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Prof. Bärbel Stecher: Evolution von Darmbakterien, die wiederholten Störungen durch Antibiotika

Medizin am Abend  Berlin - MaAB-Fazit: Wie das Darmmikrobiom auf Antibiotika reagiert

  • Antibiotika beeinflussen Zusammensetzung und Dynamik des Darmmikrobioms. 
  • Die Behandlung mit Antibiotika führt nicht nur zu einem Verlust der mikrobiellen Artenvielfalt, sondern begünstigt häufig auch die Selektion resistenter Bakterienstämme. 

Unklar war bislang, wie sich das Mikrobiom bei einer wiederholten Antibiotikatherapie verhält. 

In einer präklinischen Studie hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung zweier DZIF-Wissenschaftlerinnen mittels Metagenom- und Kultivierungsanalysen evolutionäre Mechanismen identifiziert, die nach wiederholter Antibiotikagabe zur Resilienz der mikrobiellen Gemeinschaft beitragen. Die Studie erschien jetzt im Fachjournal Cell Host & Microbe. 

 Illustration der beschriebenen Mikrobiomforschung: keimfrei gehaltenes Mausmodell, Agarplatten mit Kulturen isolierter Darmbakterien und Antibiotikateststreifen und -plättchen, sowie Darstellung eines DNA-Sequenz-Vergleichs.

Illustration der beschriebenen Mikrobiomforschung: keimfrei gehaltenes Mausmodell, Agarplatten mit Kulturen isolierter Darmbakterien und Antibiotikateststreifen und -plättchen, sowie Darstellung eines DNA-Sequenz-Vergleichs.Bärbel Stecher Max von Pettenkofer-Institut der LMU München

Das Darmmikrobiom eines jeden Menschen enthält eine bestimmte Gemeinschaft von Mikroorganismen, die normalerweise über Jahre hinweg stabil bleibt. 

Sie kann jedoch durch Faktoren wie Ernährungsumstellungen, Infektionen oder Medikamente aus dem Gleichgewicht gebracht werden. 

Insbesondere Antibiotika haben einen starken Einfluss auf das Mikrobiom.  

Dagegen setzen Mikroorganismen verschiedene Resistenzmechanismen ein, wobei sich einzelne Bakterienpopulationen durch Selektion antibiotikaresistenter Varianten evolutionär weiterentwickeln. 

Das Ausmaß und die Mechanismen dieser Prozesse sowie ihre Auswirkungen auf die Ökologie der mikrobiellen Gemeinschaft sind jedoch nur unzureichend erforscht.

In einer umfangreichen metagenomischen Studie untersuchten nun die DZIF-Wissenschaftlerinnen Prof. Bärbel Stecher und Prof. Alice McHardy zusammen mit einem internationalen Forschungsteam die Evolution von Darmbakterien, die wiederholten Störungen durch Antibiotika ausgesetzt waren. Dazu verwendeten sie ein gnotobiotisches Mausmodell, d.h. keimfrei gehaltene Mäuse, welche stabil mit einem bekannten Bakterienkonsortium besiedelt waren. Dieses Modell erlaubt evolutionäre Studien einzelner Mitglieder der Gemeinschaft im natürlichen Wirt unter genau definierten und kontrollierbaren Bedingungen. Die Forschenden analysierten dann über einen Zeitraum von 80 Tagen die Effekte verschiedener Antibiotikaklassen auf das Mikrobiom. Mittels Metagenomanalysen verfolgten sie die Selektion von mutmaßlich Antibiotikaresistenz-fördernden Mutationen in den Bakterienpopulationen und analysierten im Nachgang die Eigenschaften von evolvierten Bakterienklonen, die aus den Gemeinschaften isoliert wurden.

  • „Wir konnten nachverfolgen, wie eine wiederholte Antibiotikatherapie zur Selektion Antibiotika-resistenter Kommensalbakterien führt. 

Dies erhöht nach einer Weile die Resilienz der mikrobiellen Gemeinschaft gegenüber bestimmten Antibiotika wie den Tetracyclinen. 

Neben Adaptation des Mikrobioms durch die Evolution einzelner Mikroorganismen fanden wir zudem Hinweise auf Resistenzentwicklung einzelner Bakterien durch Verlangsamung des Zellwachstums. 

Das Mikrobiom passt sich sozusagen an die Behandlung an und kann ihr besser standhalten“, sagt Prof. Bärbel Stecher, Koordinatorin des Forschungsbereichs Gastrointestinale Infektionen im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) und Professorin für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene am Max von Pettenkofer-Institut der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München.

  • Zudem beobachtete das Forschungsteam eine Induktion von Prophagen, ausgelöst durch die Behandlung mit bestimmten Antibiotika. 

Dabei werden Bakteriophagen, deren Genome in Bakteriengenome integriert in bakteriellen Zellen vorliegen, aktiviert. Diese vermehren sich dann und lysieren die Wirtszellen bei der Freisetzung neuer Virenpartikel. „Dies ist ein Beispiel, wie Antibiotika das Überleben von Bakterien auch indirekt beeinträchtigen können“, sagt Dr. Philipp Münch, Erstautor der Studie.

Insgesamt zeigt die Studie eine immense Vielfalt in der Antwort des Mikrobioms auf Antibiotikabehandlungen. 

Hierzu zählen beispielsweise auch ökologische Effekte wie die Hemmung eines Mikroorganismus durch die Eliminierung eines wichtigen „Partner“-Bakteriums im metabolischen Netzwerk das Darmökosystems.

„Aufgrund dieser hohen Komplexität von direkten und indirekten Reaktionen ist es selbst in gnotobiotischen Tiermodellen mit einer definierten Gemeinschaft an Mikroorganismen schwer vorherzusagen, welche Arten von der Behandlung mit einem Antibiotikum betroffen sein werden“, resümiert Prof. Alice McHardy, Co-Koordinatorin Bioinformatik und Maschinelles Lernen im DZIF und Leiterin der Abteilung Bioinformatik der Infektionsforschung am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, einer Mitgliedseinrichtung des DZIF. 

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Prof. Dr. Bärbel Stecher
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Originalpublikation:

Münch PC et al.: Pulsed antibiotic treatments of gnotobiotic mice manifests in complex community dynamics and resistance effects, Jun 2023, Cell Host & Microbe, DOI: 10.1016/j.chom.2023.05.013


Bodenübertragene Helmintheninfektionen-Wurminfektionen: Bauchschmerzen, Durchfall, Anämie, Unterernährung,

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue Behandlung von parasitären Wurminfektionen beim Menschen erweist sich als hochwirksam

Ein neuer Arzneimittelkandidat zeigt vielversprechende Ergebnisse bei der Behandlung parasitärer Wurminfektionen. 

