusionsmedizin (ZKT) in Tübingen diese Tests in seinem Labor und bietet sie auch anderen Krankenhäusern und medizinischen Versorgungszentren an.

Erste Erfahrungen in der Diagnose und der Behandlung von Patientinnen und Patienten, die thrombotische Ereignisse nach der SARS-CoV-2-Impfung entwickelten, zeigten, wie die Antikörper-vermittelte Aktivierung der Blutplättchen zur Entwicklung der VITT beiträgt. 

Darüber hinaus wiesen die weiteren Untersuchungen darauf hin, dass die Aktivierung der Blutplättchen durch eine Immunglobulintherapie gehemmt werden kann, was für die Behandlung von Patientinnen und Patienten mit VITT von großer Bedeutung sein kann. 

Für ihren Bericht untersuchte die Arbeitsgruppe um Dr. Karina Althaus acht Patientinnen und Patienten (5 weiblich, 3 männlich) im Alter von 24 bis 53 Jahren, die sechs bis 20 Tage nach der SARS-CoV-2-Impfung eine VITT entwickelten. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in der renommierten Fachzeitschrift Haematologica publiziert.

In einer Folgestudie, die fünf Patientinnen und Patienten miteinschloss, untersuchte Dr. Günalp Uzun mit Forschenden der Arbeitsgruppe von Prof. Bakchoul die Wirksamkeit der Immunglobulintherapie bei Patientinnen und Patienten mit VITT. 

• Dabei zeigte sich, dass eine Immunglobulintherapie zusammen mit einer Antikoagulation (Medikamentengabe zur Hemmung der Blutgerinnung) die Thrombozytenzahl schnell erhöhen und eine Gerinnungsaktivierung hemmen kann, ohne dabei ein zusätzliches Risiko für eine Hirnblutung zu stellen. 

Die Ergebnisse der Studie sind in der bekannten medizinischen Fachzeitschrift Blood veröffentlicht.

Um ein Fortschreiten der Erkrankung zu verhindern, kommen die Tübinger Forscherinnen und Forscher zu dem Schluss, dass der Einsatz einer Immunglobulintherapie als Behandlungsoption bei Patientinnen und Patienten mit VITT empfohlen werden kann.

Titel der Originalpublikationen
Nazy I, Sachs UJ, Arnold DM, McKenzie SE, Choi P, Althaus K, Ahlen MT, Sharma R, Grace RF, Bakchoul T. Recommendations for the clinical and laboratory diagnosis of VITT against COVID-19: Communication from the ISTH SSC Subcommittee on Platelet Immunology. J Thromb Haemost. 2021 Jun;19(6):1585-1588. https://doi.org/10.1111/jth.15341

Althaus K, Möller P, Uzun G, Singh A, Beck A, Bettag M, Bösmüller H, Guthoff M, Dorn F, Petzold GC, Henkes H, Heyne N, Jumaa H, Kreiser K, Limpach C, Luz B, Maschke M, Müller JA, Münch J, Nagel S, Pötzsch B, Müller J, Schlegel C, Viardot A, Bäzner H, Wolf M, Pelzl L, Warm V, Willinek WA, Steiner J, Schneiderhan-Marra N, Vollherbst D, Sachs UJ, Fend F, Bakchoul T. Antibody-mediated procoagulant platelets in SARS-CoV-2- vaccination associated immune thrombotic thrombocytopenia. Haematologica. 2021 May 20. https://doi.org/10.3324/haematol.2021.279000

Uzun G, Althaus K, Singh A, Möller P, Zieman U, Mengel A, Rosenberger P, Guthoff M, Petzold GP, Müller J, Büchsel M, Feil K, Henkes H, Heyne N, Maschke M, Limpach C, Nagel S, Sachs UJ, Fend F, Bakchoul T. The use of intravenous immunoglobulin in the treatment of vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia. Blood. In Press
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34166507/
https://doi.org/10.1182/blood.2021012479

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Originalpublikation:

https://doi.org/10.1111/jth.15341

 
https://doi.org/10.3324/haematol.2021.279000

 
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34166507/

 
https://doi.org/10.1182/blood.2021012479

 

Dr. Bernadette von Dawans: Die Pille und das Sozialverhalten von Frauen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Die Pille beeinflusst das Sozialverhalten

Eine Studie der Universität Trier hat ergeben, dass Frauen ohne hormonelle Verhütung einfühlsamer sind und häufiger mit anderen teilen.

Während zur Pille generell bereits viel geforscht wurde, weiß man immer noch wenig zu ihren Auswirkungen auf das Sozialverhalten. 

Diese Wissenslücke zu schließen, hat sich die Abteilung Biologische und Klinische Psychologie der Universität Trier zum Ziel gesetzt.

In einer gerade veröffentlichten Studie, die in Zusammenarbeit mit der Universität Konstanz entstanden ist, konnten die Forschenden erste Anhaltspunkte dafür finden, dass die Pille Sozialverhalten beeinflusst. 

Konkret wurden das Erkennen und Mitfühlen von Emotionen anderer sowie die Bereitschaft, mit anderen zu teilen, untersucht.