Forschende des Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Instituts (Swiss TPH) testeten die Wirksamkeit und Sicherheit von Emodepsid gegen die drei wichtigsten durch den Boden übertragenen Helminthen auf der Insel Pemba in Tansania. 

Emodepsid ist der erste vielversprechende Wirkstoff zur Bekämpfung parasitärer Wurminfektionen seit mehreren Jahrzehnten. 

Swiss TPH wird nun gemeinsam mit Bayer an der weiteren Entwicklung des Medikaments arbeiten.

  • Bodenübertragene Helmintheninfektionen werden durch verschiedene Arten von parasitären Würmern verursacht, zu denen Peitschenwürmer, Hakenwürmer und Spulwürmer gehören. 

Mehr als 1,5 Milliarden Menschen weltweit sind mit mindestens einem bodenübertragenen Helminthen infiziert, der Grossteil der infizierten Bevölkerung lebt in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen.

  • Bei den Betroffenen können Symptome wie Bauchschmerzen, Durchfall und Anämie auftreten, während schwere Infektionen zu Unterernährung und Beeinträchtigungen des Wachstums und der körperlichen Entwicklung führen können. 
  • In schweren Fällen kann es sogar zu einem Darmverschluss kom-men, der operativ behandelt werden muss.

Für die Behandlung von bodenübertragenen Helmintheninfektionen stehen sichere Medikamente zur Verfügung, deren Wirksamkeit jedoch sehr unterschiedlich ist. 

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt derzeit Behandlungen mit Albendazol und Mebendazol. 

Bei der Behandlung des Peitschenwurms Trichuris trichiura ist die Gabe von einer Dosis dieser Medikamente jedoch nur bei 17 % der infizierten Personen erfolgreich, wie diese Studie des Swiss TPH zeigt. Ausserdem werden aufgrund der zunehmenden Medikamentenresistenz dringend neue Behandlungsalternativen benötigt.

Alle behandelten Personen geheilt
Für diesen ungedeckten Bedarf nach Anthelminthika haben Forschende am Swiss TPH nun Emodep-sid im Rahmen einer Phase-IIa-Studie erstmals an Menschen eingesetzt, die mit bodenübertragenen Helminthen infiziert sind.

«In dieser Studie zeigte Emodepside hohe Heilungsraten für alle drei bodenübertragenen Helminthen», sagte Emmanuel Mrimi, Doktorand und Erstautor der Studie. Mit der niedrigsten getesteten Dosis (5 mg Emodepsid) konnten 83 % der mit dem Peitschenwurm infizierten Personen erfolgreich geheilt werden. «Eine auf 15 mg erhöhte Gabe von Emodepsid bewirkte bei allen Personen eine voll-ständige Heilung. Mit den bisherigen Anthelminthika ist die Heilung von Menschen, die mit dem Peitschenwurm infiziert sind, nicht möglich.» Weiterhin wurde auch eine hohe Wirksamkeit bei der Be-kämpfung von Spulwürmern und Hakenwürmern festgestellt.


«Das Medikament zeigt auch andere wichtige Eigenschaften. Es ist gut verträglich und die meisten unerwünschten Nebenwirkungen in der Studie waren mild», sagte Mrimi. Die Ergebnisse wurden heu-te in der renommierten Fachzeitschrift New England Journal of Medicine veröffentlicht.

Von der Innovation zur Anwendung
Emodepsid ist ein Anthelminthikum, das bisher in der Veterinärmedizin eingesetzt wurde. «Das soge-nannte Repurposing von Medikamenten ist eine Schlüsselstrategie der Forschung für die Entdeckung und Entwicklung von Anthelminthika, die jedoch vernachlässigt und nicht ausreichend finanziert wird», so Jennifer Keiser, Leiterin der Einheit «Helminth Drug Development». «Die meisten umgewidmeten Medikamente haben ihren Ursprung in der Veterinärmedizin.» Das Swiss TPH hat das Arzneimittel bereits in Laborstudien getestet. «Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse im Labor sahen wir das Potenzial für die Behandlung von Personen, die mit bodenübertragenen Helminthen infiziert sind», sagte Jennifer Keiser. Aus diesem Grund wurde das Arzneimittel weiterentwickelt. «Die jüngsten Ergebnisse der klinischen Studien sind wichtige und ermutigende Nachrichten auf dem Gebiet der vernachlässigten Tropenkrankheiten. In den letzten Jahrzehnten wurde kein neues Anthelminthikum entwickelt. Daher ist diese Studie ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Eindämmung und Elimi-nierung von bodenübertragenen Helminthiosen.»
Swiss TPH wird nun gemeinsam mit dem Pharmakonzern Bayer an der weiteren Entwicklung des Medikaments arbeiten. «Unser Ziel ist die Zulassung des Medikaments für die Verabreichung an Menschen, damit es in Zukunft bedürftigen Patientinnen und Patienten zur Verfügung steht», so Keiser.

Über die Studie
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Public Health Laboratory Ivo de Carneri (PHL-IdC) auf der Insel Pemba in Tansania durchgeführt. In die Studie wurden insgesamt 442 Teilnehmer und Teil-nehmerinnen aufgenommen, die mit einem oder mehreren der drei wichtigsten bodenübertragenen Helminthen Trichuris trichiura (Peitschenwurm), Hakenwurm und Ascaris lumbricoides (Spulwurm) infiziert waren. Die Studienteilnehmer und Studienteilnehmerinnen wurden dann nach dem Zufalls-prinzip in Behandlungsgruppen aufgeteilt, die Emodepsid, Albendazol oder Placebo erhielten.

DOI: 10.1056/NEJMoa2212825 (online ab 17. Mai, 23:00 Uhr CET / 17:00 Uhr ET) 

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New England Journal of Medicine: DOI: 10.1056/NEJMoa2212825 (online ab 17. Mai, 23:00 Uhr CET / 17:00 Uhr ET)

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Dr. Jürgen Frech: Der Prozess des Metastasen-Wachstums bei Krebserkrankungen und diversen Stadium

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Was Krebsmetastasen besonders gefährlich macht

Nicht alle Krebsmetastasen wirken gleich zerstörerisch. 

Forschende weisen im Experiment unterschiedliche Mechanismen nach.

Bei den meisten Krebserkrankungen bestimmt nicht das Wachstum des Primärtumors die Prognose für den Patienten, sondern ob es zu einer Streuung und Ausbildung von Tochtergeschwüren kommt, der sogenannten Metastasierung. 

Dieser Prozess ist sehr komplex. 

  • Zwischen der ursprünglichen Ausbreitung und dem tatsächlich aggressiven Wachstum der Metastasen, die viele Organe wie etwa Lunge, Leber oder Gehirn angreifen können, liegen oft Monate oder sogar Jahre. 

Forschende am Hautkrebszentrum der Ruhr-Universität Bochum, des Helmholtz-Zentrums München, des Deutschen Krebsforschungszentrums Heidelberg und der Eidgenossenschaftlichen Technischen Hochschule Zürich haben die Umstände des Metastasen-Wachstums bei Brustkrebs untersucht. 

Dazu wurden auch Biopsien von zehn betroffenen Patientinnen untersucht. Sie berichten in der Zeitschrift Cell Reports vom 30. Mai 2023.

Zellen wechseln ihre Identität

Die Forschenden betrachteten einen speziellen zellulären Mechanismus, die sogenannte epithelial-mesenchymale Transition (EMT). 

Dadurch gewinnen die an sich sesshaften Krebszellen Mobilität, können zunächst in das umgebende Gewebe eindringen und schließlich über Blut- und Lymphbahnen in entfernte Organe transportiert werden. 

  • Dabei wechseln die Krebszellen, wie der Begriff EMT beschreibt, ihre zelluläre Identität von „epithelial“ nach „mesenchymal“, was anhand verschiedener Marker nachgewiesen werden kann.

In den Metastasen-Biopsien waren jedoch beide Arten von Zellen vorhanden. 

Anschließende Experimente zeigten, dass diejenigen Zellen, die ihre ursprüngliche epitheliale Identität bewahrt hatten, neue Metastasen bilden konnten, also die Krebserkrankung vorantrieben. 

Die Forscher wiesen nach, dass ein komplexes zelluläres Programm die zelluläre Identität der Krebszellen schützt und verhindert, dass diese ihre Fähigkeit verlieren, sich zu vermehren.

Künftige Arbeiten müssen Erkenntnisse in Therapie überführen

„Über die genaue Relevanz des EMT-Mechanismus in Metastasen gibt es unterschiedliche, sich teilweise widersprechende Daten“, betont Co-Autorin Dr. Christina Scheel von der Dermatologischen Universitätsklinik Bochum im St. Josef-Hospital (Katholisches Klinikum).

 „Wir glauben jedoch, dass unsere Studie einen wichtigen Fortschritt gebracht hat, indem wir beschreiben, wie verschiedene zelluläre Programme in Krebszellen auf molekularer Ebene zusammenwirken, um das Voranschreiten der Erkrankung zu bewirken. 

Der Prozess des Metastasen-Wachstums ist hier besonders wichtig, da Krebserkrankungen grundsätzlich in diesem Stadium am schwierigsten zu behandeln sind.“ 

Es wird nun Aufgabe künftiger Forschung sein herauszufinden, wie diese experimentellen Erkenntnisse für eine Therapie der aggressivsten Krebszellen genutzt werden können.

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Dr. Jürgen Frech
Katholisches Klinikum Bochum
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Meike Drießen Ruhr-Universität Bochum

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Originalpublikation:

Massimo Saini et al.: Resistance to mesenchymal reprogramming sustains clonal propagation in metastatic breast cancer, in: Cell reports, DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112533, https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00544-2


Prof. Andreas Birkenfeld,: Das zentrale Nervensystem den peripheren Energie- und Glukosehaushalt steuert CAVE: Insulinresistenz im Gehirn

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Diabetes beginnt im Gehirn – Neuste Forschungserkenntnisse beim DGE-Kongress

Mit einem Symposium "Hormonwirkung im Gehirn und sein Einfluss auf den Körperstoffwechsel" ist das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD) auf dem derzeit in Baden-Baden stattfindenden 66. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Endokrinologie vertreten. Die Forschenden stellten ihre aktuellen Ergebnisse am 7. Juni,  vor.

Das Gehirn bestimmt, ob der Stoffwechsel funktioniert. 

  • Reagiert es nicht empfindlich genug auf Insulin, nehmen Leber-, Fett- und Muskelgewebe zu wenig Glukose auf und der Blutzuckerspiegel steigt. 

Gewichtszunahme und Typ-2-Diabetes können die Folge sein. Im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD) arbeiten Wissenschaftler:innen und Mediziner:innen aus den Bereichen Neurowissenschaften und Diabetologie eng zusammen. In einem spannenden Symposium auf dem 66. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Endokrinologie vom 5. bis 7. Juni 2023 in Baden-Baden beleuchteten sie, wie das zentrale Nervensystem den peripheren Energie- und Glukosehaushalt steuert.

„Die Teile des Gehirns, die auf das Hormon Insulin reagieren, sind wichtig für die Nahrungsaufnahme und den Stoffwechsel. 

Aktuelle Studien zeigen, dass eine Insulinresistenz im Gehirn zu massiven Stoffwechselstörungen führen kann, die eine Fettleibigkeit verstärken und in Diabetes münden können“, erläutert DZD-Sprecher Prof. Andreas Birkenfeld, der das DZD-Symposium zusammen mit Prof. Baptist Gallwitz, Tübingen, leitete. „Unser Ziel ist es, präzise Behandlungsformen für Menschen zu finden, deren Gehirn nicht mehr ausreichend auf das Stoffwechselhormon reagiert.“

„Mit dem Kongressmotto „Endokrinologie Pur und Interdisziplinär“ betonen wir, dass das
Gebiet der Endokrinologie Schnittstellen mit vielen anderen Disziplinen hat“, ergänzt DGE-Kongresspräsident und Neurochirurg Prof. Jürgen Honegger aus Tübingen. „Ich freue mich deshalb, dass wir auf diesem Kongress auch die wichtige Rolle des Gehirns bei der Entstehung der großen Volkskrankheit Typ-2-Diabetes beleuchten werden.“

Auch das Gehirn kann insulinresistent werden
DZD-Wissenschaftler:innen haben herausgefunden, dass Insulin offenbar nicht nur im Leber-, Muskel- und Fettgewebe wirkt, sondern auch im Gehirn. 

Auf diese Weise kann es den Stoffwechsel im gesamten Körper beeinflussen. Dieser Prozess stellt sicher, dass nach der Nahrungsaufnahme Energie im Körper gespeichert und der Stoffwechsel gut kontrolliert wird. Leider sind etliche Menschen von einer Insulinresistenz des Gehirns betroffen, was langfristig eine Gewichtszunahme fördert. Betroffene Menschen speichern Fett vor allem im Bauch und in der Leber, wodurch ihr Risiko für Folgeerkrankungen steigt. Prof. Martin Heni gibt einen Überblick über neue Untersuchungen, die zeigen, dass die Insulinresistenz des Gehirns behandelbar sein könnte.  