„Uns geht es bei unserer Forschung nicht darum, Frauen davon abzuraten, die Pille zu nehmen. 

Vielmehr wollen wir wissenschaftlich basierte Kenntnisse liefern, die bei der Entscheidung für oder gegen die Pille helfen“, sagt Dr. Bernadette von Dawans.

Im Rahmen der Studie führten die Forschenden Experimente durch, an denen 83 Frauen teilnahmen. Ein Teil der Probandinnen verhütete mit der Pille, der andere Teil ohne Pille oder andere hormonelle Methoden. Bei einem Spiel mussten die Probandinnen entscheiden, ob sie einer anderen Person genug vertrauen, um ihr Geld zu geben. 

Dabei stellte sich heraus, dass nicht-hormonell verhütende Frauen eher dazu bereit waren zu teilen als Frauen, die mit der Pille verhüten. Auch in einem weiteren Test verhielten sich die nicht-hormonell verhütenden Frauen prosozialer.

Bei einem zweiten Experiment wurden den Frauen Bilder von Personen in unterschiedlichen Stimmungslagen gezeigt. Beide Gruppen an Probandinnen erkannten gleich gut die Emotionen. 

Einen Unterschied gab es jedoch beim Miterleben der Emotionen: Probandinnen, die ohne die Pille verhüten, gaben an, die Emotionen stärker mitzufühlen.

• Als Ursache für die Unterschiede vermuten die Trierer Forschenden den durch die Pille erzeugten veränderten Hormonspiegel. 

„Auch wenn wir andere Einflussfaktoren probiert haben auszuschließen, ist es schwer, mit Sicherheit zu sagen, dass diese Unterschiede nur auf der Einnahme der Pille beruhen“, erklärt von Dawans. 

Auch während des weiblichen Zyklus werden Hormone gebildet, die in der Pille enthalten sind.

In einer aktuell laufenden Studie wollen die Forschenden daher diese Zyklusphasen und Sozialverhalten beleuchten. 

Dafür ist die Abteilung fortlaufend auf der Suche nach gesunden Frauen, die mit Pille verhüten oder keine hormonellen Verhütungsmittel einnehmen und zwischen 18 und 35 Jahre alt sind. Interessierte, die an der Online-Studie teilnehmen wollen, können sich unter dem Betreff „019 Online Studie zu Hormonen und sozialen Entscheidungen“ an die Mailadresse biostudien@uni-trier.de wenden.

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Dr. Bernadette von Dawans
Biologische und Klinische Psychologie
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Peter Kuntz Universität Trier

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54296 Trier
Deutschland
Rheinland-Pfalz

Telefon: 0651 201 4238
Fax: 0651 201 4247
E-Mail-Adresse: kuntzp@uni-trier.de 

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Originalpublikation:

Julia Strojny, Gregor Domes, Urs Fischbacher, Bernadette von Dawans: The modulation of social behavior and empathy via oral contraceptives and female sex hormones. In: Psychoneuroendocrinology 131 (2021). https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2021.105250

Prof. Dr. Joachim Spranger: Stark kalorienreduzierte Diat

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wie eine Diät die Darmflora beeinflusst: Krankenhauskeim spielt wichtige Rolle bei der Gewichtsregulation

Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der University of California in San Francisco konnten erstmals zeigen, dass eine stark kalorienreduzierte Diät die Zusammensetzung der Mikroorganismen im menschlichen Darm tiefgreifend verändern kann. 

• Wie sie jetzt im Fachjournal Nature* beschreiben, führt eine Diät zur Vermehrung ganz bestimmter Bakterien – insbesondere des als Krankenhauskeim bekannten Clostridioides difficile. 

Diese Bakterien können die Nahrungsaufnahme im Darm – und somit den Energiehaushalt des Menschen – beeinflussen. 

Darmbakterium Clostridioides difficile Janice Carr CDC

Die Trillionen von Mikroorganismen des Magen-Darm-Trakts, die auch als Mikrobiom oder Darmflora bezeichnet werden, unterscheiden sich von Mensch zu Mensch. 

Bei übergewichtigen und adipösen Personen etwa ist das Mikrobiom anders zusammengesetzt als bei normalgewichtigen.  

• Viele Menschen versuchen im Laufe ihres Lebens durch eine Diät Gewicht zu verlieren. 

Was aber bewirkt solch eine drastische Umstellung der Ernährung genau im Körper? 

Dieser Frage ist nun ein von der Charité koordiniertes internationales Forschungsteam nachgegangen. 

„Wir konnten erstmals zeigen, wie eine Diät mit sehr niedrigem Kaloriengehalt die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Darm tiefgreifend verändert und so den Energiehaushalt des menschlichen Wirtes nachhaltig beeinflusst“, sagt Prof. Dr. Joachim Spranger, Direktor der Medizinischen Klinik für Endokrinologie und Stoffwechselmedizin der Charité, der einer der leitenden Autoren der Studie ist.