Sowohl die Gabe des SGLT2-Inhibitors Empagliflozin als auch regelmäßiger Sport hatten einen messbaren Effekt auf die Insulinresistenz des Gehirns.

Neuronale Insulinresistenz stört die Energieproduktion
Prof. André Kleinridders erläutert in dem Symposium die Effekte der Insulinwirkung auf Mitochondrien und Metabolismus im Zentralnervensystem. Auf zellulärer Ebene erhöht Insulin die Aktivität der Mitochondrien, um ausreichende Mengen an Energie für eine gesunde Funktion des Nervensystems zu generieren.  

  • Dementsprechend kommt es bei einer neuronalen Insulinresistenz zu einer mitochondrialen Dysfunktion, Adipositas und Kognitionsstörungen.  
  • Im Umkehrschluss beeinflusst die mitochondriale Funktion die neuronale Insulinsensitivität und den Stoffwechsel maßgeblich. Das Wissen darum könnte dazu beitragen, neuartige Interventionsstrategien zu entwickeln, um Adipositas und Typ-2-Diabetes, aber auch kognitiven Einschränkungen vorzubeugen.


Insulin wirkt bei Frauen und Männern unterschiedlich
Die Wirkung von Insulin in Hirnregionen, die wichtig für Gedächtnis, Belohnung und Kognition sind, unterschiedet sich maßgeblich zwischen Frauen und Männern.  

  • Prof. Stephanie Kullmann und ihr Team haben herausgefunden, dass Frauen vor allem mit zunehmendem Alter eine Insulinresistenz im Hippocampus zeigen. 
  • Auch die hormonellen Veränderungen während der Lutealphase des Menstruationszyklus dämpfen offenbar die Wirkung von Insulin in Hirnregionen, die wichtig für Gedächtnis und Belohnungsprozesse sind.


Neue Erkenntnisse zum Wirkmechanismus der Polyagonisten
Da die Ursachen für Adipositas und Typ-2-Diabetes auch im Gehirn liegen, zielen neue Medikamente auch darauf ab, das Zentralnervensystem ansteuern. 

Dieses ist mit der Entwicklung von Polyagonisten gelungen, welche die Effekte von körpereigenen Darmhormonen wie etwa GLP-1 und GIP zu hochwirksamen Ko-Agonisten kombinieren und im Gehirn regulierend in relevante Stoffwechselprozesse eingreifen. 

So senken GLP-1:GIP Ko-Agonisten das Körpergewicht effektiver als GLP-1-Monoagonisten wie etwa Semaglutid. 

Doch welche Rolle spielt der GIP-Rezeptor für die Wirksamkeit dieser neuen Substanzklasse? 

DZD-Wissenschaftler Prof. Timo Müller und sein Team haben die Wirkmechanismen von GIP und GIP:GLP-1-Ko-Agonisten untersucht und zeigen, dass GIP über dessen Wirkung am GIP-Rezeptor von entscheidender Bedeutung für die Wirksamkeit der Ko-Agonisten ist.


Hormonwirkung im Gehirn und sein Einfluss auf den Körperstoffwechsel

Vorsitz:
Prof. Andreas Birkenfeld, DZD-Sprecher
Wissenschaftlicher Direktor des Instituts für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen von Helmholtz Munich an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und ärztlicher Direktor der Medizinischen Klinik IV Innere Medizin – Diabetologie, Endokrinologie, Nephrologie am Universitätsklinikum Tübingen
Prof. Baptist Gallwitz
Stellvertretender Ärztlicher Direktor der Medizinischen Klinik IV Innere Medizin – Diabetologie, Endokrinologie, Nephrologie am Universitätsklinikum Tübingen

Vorträge:
Einfluss von Geschlecht und Alter auf die zentrale endokrine Regulation des Essverhaltens
Prof. Dr. Stephanie Kullmann, Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen von Helmholtz Munich an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung
Insulinresistenz im Gehirn und deren Auswirkung auf periphere Organe
Prof. Dr. Martin Heni, Professor für Endokrinologie und Diabetes an der Universität Ulm, Sektionsleiter für Endokrinologie und Diabetologie der Klinik für Innere Medizin I, Universitätsklinikum Ulm
Effekte der Insulinwirkung auf Mitochondrien und Metabolismus im Zentralnervensystem
André Kleinridders, Universität Potsdam und Deutsches Institut für Ernährungsforschung, Potsdam-Rehbrücke, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD)
Zentralnervöse Wirkmechanismen der Inkretinhormone GLP-1 und GIP sowie von deren Doppel- und Mehrfachagonisten
PD Dr. rer. nat. Timo Müller, Kommissarischer Direktor des Instituts für Diabetes und Adipositas Forschung bei Helmholtz Munich, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD)

Über das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung
Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.V. ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind Helmholtz Munich – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen von Helmholtz Munich an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden von Helmholtz Munich am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner. www.dzd-ev.de 

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Dr. Astrid Glaser
Geschäftsführerin Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD) e.V.
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Prof. Tirone David: Klassische Herzchirurgie versus interventioneller Verfahren

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Konventionelle Herzchirurgie präsentiert sich mit überragenden Langzeitdaten

Eindrücke vom amerikanischen Herzchirurgenkongress in Los Angeles:

 Im Mai dieses Jahres trafen sich Herzchirurginnen und Herzchirurgen aus aller Welt in Los Angeles zum Kongress der amerikanischen Herz- und Thoraxchirurgie (American Association for Thoracic Surgery - AATS):


- Patienten profitieren von der Ross-Prozedur
- Bei angeborenen Anomalien der Aortenklappe zeigt herzchirurgische Operation besseres Langzeitüberleben
- Minimalinvasive Operationstechniken sind sicher und mit einer schnelleren Rehabilitation und Mobilisation assoziiert
- Herzchirurgische Bypass-Versorgung: auch für ältere Patienten besseres Langzeitüberleben

  • Klassische Herzchirurgie, die in den meisten Fällen durch einen direkten Zugang zum Herzen über eine Eröffnung des Brustbeins durchgeführt wird, hat in den letzten Jahren „Konkurrenz“ bekommen. 

Grund dafür ist die Entwicklung mehr und mehr sog. interventioneller Verfahren, die ebenfalls in der Lage sind, Probleme an den Herzklappen oder den Herzkranzgefäßen zu behandeln, aber ohne Eröffnung des Brustbeins, sondern mit Hilfe eines Katheters, der über die Leiste oder den Arm zum Herzen vorgeführt wird. 

Diese interventionellen Verfahren, die von spezialisierten Kardiologen durchgeführt werden, haben erheblich an Beliebtheit bei Patienten und an Anzahl der Anwendungen gewonnen. 

  • Allerdings sind die Langzeitergebnisse dieser Interventionen oft nicht bekannt.

Beim diesjährigen Kongress der amerikanischen herzchirurgischen Gesellschaft präsentierte die konventionelle Herzchirurgie herausragende Langzeitergebnisse, was in den folgenden „Highlights“ des Kongresses zum Ausdruck kommt:

Patienten profitieren von der Ross-Prozedur
Ein Gigant der internationalen Herzchirurgie, Sir Magdi Yacoub aus London, präsentierte Daten von 108 Patienten, die eine Ross Operation erhielten. Bei dieser komplexen Operation wird eine erkrankte Aortenklappe durch die eigene Pulmonalklappe des Patienten ersetzt. 

Die dann fehlende Pulmonalklappe wird wiederum durch eine konservierte menschliche Spenderklappe ausgetauscht. Diese Operation ist prominent geworden durch die Anwendung bei dem österreichisch-amerikanischen Schauspieler Arnold Schwarzenegger Ende der 1990er Jahre und war über Jahre umstritten. 


Die Studie von Sir Magdi Yacoub zeigt eine herausragende Langzeithaltbarkeit und ein Überleben, welches sich nicht von dem der altersangepassten Normalbevölkerung unterscheidet. Prof. Tirone David, einer der renommiertesten Aortenklappenchirurgen der Welt, kommentierte diesen Höhepunkt und unterstrich die besondere Bedeutung dieser Operation. Er betonte allerdings im Kontext, dass eine besondere operative Expertise nötig sei, um derart gute Ergebnisse erzielen zu können.
Aus Patientensicht sind diese Ergebnisse besonders wertvoll, da es sich bei dieser Operation um eine biologische Lösung handele, von der vor allem junge Patienten profitieren. Diese werden ansonsten meist mit einer mechanischen Klappenprothese sinnvoll versorgt, bei der eine Normalisierung der Lebenserwartung bisher nicht ganz erreicht werden konnte, und bei der zudem die lebenslange Zugabe von Blutgerinnungshemmern nötig ist.

  • Bei angeborenen Anomalien der Aortenklappe zeigt herzchirurgische Operation besseres Langzeitüberleben

Eine zweite interessante Studie verglich den konventionellen, chirurgischen Ersatz einer verengten Aortenklappe (AKE) mit den neuen Transkatheterverfahren (TAVI) bei Patienten, die eine angeborene Anomalie der Aortenklappe aufweisen (sog. biskuspide Aortenklappe), was oft zu einer verfrühten Degeneration führt. Diese Patienten wurden in den standardisierten Vergleichen (sog. randomisierte Studien) bisher ausgeschlossen.

Die Autoren (Chen und Kollegen aus Los Angeles, USA) analysierten ein großes amerikanisches Register und wendeten statistische Verfahren zur Risikoangleichung an.  

In diesem Vergleich zeigte sich initial kein echter Vorteil durch das Katheterverfahren und nach drei Jahren war bei der klassischen Chirurgie die Sterblichkeit signifikant niedriger.  

Diese Daten, die an Patienten mit recht niedrigem Operationsrisiko erhoben wurden, bestätigen andere bisher veröffentlichte Registerstudien, die die Langzeitergebnisse der neuen interventionellen Verfahren in Frage stellen (derartige Daten gibt es aus Deutschland, Italien, Frankreich und Polen).

  • Minimalinvasive Operationstechniken sind sicher und mit einer schnelleren Rehabilitation und Mobilisation assoziiert

Trotz dieser herausragenden Therapieerfolge der klassischen Herzchirurgie bleibt die Sorge um die Eröffnung des Brustbeins bei Patienten und konservativen Medizinern groß. Auch hier konnten auf dem Kongress wesentliche neue Erkenntnisse präsentiert werden. Prof. Akowuah von den South Tees Hospitals in England präsentierte die „Mini-Mitral Studie“, bei den Rekonstruktionen der Mitralklappe entweder über ein eröffnetes Brustbein oder über einen minimalinvasiven Zugang an der rechten Brust durchgeführt wurden. Die Studie zeigte keine Unterschiede im Ergebnis nach 12 Wochen, konnte aber eine schnellere Mobilisierbarkeit und eine frühere Entlassung der Patienten aus dem Krankenhaus belegen. Eine Eröffnung des Brustbeins ist damit für eine erfolgreiche Reparatur einer Mitralklappe in den Händen von Experten nicht mehr nötig.

Im gleichen Kontext faszinierte auch eine Präsentation von Prof. Oleksander Babliak aus Kiew. Seine Gruppe versorgte über einen minimal-invasiven Zugang an der linken Brust nicht nur das Herz mit koronaren Bypässen, sondern rekonstruierte gleichzeitig eine erkrankte Mitralklappe.

Herzchirurgische Bypass-Versorgung: auch für ältere Patienten besseres Langzeitüberleben
Schließlich wurde auch ein Vergleich zwischen der interventionellen Behandlung der koronaren Herzerkrankung (Stentimplantation) mit der klassischen Bypassoperation bei Patienten im Alter von über 80 Jahren präsentiert. 

Die Autoren (Kirov und Kollegen aus Jena in Deutschland) fassten alle verfügbaren Daten zu diesem Thema in einer Meta-Analyse zusammen und demonstrierten auch bei diesen Patienten, die oft als zu alt für eine Operation angesehen werden, eine signifikanten Überlebensvorteil für die Bypassoperation gegenüber dem Stent. 

Dieser Vorteil hatte den Preis einer etwas höheren operativen Sterblichkeit, war aber mit deutlich weniger Herzinfarkten der bypassoperierten Patienten vergesellschaftet, was von den Autoren als Ursache für den Effekt angesehen wird.

Privat-Doz. Dr. Färber (Universitätsklinikum Jena) präsentierte relevante Daten aus einem der größten Register für minimalinvasive Mitralklappenchirurgie (Mini-Mitral International Registry). An der Studie waren 17 Herzzentren in Europa, Amerika, Ozeanien und Asien mit ca. 6.500 Patienten beteiligt. Prof. Oleksander Babliak aus Kiew präsentierte im Kontext Daten, bei denen Herzpatienten über einen minimal-invasiven Zugang an der linken Brust nicht mit Bypassgrafts versorgt wurden, sondern gleichzeitig die erkrankte Mitralklappe rekonstruiert wurde.