Die Auswirkungen einer Diät untersuchte das Team bei 80 älteren Frauen mit leichtem bis starkem Übergewicht, die entweder durch eine sogenannte Formuladiät – mithilfe von Fertiggetränken mit weniger als 800 Kilokalorien pro Tag – unter ärztlicher Aufsicht abnahmen oder ihr Gewicht über den Zeitraum von 16 Wochen konstant hielten. Begleitet wurden die Probandinnen am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité und des Max-Delbrück-Centrums für molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC). Eine regelmäßige Analyse des Stuhls zeigte, dass die Diät die Anzahl der Mikroorganismen im Darm der Frauen senkte und die Zusammensetzung der Darmflora veränderte.  

„Wir konnten beobachten, wie die Bakterien ihren Stoffwechsel umstellen, um vermehrt Zuckerverbindungen aufzunehmen, die dem Menschen dann nicht mehr zur Verfügung stehen. 

Man kann sagen, es entwickelt sich ein hungriges Mikrobiom“, beschreibt Erstautor Dr. Reiner Jumpertz von Schwartzenberg. Er ist Wissenschaftler und Arzt an der Medizinischen Klinik für Endokrinologie und Stoffwechselmedizin der Charité und wurde im Rahmen des Clinician-Scientist-Programms der Charité und des Berlin Institute of Health (BIH) in der Charité gefördert.

Anschließend übertrugen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Stuhlproben, die sie vor und nach der Diät gesammelt hatten, auf Mäuse, die keimfrei gehalten wurden und dadurch keine eigene Darmflora hatten. Dabei stellten sie Erstaunliches fest: 

Tiere, die den nach der Diät entnommenen Stuhl erhielten, verloren Gewicht – und zwar mehr als 10 Prozent ihrer Körpermasse innerhalb von nur zwei Tagen. 

Eine solche Stuhltransplantation vor der Diät blieb ohne Effekt. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich dieses Phänomen vor allem durch eine Veränderung der Nahrungsabsorption im Darm der Tiere erklären lässt“, sagt Prof. Spranger. „Dies unterstreicht, dass Darmbakterien die Aufnahme der Nahrung maßgeblich beeinflussen.“

• Als die Forschenden die Stuhlzusammensetzung genauer untersuchten, fiel ihnen vor allem eine verstärkte Besiedelung mit einem bestimmten Bakterium auf: Clostridioides difficile. 

Der Mikroorganismus ist in der Umwelt ebenso zu finden wie im Darm gesunder Menschen und Tiere. 

Er kann sich allerdings nach einer Antibiotikatherapie deutlich vermehren und dann auch schwere Entzündungen der Darmwand hervorrufen. 

• Auch gilt C. difficile als einer der häufigsten Problemkeime in Krankenhäusern. 

Sowohl die Probandinnen, die eine Diät durchlaufen hatten, als auch die Mäuse, die die entsprechenden menschlichen Darmbakterien nach einer Diät transplantiert bekamen, wiesen erhöhte Mengen davon auf. 

„Wir konnten außerdem nachweisen, dass C. difficile die für das Bakterium typischen Giftstoffe produzierte – davon hing sogar der Gewichtsverlust der Tiere ab“, erklärt Prof. Spranger. „Dennoch zeigten weder die Probandinnen noch die Tiere klinische Anzeichen einer Darmentzündung.“

Der Forscher resümiert: 

• „Eine stark kalorienreduzierte Diät sorgt also dafür, dass ein als Krankenhauskeim bekanntes Bakterium sich leichter vermehren kann und die Aufnahme der Nahrung über die Darmwand weniger effizient macht – ohne aber Krankheitssymptome zu verursachen. 

Unklar ist bisher, inwiefern eine solche asymptomatische Besiedelung mit C. difficile die Gesundheit beinträchtigen oder möglicherweise sogar fördern kann, wenn das Bakterium sich nicht zu stark ausbreitet. 

Das muss nun in größeren Studien untersucht werden.“ 

Aus den Ergebnissen der Studie, die unter anderem vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) gefördert wurde, könnten sich mögliche Therapieoptionen für Stoffwechselerkrankungen wie Adipositas oder Diabetes ergeben. 

Das Team geht daher nun der Frage nach, wie sich die Darmbakterien beeinflussen lassen könnten, um beim Menschen vorteilhafte Effekte für das Körpergewicht und den Stoffwechsel zu bewirken.

*Jumpertz von Schwartzenberg R et al. Caloric restriction disrupts the microbiota and colonization resistance. Nature (2021), doi: 10.1038/s41586-021-03663-4.

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Originalpublikation:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03663-4

Prof. Dr. Martin Klingenspor: Hormon Sekretin erhöht den Energieverbrauch im ganzen Körper

Medizin am Abend  Berlin - MaAB-Fazit: Wie Sättigung gesteuert werden kann

Forscherinnen und Forscher der Technischen Universität München (TUM) und des finnischen Forschungsinstituts Turku PET-Center haben einen neuen Mechanismus zur Steuerung der Sättigung entdeckt. 

• Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Hormon Sekretin die Sättigung durch die Aktivierung des braunen Fettgewebes induziert.

Braunes Fettgewebe kann Nahrungsenergie in Wärme umwandeln. 

Dieser Vorgang wird als zitterfreie Thermogenese bezeichnet und dient kleinen Säugetieren und menschlichen Neugeborenen zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur. 

Was es bedeutet, dass Mahlzeiten die Thermogenese im braunen Fett erhöhen, war bisher unklar.

Hormon Sekretin erhöht den Energieverbrauch im ganzen Körper

• Sekretin ist ein Hormon, das vom Darm in den Blutkreislauf abgesondert wird und die Produktion von Verdauungssäften in der Bauchspeicheldrüse anregt, wenn wir Mahlzeiten zu uns nehmen. 

Das Forschungsteam fand nun Sekretin-Rezeptoren im braunen Fettgewebe gesunder Menschen.

„Das deutet darauf hin, dass Sekretin auch das braune Fett beeinflusst. 

Sekretin-Infusionen steigerten in unseren Studien nicht nur die Glukoseaufnahme im braunen Fettgewebe, sondern erhöhten auch den Energieverbrauch im ganzen Körper“, sagt Wissenschaftlerin Sanna Laurila von der Universität Turku.

Humanexperiment zeigt, was den Appetit zügelt

Nachdem der Vorgang im Mausmodell belegt war, haben die Forschenden ein Humanexperiment durchgeführt. Mit Hilfe der Magnetresonanztomographie entdeckten sie dabei, dass Sekretin auch die Aktivität des Belohnungssystems im Gehirn verringerte, wenn die Probandinnen und Probanden Fotos von appetitlich aussehenden Lebensmitteln betrachteten. Diese Verführung zum Essen durch den Anblick leckerer Speisen wird durch Sekretin gehemmt, vermindert also den hedonischen Antrieb zur Nahrungsaufnahme.

Der verringerte Appetit der Probandinnen und Probanden konnte auch mit einer Fragebogenerhebung verifiziert werden, und die Pause zwischen den Mahlzeiten war gegenüber der Kontrollgruppe um 40 Minuten länger.

Mehr braunes Fett – bessere Gewichtskontrolle

Braunes Fett hat für die Gewichtskontrolle eine große Bedeutung, weil es die Fähigkeit hat, Fett zu verbrennen, anstatt es zu speichern. 

„Allerdings hat der Mensch eine relativ geringe Menge an braunem Fett, so dass Stoffwechselvorteile wahrscheinlich nicht allein auf einen erhöhten Energieverbrauch zurückzuführen sind“, resümiert Prof. Pirjo Nuutila, einer der beiden Seniorautoren der Studie.

„Dass das Hormon Sekretin die Sättigung beim Menschen beeinflusst, kann einer der Gründe für die vorteilhaften metabolischen Effekte des braunen Fettes sein.“

Kontrolle der Energiebilanz wesentlich zur Eindämmung von Adipositas

„Diese Studie unterstreicht die funktionelle Bedeutung des menschlichen braunen Fettes bei der Kontrolle der Energiebilanz, da es sowohl die Nahrungsaufnahme als auch den Energieverbrauch beeinflusst“, sagt Martin Klingenspor, Professor für Molekulare Ernährungsmedizin an der TUM.

Der neu entdeckte Mechanismus, der die Sättigung kontrolliert, eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung der Entwicklung, Vorbeugung und Behandlung von Adipositas. 

Welche Rolle Sekretin bei Stoffwechselstörungen wie dem metabolischen Syndrom, Adipositas und Typ-2-Diabetes spielt, muss noch genauer erforscht werden.

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Ulrich Meyer
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Originalpublikation:

Sanna Laurila et al. (2021): Secretin Activates Brown Fat and Induces Satiation. In: Nature Metabolism. DOI: 10.1038/s42255-021-00409-4
https://www.nature.com/articles/s42255-021-00409-4

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://mediatum.ub.tum.de/1615291 (hochauflösendes Bildmaterial)

https://www1.ls.tum.de/mnm/startseite/ (Molekulare Ernährungsmedizin an der TUM)

https://www.wzw.tum.de/index.php?id=2 (TUM School of Life Sciences)

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Prof. Dr. med. Jörg Beyer: Metastasierendem Hodenkrebs

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Hodenkrebs: Verbesserte Behandlung und Prognose

Ein internationales Forschungskonsortium mit Beteiligung des Inselspitals, Universitätsspital Bern und der Universität Bern hat in einer umfangreichen Studie die bisherige Klassifikation von metastasierendem Hodenkrebs überprüft und angepasst. 

Neue Indikatoren und eine wesentlich breitere Datenbasis erlaubten eine präzisere Klassifikation und gezieltere Behandlungen von Hodenkrebspatienten. 

Zudem zeigen die neuen Daten, dass sich die Prognose für Patienten mit metastasierendem Hodenkrebs in den letzten zwanzig Jahren deutlich verbessert hat.

• Hodenkrebs ist in Europa und den USA die häufigste Krebsart bei Männern unter 40 Jahren. 

Die nationale Statistik der Krebsliga gibt für die Schweiz 471 Neuerkrankungen und 12 Todesfälle an. 

• Grundsätzlich sind die Aussichten für eine erfolgreiche Therapie von Hodenkrebs gut, insbesondere wenn die Diagnose früh gestellt werden kann. 