All diese Arbeiten betonen die herausragenden Therapieerfolge mit konventionellen herzchirurgischen Verfahren. 

Insofern kann Patienten, bei denen sowohl interventionelle als auch herzchirurgische Verfahren in Frage kommen, nur geraten werden, in jedem Falle auch die herzchirurgische Meinung vor einer Behandlung einzuholen bzw. eine Konsens-Entscheidung vom etablierten Herz-Team zu fordern, wie es auch die Leitlinien vorsehen und vorgeben.

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PD Dr. Ulrich Grabmaier:Prof. Steffen Massberg: Inflammatorischen Kardiomyopathie: DCM - dilattativen Kardiomyophatien

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue DZHK-Studie: Immunsuppressiva für eine bessere Herzfunktion

Bei Patienten mit inflammatorischer Kardiomyopathie ist der Herzmuskel dauerhaft entzündet, obwohl keine Virusinfektion mehr vorliegt. 

Für diese Gruppe überprüfen Forscher in der Studie TRINITY-DZHK26, ob es hilft, das Immunsystem zeitlich begrenzt mit Medikamenten zu unterdrücken.

Wie Patientinnen und Patienten mit einer inflammatorischen Kardiomyopathie behandelt werden sollten, ist bislang nicht ausreichend erforscht. 

Daten von zwei kleineren randomisierten klinischen Studien weisen darauf hin, dass sich Medikamente, die das Immunsystem unterdrücken, positiv auf die Herzfunktion auswirken. 

Diese Studien sind jedoch nur hypothesengenerierend, sodass die Behandlungsleitlinien der European Society of Cardiology (ESC) bislang nicht empfehlen, entzündliche Kardiomyopathien mit Immunsuppressiva zu behandeln. 

Die Studie TRINITY-DZHK26 ist die erste kontrollierte klinische Studie, die an mehreren Zentren erforscht, ob Immunsuppressiva Patienten mit einer inflammatorischen Kardiomyopathie helfen.

Ursachenforschung anhand von Gewebeproben aus dem Herzmuskel

  • Kardiomyopathien sind eine Gruppe unterschiedlicher Erkrankungen, bei denen der Herzmuskel geschädigt und somit weniger leistungsfähig ist. 

Wenn er sich vergrößert, spricht man von einer dilatativen Kardiomyopathie, kurz DCM.  

  • DCM-Patienten leiden unter Herzrhythmusstörungen und den Symptomen einer Herzschwäche. 
  • Sie erhalten Medikamente gegen die Herzschwäche, die ihre Beschwerden lindern.

„Bei manchen Patienten bleibt das Herz schwach, obwohl sie optimal mit Medikamenten behandelt werden“, sagt Privatdozent Dr. Ulrich Grabmaier vom Klinikum der Universität München, der die Studie TRINITY-DZHK26 zusammen mit Prof. Steffen Massberg leitet. 

Die Ärzte entnehmen dann eine Gewebeprobe aus dem Herzmuskel, um der Ursache auf den Grund zu gehen. 

  • Bei bis zu 35 Prozent der Patienten liegt eine chronische Entzündung des Herzmuskels vor, was als inflammatorische Kardiomyopathie bezeichnet wird. 

Dabei kann das ursprünglich für den Ausbruch der Erkrankung verantwortliche Virus häufig nicht mehr nachgewiesen werden, vielmehr scheinen Autoimmunprozesse das Entzündungsgeschehen am Laufen zu halten.

Häufig sind es junge Patienten, im Schnitt vierzig Jahre alt, deren Zustand sich trotz Herzschwächetherapie nicht verbessert oder sogar weiter verschlechtert. 

„Es ist wichtig, diese Patienten früh abzuholen, um die schädlichen Umbauprozesse im Herz aufzuhalten“, so Grabmaier.

Sechs Monate, zwei immunsupprimierende Medikamente

130 Patientinnen und Patienten mit einer inflammatorischen Kardiomyopathie werden an der DZHK-Studie teilnehmen. Sie werden nach dem Zufallsprinzip (randomisiert) einer der beiden Studiengruppen zugeordnet. Eine Gruppe erhält zusätzlich zur Herzschwächtherapie sechs Monate lang die beiden immunsupprimierenden Medikamente Prednisolon und Mycophenolat-Mofetil (MMF), letzteres wird seit langem in der Transplantationsmedizin oder aber in der Therapie von rheumatischen Erkrankungen eingesetzt. Die andere Gruppe nimmt weiterhin die Medikamente gegen die Herzschwäche und ein Placebo ein. Weder die Ärzte noch die Patienten wissen, ob sie die Medikamente oder das Placebo erhalten, solche Studien nennt man doppelblind. 

Während der sechsmonatigen Behandlung werden die Studienteilnehmer engmaschig kontrolliert. 

Davor und danach wird ihre Herzfunktion mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) gemessen, um zu beurteilen, ob die Immunsuppressiva diese verbessern konnten.

Studientitel: A multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled trial evaluating immunosuppressive treatment in patients with chronic virus-negative inflammatory cardiomyopathy (TRINITY-DZHK-26) 

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Priv.-Doz. Dr. med. Ulrich Grabmeier, Klinikum der Universität München, Medizinische Klinik und Poliklinik I, ulrich.grabmaier(at)med.uni-muenchen.de

Prof. Dr. med. Steffen Massberg, Klinikum der Universität München, Medizinische Klinik und Poliklinik I, steffen.massberg(at)med.uni-muenchen.de

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Weitere Infos zur TRINITY-DZHK-26-Studie

 

Prof. Dr. Götz Thomalla: Form der Herzrhythmusstörungen: Vorhofflimmern (VHF) erhöht das Risiko für ischämische Schlaganfälle

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Vorteil einer frühen Antikoagulation nach Schlaganfall bei Vorhofflimmern

Vorhofflimmern erhöht das Risiko für Schlaganfälle um den Faktor vier bis fünf. 

  • Nach einem ersten Hirninfarkt kommt es sehr oft zu einem Folgeereignis. 
  • Das Risiko eines Zweitschlaganfalls kann durch gerinnungshemmende Medikamente vermindert werden. 

Der richtige Zeitpunkt für den Einsatz von Antikoagulanzien nach einem Hirninfarkt ist unklar, da die Substanzen das Risiko für Einblutungen erhöhen. 

Nutzen und Risiko sind also gut abzuwägen. 

Eine neue Investigator-initiierte Studie [1] verglich den frühen versus späten Beginn einer Antikoagulation in dieser Situation. 