• Auch wenn bereits Metastasen vorhanden sind, kann Hodenkrebs bei geeigneter Therapie in der Mehrzahl der Fälle erfolgreich behandelt werden. 

Neue Klassifikation erlaubt noch gezieltere Behandlung
 

• Die primäre Behandlung bei Hodenkrebs besteht in der Entfernung des befallenen Hodens. 

Häufig wird die Krankheit aber erst in einem Stadium entdeckt, in dem bereits Metastasen vorliegen. 

Dann ist nach dem primären chirurgischen Eingriff eine Folgebehandlung mit Medikamenten oder Bestrahlung notwendig. 

Nun wurden neue Daten ausgewertet, um eine detailliertere Klassifikation der metastasierten Krankheitsstadien vornehmen zu können. 

Das Ziel ist, Therapien noch gezielter zu planen und auszuführen. Prof. Dr. med. Jörg Beyer, 

Mitinitiator des Studienprojektes und Erstautor einer der beiden Publikationen des «IGCCCG Update Consortiums» schätzt: «In vielen Fällen können wir die Medikation möglicherweise etwas zurückhaltender anwenden. Zugleich haben wir eine erhöhte Sicherheit, dass uns keine aggressiven Erkrankungen entgehen. 

Der Patient profitiert so zweifach von der neuen Klassifikation: von geringerer Belastung durch die Chemotherapie und von mehr Sicherheit in Bezug auf das Ergebnis.»

Internationales Forschungskonsortium führt umfangreiche Studie durch
Die bisherigen Behandlungsrichtlinien stützten sich auf Erhebungen aus den Jahren 1975 bis 1990 mit insgesamt 5862 Patienten. Die neue Studie hat diese Ergebnisse mit neueren Daten aus den Jahren 1990 bis 2013 und einer grösseren Anzahl Patienten verglichen. Das Forschungskonsortium «International Germ-Cell Cancer Collaborative Group Update» (IGCCCG Update Consortium) untersuchte Daten aus 30 Zentren in 17 Ländern (Australien, Europa, Russland und Amerika). Die Studie schloss die Dokumentation von 12 149 Patienten mit metastasierendem Hodenkrebs ein. Ein besonderes Augenmerk wurde auf mögliche Kriterien gelegt, die zu einer verfeinerten Klassifizierung beitragen könnten.

Und noch eine gute Nachricht: Bessere Prognose für Hodenkrebspatienten
Beim Vergleich der neuen Studienergebnisse mit den älteren Daten hat sich gezeigt, dass sich die Prognose in allen Fällen deutlich verbessert hat. In der Klassifikation «gute Prognose» stieg das 5-Jahres-Überleben von 86% auf neu 95%. Und in der Gruppe mit einer «mittleren Prognose» stieg dieser Wert von 72% auf 88%. Am eindrucksvollsten war die Verbesserung in der Gruppe mit weit metastasierter Erkrankung und der schlechtesten Prognose. Dort stieg das 5-Jahres-Überleben von 48% auf 67%. Prof. Dr. med. Daniel Aebersold, Direktionsvorsitzender des UCI, Tumorzentrum Bern, stellt dazu fest: «Die Studie weist die Fortschritte der Krebstherapie in eindrücklicher Weise aus: In nur gut zwanzig Jahren ist es gelungen, die Aussichten auf ein langfristig tumorfreies Leben nach einer Erkrankung an Hodenkrebs erheblich zu verbessern.»

Ausblick
In einem nächsten Schritt wird es darum gehen, die Erkenntnisse des Konsortiums in Therapierichtlinien aufzunehmen und die Belastungen der Krebstherapie zu reduzieren. Weiter sind neue Ansätze bei der Behandlung von metastasierendem Hodenkrebs zu berücksichtigen, die derzeit etwa in einer SAKK-Studie untersucht werden und auf eine Kombination von Radio- und Chemotherapie zielen. 

• Es ist davon auszugehen, dass die optimierten Therapien für Hodenkrebs in den kommenden Jahren zu einer weiter verbesserten Prognose bei gleichzeitig reduzierter Behandlungsintensität führen werden.

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Chefarzt medizinische Onkologie, Geschäftsleiter UCI Tumorzentrum Bern, Inselspital, Universitätsspital Bern

Marcel Wyler Universitätsspital Bern

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Originalpublikation:

- Original publication 1: Survival and New Prognosticators in Metastatic Seminoma: Results From the IGCCCG-Update Consortium. J Clin Oncol 2021 May 10; 39(14):1553-1562. doi: 10.1200/JCO.20.03292.
- Original publication 2: Predicting Outcomes in Men With Metastatic Nonseminomatous Germ Cell Tumors (NSGCT): Results From the IGCCCG Update Consortium. J Clin Oncol. 2021 May 10; 39(14):1563-1574. doi: 10.1200/JCO.20.03296

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Chronische Erkrankung der Atemwege: Asthma

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Patientenleitlinie "Asthma" überarbeitet

Die neu überarbeitete Patientenleitlinie steht nun im Internet bereit. 

Sie bietet Menschen mit Asthma und ihren Angehörigen ausführliche Informationen über die verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten und zum eigenständigen Umgang mit der Erkrankung.

Etwa jeder 20. Mensch hat Asthma. 

• Bei dieser chronischen Erkrankung sind die Atemwege ständig entzündet. 

• Viele Menschen mit Asthma brauchen sowohl Bedarfs-Medikamente als auch Dauer-Medikamente: 

Um plötzliche Beschwerden rasch zu lindern, gibt es Medikamente nach Bedarf, die die Atemwege in der Lunge sofort erweitern. 

Das wichtigste Dauer-Medikament ist ein inhalierbarer Kortison-ähnlicher Wirkstoff als Spray oder Pulver.

Zudem empfehlen Fachleute ergänzende Maßnahmen, um den Erfolg der Behandlung zu verbessern. 

• Dazu gehören:  
• auslösende Reize meiden, nicht rauchen, Selbsthilfe-Techniken bei Atemnot erlernen, an Asthma-Schulungen teilnehmen sowie ein regelmäßiges körperliches Training.

Ziel der Patientenleitlinie ist es, Menschen mit Asthma evidenzbasiert zu informieren und eine gemeinsame Entscheidungsfindung zu fördern. 

Grundlage dieser Patientenleitlinie ist die Nationale VersorgungsLeitlinie (NVL) Asthma. 

Auf Basis aktueller Studien gibt die NVL Empfehlungen zur Untersuchung und zur Behandlung der Erkrankung wieder. 

Jetzt ist die allgemein verständliche Version dieser Leitlinie von einem Redaktions-Team aus dem Kreis der Leitliniengruppe grundlegend überarbeitet und aktualisiert worden. 

Menschen mit Asthma erhalten Informationen darüber, nach welchen Kriterien und Maßgaben ihre Krankheit idealerweise behandelt werden sollte.

Zusätzlich zur ausführlichen Patientenleitlinie gibt es eine Kurzinformation. 

Das zweiseitige Informationsblatt "Asthma – wenn Atmen schwerfällt" stellt kompakt und allgemein verständlich wichtige Inhalte dar und ist in sechs Fremdsprachen sowie auch in Leichter Sprache verfügbar. 

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„Schlaf ist die beste Medizin“: Verbindung zwischen Schlaf und Immunsystem + Aktivierung des Immunsystems

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Schlaf trägt möglicherweise zur besseren Wirksamkeit einer Impfung und zu einer verbesserten Immunabwehr bei

• Ein ausreichender und erholsamer Schlaf hat einen positiven Effekt auf das Immunsystem, kann vielleicht sogar Infekten vorbeugen und kann dienlich für die Genesung sein. 

• Zunehmend klar wird, dass Schlaf auch eine wichtige Rolle in der Immunantwort nach einer Impfung hat. 

• Schlafhygienische Maßnahmen sind deshalb nicht nur ein wichtiges Instrument für eine möglicherweise bessere Wirksamkeit einer Impfung, sondern tragen auch allgemein zu einer verbesserten Immunabwehr bei.

In dem Sprichwort „Schlaf ist die beste Medizin“ steckt viel mehr Wahrheit als man zunächst vermuten würde. 

Dass Schlaf in engem Zusammenhang mit einem funktionierenden Immunsystem steht, ist unumstritten, auch wenn die Zusammenhänge dieser beiden sehr komplexen Systeme sicherlich bisher nur in Ansätzen verstanden werden. 

Dabei sind die Verbindungen zwischen Schlaf und Immunsystem bidirektional, das heißt, dass auf der einen Seite eine Aktivierung des Immunsystems, z.B. im Rahmen eines Infektes, den Schlaf beeinflussen kann, aber auch andersherum der Schlaf wesentlich für eine funktionierende Immunabwehr ist. 

• Die Aktivierung des Immunsystems während eines Infektes oder auch bei chronisch entzündlichen Erkrankungen kann sowohl zu einem erhöhten Schlafbedürfnis mit einer erhöhten Schlafdauer und -intensität, aber auch zu einer Schlafstörung mit vermindertem oder fragmentiertem Schlaf führen.

• Ein ausreichender und erholsamer Schlaf hat einen positiven Effekt auf das Immunsystem, kann vielleicht sogar Infekten vorbeugen und kann dienlich für die Genesung sein. 

Man nimmt an, dass der Schlaf wesentlich dafür verantwortlich ist, ein Gleichgewicht von während des Wachens anfallenden Entzündungsmediatoren wiederherzustellen und bestimmte Funktionen des Immunsystems in Gang zu setzen, die für die Abwehr eines Infektes notwendig sind. 

Schlaf ist somit für das Immunsystem keineswegs ein passiver Zustand, sondern das Gehirn und Körper sind hoch aktiv während dieses besonderen Zustands. 

Es ist bereits gut bekannt, dass Schlafmangel einen negativen Einfluss auf das Immunsystem hat und das Risiko von Infektionen erhöht. 

• In ersten Untersuchungen zu COVID-19 hatten Betroffene mit einem schweren COVID-19-Verlauf häufiger bereits schwerwiegendere Schlafstörungen auch schon vor der Erkrankung.