Im Ergebnis erwies sich der frühzeitige Beginn als sicher. 

Dennoch muss das Ergebnis noch vorsichtig interpretiert werden.

Vorhofflimmern (VHF) erhöht das Risiko für ischämische Schlaganfälle um das Vier- bis Fünffache [2]. 

Bei dieser Form der Herzrhythmusstörung flimmert das Herz so schnell, dass es de facto zu einem Stillstand der Blutzirkulation kommt.  

  • Dabei können sich Blutgerinnsel im linken Herzvorhof bilden, die dann über den Blutstrom in Hirnarterien gelangen und diese „verstopfen“ können – und damit einen ischämischen Schlaganfall auslösen.

Die Sekundärprophylaxe nach einem embolischen Hirninfarkt bei VHF stellt eine besondere Herausforderung dar, da hier erfahrungsgemäß an den ersten zwei Tagen das Risiko für weitere Ereignisse besonders hoch ist. 

Es läge also nahe, sofort mit einer gerinnungshemmenden Therapie zu beginnen – das Problem ist jedoch, dass alle oralen Antikoagulanzien das allgemeine Blutungsrisiko prinzipiell erhöhen und darüber hinaus das Hirngewebe nach einem Schlaganfall besonders empfindlich ist und es leichter zu Einblutungen in das betroffene Areal kommen kann.

Der optimale Zeitpunkt, um in dieser speziellen Situation mit der der oralen Antikoagulation zu beginnen, liegt laut Leitlinien [2] bei der Mehrheit der Betroffenen zwischen Tag 4 und 14.  

Er sollte individuell festgelegt werden und richtet sich nach der Infarktgröße und Begleitfaktoren. 

Ein zu früher Beginn, so die verbreitete Sorge, könnte mit einem erhöhten Risiko sekundärer Einblutungen in das Schlaganfallareal einhergehen. 

Kleinere Studien gaben allerdings bereits Hinweise darauf, dass eine frühzeitige Antikoagulation sicher und vorteilhaft sein könnte, da die klinischen Vorteile das Blutungsrisiko deutlich überwiegen.

Um dies genauer zu analysieren und künftig einen konkreteren Anhalt für das Timing der oralen Antikoagulation zu haben, wurde eine Investigator-initiierte internationale Studie (an über 100 Zentren in 15 Ländern) durchgeführt [1]. 

Die ELAN-Studie („Early versus Late initiation of direct oral Anticoagulants in post-ischemic stroke patients with atrial fibrillatioN”) verglich den frühen mit dem späten Beginn der Antikoagulation bei Menschen mit VHF und erlittenem Hirninfarkt. 

Der frühe Beginn war definiert als Gabe von Antikoagulanzien binnen 48 Stunden nach einem leichten oder moderaten Schlaganfall und binnen 6-7 Tagen nach einem schweren ausgedehnten Hirninfarkt. 

Bei Patientinnen und Patienten der Vergleichsgruppe wurde die Therapie erst 3-4 Tage nach leichtem Schlaganfall begonnen, 6-7 Tage nach moderatem und 12-14 Tage nach schwerem Schlaganfall, entsprechend der derzeit üblichen klinischen Praxis. 

Der zusammengesetzte primäre Endpunkt (über 30 Tage) bestand aus ischämischen Folgeschlaganfällen, systemischen Embolien (d.h. Gerinnselverschleppung in andere Organe), großen extrakraniellen Blutungen, symptomatischen intrakraniellen Blutungen und Tod aufgrund vaskulärer Ursachen.

Insgesamt wurden 2.013 Patientinnen und Patienten ausgewertet. 3% hatten einen leichten Schlaganfall erlitten, 40% einen moderaten, 23% einen schweren. 1.006 der Studienteilnehmerinnen und -teilnehmer erhielten eine frühe Antikoagulation, 1.007 eine späte. Innerhalb von 30 Tagen trat in der frühbehandelten Gruppe bei 29 Patientinnen und Patienten ein primäres Endpunktereignis auf, in der Vergleichsgruppe mit der später begonnenen Antikoagulation bei 41. Einen Folgeschlaganfall erlitten innerhalb von 30 Tagen 14 Personen aus der früh antikoagulierten Gruppe und 25 aus der spät antikoagulierten Gruppe, nach 90 Tagen 18 vs. 30 Betroffene. Zu symptomatischen intrakranialen Blutungen kam es in beiden Gruppen nur bei zwei Personen. Große extrakranielle Blutungen traten bei drei Studienteilnehmerinnen/-teilnehmern in der „Frühgruppe“ und bei fünf in der „Spätgruppe“ auf.

Das Autorenteam weist auf mögliche Limitationen der Studie hin.  

Zum einen waren mit Antikoagulanzien vorbehandelte Patientinnen und Patienten nicht eingeschlossen worden, zum anderen war der Schlaganfallschweregrad (NIHSS-Score) insgesamt gering.

„Das Studienergebnis ermutigt dazu, die Antikoagulation eher frühzeitig zu beginnen,“ erklärt Prof. Dr. Götz Thomalla, Hamburg, Leiter der DGN-Kommission zerebrovaskuläre Erkrankungen. 

„Es gab keinerlei Hinweis auf ein erhöhtes Blutungsrisiko bei früherem Beginn. Allerdings ist Zurückhaltung bei der Interpretation der Studie angebracht. Eine Überlegenheit des frühen oralen Antikoagulation konnte nicht gezeigt werden, dies war aber auch nicht das Ziel der Studie. 

Der Einsatz der Antikoagulation sollte immer individuell sorgfältig abgewogen werden. 

Dafür sind Vorbehandlung, Infarktschwere, Alter und Blutungsneigung wichtige Kriterien

Eine allgemeine Empfehlung für einen frühen Therapiebeginn lässt sich allein aus dieser Studie nicht ableiten, die Ergebnisse können allerdings helfen, insbesondere bei Patientinnen und Patienten mit hohem Rezidivrisiko mutiger zu sein im Hinblick auf einen frühen Beginn der oralen Antikoagulation.“

[1] Fischer U, Koga M, Strbian D et al.; ELAN Investigators. Early versus Later Anticoagulation for Stroke with Atrial Fibrillation. N Engl J Med. 2023 May 24. doi: 10.1056/NEJMoa2303048.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2303048
[2] Hamann GF, Sander D, Röther J et al. Deutsche Schlaganfall-Gesellschaft und Deutsche Gesellschaft für
Neurologie. Sekundärprophylaxe ischämischer Schlaganfall und transitorische ischämische Attacke: Teil 1, S2k-
Leitlinie, 2022, in: Deutsche Gesellschaft für Neurologie (Hrsg.), Leitlinien für Diagnostik und Therapie in der
Neurologie. https://register.awmf.org/assets/guidelines/030-133l_S2k_Sekundaerprophylaxe-isc...