Bei einer Impfung soll bewusst eine Immunreaktion ausgelöst werden. 

Bisher gibt es nur wenige Studien, die den Zusammenhang von Schlaf, Immunreaktion und die Wirkung von Impfungen im Zusammenhang von Schlaf untersucht haben. 

Diese Studien zeigen bisher keine eindeutigen Befunde und sind möglicherweise auch in Abhängigkeit der spezifischen Impfung unterschiedlich. 

Der Schlaf kann in der ersten Nacht nach einer Impfung beeinträchtigt sein. 

Bei Untersuchungen von gesunden Probanden, die eine Hepatitis A bzw. eine Impfung gegen das Influenza A-Virus bekommen hatten, konnte gezeigt werden, dass diese Schlafstörungen jedoch nur sehr mild ausgeprägt waren. Anderseits konnte aber nachgewiesen werden, dass die Intensität von Tiefschlaf nach einer Impfung Einfluss auf die Zahl der gebildeten Antikörper hatte. Die Mechanismen, die hierbei eine Rolle spielen, sind sehr komplex und das Wissen der Zusammenhänge wächst. „Zunehmend klar wird, dass Schlaf auch eine wichtige Rolle in der Immunantwort nach einer Impfung hat. Ob diese Daten auf eine Corona-Impfung übertragbar sind, ist bisher zwar nicht bestätigt, aber sehr gut möglich. Sicher ist, dass man vor und nach einer Impfung aktiv auf einen ausreichenden und erholsamen Nachtschlaf achten sollte. Schlafhygienische Maßnahmen sind deshalb nicht nur ein wichtiges Instrument für eine möglicherweise bessere Wirksamkeit einer Impfung, sondern tragen auch allgemein zu einer verbesserten Immunabwehr bei“, betont Dr. med. Anna Heidbreder, Mitglied des DGSM-Vorstands und Oberärztin in der Universitätsklinik für Neurologie der Medizinischen Universität Innsbruck. Schlaf ist also nicht nur die „beste Medizin“, sondern hat sogar präventive Funktionen.

Dieses Thema wird zur Pressekonferenz des DGSM-Aktionstages Erholsamer Schlaf gemeinsam mit weiteren spannenden Aspekten unter dem Motto „Schlaf in Zeiten von Covid-19“ am 18. Juni 2021 von schlafmedizinischen Experten weiter erläutert. Die Pressekonferenz findet online in der Zeit von 10.00-11.00 Uhr statt. Dazu möchten wir interessierte Medienvertreter recht herzlich einladen! Bitte melden Sie sich beim Pressekontakt an und Sie erhalten die Zugangsdaten zur Pressekonferenz zugesandt.

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Gerhard A. HOLZAPFEL Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.: Die Aortendissektion

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neues Verständnis von Aortendissektionen

• Eine Aortendissektion ist eine lebensbedrohliche Aufspaltung der Aortenwand, über deren Entstehung derzeit noch wenig bekannt ist. 

Forschende der TU Graz entwickelten nun Algorithmen und Modelle um die Diagnose und Behandlung frühzeitig zu unterstützen. 

 Haben die Entstehung und den Verlauf von Aortendissektionen im Fokus und vereinfachen deren Diagnose: Katrin Ellermann (Institut für Mechanik) und Gerhard Holzapfel (Institut für Biomechanik). lunghammer.at © Lunghammer – TU Graz

• Aortendissektionen werden in den meisten Fällen durch einen Einriss der inneren Schicht der Aortenwand, der Intima, ausgelöst. 

• Dies hat zur Folge, dass Blut in den so entstandenen Zwischenraum strömt und ein sogenanntes „falsches Lumen“ bildet, welches die mechanische Belastung der Aortenwand grundlegend verändert. 

• Im Verlauf der Aortendissektion kann sich das so entstandene falsche Lumen aneurysmatisch erweitern, was zum Durchreißen der Aortenwand und damit zum Tod führen kann. 

• Genauso aber kann es zur Bildung eines Thrombus, also eines Blutgerinnsels im falschen Lumen kommen, welcher im günstigsten Fall das falsche Lumen ausfüllt und damit schlimmere Folgen verhindern kann. 

Trotz der schwerwiegenden Folgen sind die Gründe für diese Erkrankung noch nicht umfassend erklärbar, und ihr Verlauf ist schwer prognostizierbar.

Seit drei Jahren arbeiten Forschende der TU Graz im fakultätsübergreifenden Leadprojekt „Mechanik, Modellierung und Simulation von Aortendissektionen“ daran, diesen Umstand zu ändern: Mittels computergestützter biomechanischer Methoden wollen sie die Entstehung und den Verlauf von Aortendissektionen besser erklärbar machen. Mittlerweile hat sich aus dem Projekt ein eigener Forschungsschwerpunkt entwickelt, der auch über die kommenden drei Jahre hinaus, für die das Projekt nun nach einem erfolgreichen Zwischenhearing verlängert wurde, Bestand haben soll.

Erfolge in der ersten Projektphase

In den bisherigen drei Projektjahren konnte das Leadprojekt-Team wichtige Erfolge aufzeigen.
Die Forschenden entwickelten unter anderem eine neue, nicht-invasive Methode, die bereits verfügbare Bildgebungsverfahren verwendet um die Diagnose von Aortendissektionen und die medizinische Überwachung zu vereinfachen. Simulationen der Strömungsdynamik von Blut haben dabei gezeigt, dass mit dieser Methode der Verlauf der Krankheit präziser vorhergesagt und der individuelle Status der Dissektion untersucht werden kann.

Darüber hinaus wurden umfangreiche mechanische Tests an menschlichem Gewebematerial durchgeführt, welche die Unterschiede in den mechanischen und strukturellen Eigenschaften von gesundem und erkranktem Gewebe aufzeigen, wie etwa die Reißfestigkeit, die Steifigkeit und die Proteinverteilung in der Aortenwand.  

Auf Basis dieser Erkenntnisse wurden Materialmodelle von der Aortenwand entwickelt, um mittels anspruchsvoller Computermodelle die Entstehung und den Verlauf von Aortendissektionen besser verstehen zu können. 

In Modellierungsversuchen ergründeten die Forschenden zudem das Entstehen von Blutgerinnsel im falschen Lumen und den Einfluss der Strömungsdynamik des Blutes auf den Verlauf von Aortendissektionen. 

Schlussendlich entwickelte das Leadprojekt-Team auch eine Software, die den Ausgangszustand der Aorta vor einer Dissektion rekonstruieren und so für die Prognose eingesetzt werden kann.

Vorherrschender Spannungszustand im falschen und richtigen Lumen bei (a) diastolischem und bei (b) systolischem Blutdruck im Vergleich mit CT Aufnahmen. © Biomech – TU Graz

Pläne für die zweite Projektphase

Die nun genehmigte zweite Projektphase baut auf den vielversprechenden Ergebnissen auf. 

Die interdisziplinäre Gruppe möchte das Verständnis für Entstehung und Verlauf von Aortendissektionen vertiefen und u.a., basierend auf der Bayes’schen Wahrscheinlichkeitstheorie, Artifical Intelligence-Technologien entwickeln, die den Krankheitsverlauf vorhersagen können. 

Dabei sollen bestehende klinische Daten (big data) analysiert werden, um die zugrundeliegende Ursache der akuten Aortendissektion oder deren Zusammenhänge mit anderen Anomalien der Aorta aufzudecken. 

• In weiterer Folge sollen nicht nur Indikationen zur operativen Sanierung, sondern auch der weitere Krankheitsverlauf vorhergesagt werden und die Erkrankung primärprophylaktisch präklinisch behandelt werden können.

Übergeordnetes Ziel der weiteren drei Projektjahre ist es, verstärkt Kliniken und Firmen mit an Bord zu nehmen, das Forschungszentrum zu etablieren, und es zu einem fixen Bestandteil der Grazer biomedizinischen Forschung zu machen.

Für seine wissenschaftlichen Leistungen wurde Gerhard Holzapfel mit der William-Prager-Medaille 2021 der „Society of Engineering Science“ sowie mit der Koiter-Medaille 2021 der „American Society of Mechanical Engineers“ ausgezeichnet.

Diese Forschung ist im Field of Expertise „Human & Biotechnology“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.

Leadprojekte an der TU Graz

Die TU Graz fördert mit der Schiene Leadprojekte fachbereichsübergreifende, herausragende wissenschaftliche Vorhaben. Ausgewählt werden die zu fördernden Projekte von einer internationalen, unabhängigen Fachjury. Ein genehmigtes Leadprojekt wird für drei Jahre mit rund 2 Millionen Euro gefördert und kann nach einer erfolgreichen Evaluierung durch eine ebenfalls internationale, unabhängige Jury um weitere drei Jahre verlängert werden. Derzeit wird in zwei weiteren Leadprojekten – im Projekt „Verlässlichkeit im Internet der Dinge“ und im Projekt „Porous Materials@Work“ – geforscht.

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Gerhard A. HOLZAPFEL
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
TU Graz | Institut für Biomechanik
Tel.: +43 316 873 35500
holzapfel@tugraz.at
www.biomech.tugraz.at

Rechbauerstraße 12
8010 Graz
Österreich
Steiermark

Mag. Barbara Gigler
Telefon: +43 316 873-6006
Fax: +43 316 873-6008
E-Mail-Adresse: barbara.gigler@tugraz.at

Mag., MSc Christoph Pelzl
Telefon: +43 316 873 6066
Fax: +43 316 873 106066
E-Mail-Adresse: christoph.pelzl@tugraz.at

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.tugraz.at/projekte/biomechaorta/home/ (Projekt-Website)

https://www.biomech.tugraz.at/ (Institut für Biomechanik der TU Graz)

https://www.tugraz.at/institute/ifm/home/ (Institut für Mechanik der TU Graz)

https://go.tugraz.at/Leadprojekte (Leadprojekte der TU Graz)

https://go.tugraz.at/HumanBiotechnology (FoE "Human & Biotechnology")

https://go.tugraz.at/PA-Aortendissektion (Weiteres Bildmaterial)