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Originalpublikation:

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Prof. Dr. Klaus-Armin Nave: Die Alzheimer-Krankheit - altersabhändige Myelin--Schädigungen und Paques - Mikroglia Amlyoid Plaques

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Schlecht isolierte Nervenzellen fördern Alzheimer im Alter

Die Alzheimer’sche Krankeit ist eine irreversible Form der Demenz und gilt als weltweit häufigste neurodegenerative Erkrankung. 

Der wichtigste Risikofaktor für diese Krankheit ist das Alter, allerdings ist noch unklar, warum. 

Bekannt ist, dass die Isolierschicht um Nervenzellen im Gehirn, Myelin genannt, im Alter degeneriert. 

Forschende am Göttinger Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften konnten nun zeigen, dass defektes Myelin krankheitsbedingte Veränderungen bei Alzheimer aktiv fördert. 

Ein Verlangsamen der altersabhängigen Myelin-Schädigung könnte zukünftig neue Wege eröffnen, die Alzheimer-Krankheit zu verhindern oder ihr Fortschreiten hinauszuzögern. 

 Bestimmte Immunzellen, die Mikroglia (gelb), beseitigen Amyloid-Plaques (magenta) im Gehirn einer Alzheimer-Maus (links). Degenerierendes Myelin lenkt sie davon ab (rechts).

Bestimmte Immunzellen, die Mikroglia (gelb), beseitigen Amyloid-Plaques (magenta) im Gehirn einer Alzheimer-Maus (links). Degenerierendes Myelin lenkt sie davon ab (rechts). Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften

Was wollte ich gerade machen? Wo habe ich den Schlüssel hingelegt? Wann war nochmal der Termin? Es beginnt mit leichten Gedächtnislücken, dann folgen zunehmende Probleme, sich zu orientieren, Gesprächen zu folgen, sich auszudrücken, einfache Handgriffe zu tätigen. 

In der letzten Phase sind Betroffene meist pflegebedürftig. 

Die Alzheimer-Krankheit verläuft schleichend und betrifft vor allem ältere Menschen. 

  • Das Risiko, an Alzheimer zu erkranken, verdoppelt sich ab dem 65. Lebensjahr alle fünf Jahre.


Alterserscheinungen im Gehirn

„Die grundlegenden Mechanismen für den Zusammenhang zwischen Alter und Alzheimer sind noch nicht aufgeklärt“, erklärt Klaus-Armin Nave, Direktor am MPI für Multidisziplinäre Naturwissenschaften. Mit seiner Abteilung Neurogenetik erforscht er die Funktion des Myelins, der fettreichen Isolierschicht der im Gehirn verlaufenden Nervenfasern von Nervenzellen. 

Myelin sorgt für die schnelle Kommunikation zwischen Nervenzellen und unterstützt deren Stoffwechsel. 

„Intaktes Myelin ist entscheidend für eine normale Gehirnfunktion. 

Wir konnten zeigen, dass altersbedingte Veränderungen des Myelins pathologische Veränderungen der Alzheimer’schen Krankheit fördern“, so der Max-Planck-Forscher.

In einer neuen Studie, die jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht wurde, gingen die Forschenden der möglichen Rolle des altersbedingten Myelin-Abbaus bei der Entstehung von Alzheimer auf den Grund. Im Fokus ihrer Arbeit lag ein typisches Merkmal der Demenzerkrankung: 

„Kennzeichnend für Alzheimer sind die Ablagerungen bestimmter Proteine im Gehirn, die sogenannten Amyloid-Beta-Peptide oder kurz Aꞵ-Peptide“, erklärt Constanze Depp, eine der beiden Erstautorinnen der Studie. 

„Die Aꞵ-Peptide verklumpen miteinander zu Amyloid-Plaques. 

Bei Betroffenen bilden sich diese Plaques bereits viele Jahre und sogar Jahrzehnte, bevor erste Alzheimer-Symptome auftreten.“ 

Im Verlauf der Erkrankung sterben Nervenzellen schließlich irreversibel ab und die Informationsübertragung im Gehirn wird gestört.

Mithilfe bildgebender sowie biochemischer Verfahren untersuchten und verglichen die Forschenden verschiedene Mausmodelle der Alzheimer-Krankheit, in denen ähnlich wie bei Alzheimer-Patient*innen Amyloid-Plaques auftreten. Erstmals untersuchten sie aber Alzheimer-Mäuse, die zusätzlich Myelin-Defekte aufwiesen, wie sie auch bei fortgeschrittenem Alter im menschlichen Gehirn auftreten.

Ting Sun, die zweite Erstautorin der Studie, beschreibt die Ergebnisse: 

„Wir haben gesehen, dass der Myelin-Abbau die Ablagerung von Amyloid-Plaques im Gehirn von Alzheimer-Mausmodellen beschleunigt. 

  • Das defekte Myelin belastet die Nervenfasern, sodass sie anschwellen und mehr Aꞵ-Peptide bilden.“

Überforderte Immunzellen

Gleichzeitig erregen die Myelin-Defekte die Aufmerksamkeit von Immunzellen des Gehirns, den Mikroglia. 

„Diese Zellen sind sehr wachsam und kontrollieren das Gehirn auf jedes Anzeichen einer Beeinträchtigung. 

Sie können Stoffe, wie zum Beispiel tote Zellen oder Zellbestandteile, aufnehmen und zerstören“, so Depp. 

Normalerweise erkennen und beseitigen die Mikroglia Amyloid-Plaques und halten so die Ablagerungen in Schach. 

Werden die Mikroglia jedoch sowohl mit defektem Myelin als auch mit Amyloid-Plaques konfrontiert, entfernen sie in erster Linie die Myelin-Reste, während sich die Plaques weiter ansammeln können. 

  • Die Forschenden vermuten, dass die Mikroglia durch die Myelinschäden ‚abgelenkt‘ oder überfordert sind, und so nicht richtig auf Plaques reagieren können.
  • Die Ergebnisse der Studie zeigen erstmals, dass defektes Myelin im alternden Gehirn das Risiko erhöht, dass sich Aꞵ-Peptide ablagern. 

„Wir hoffen damit auch zu neuen Therapien zu kommen. 

Gelänge es, altersabhängige Myelin-Schädigungen zu bremsen, könnte dies auch die Alzheimer-Krankheit verhindern oder verlangsamen“, erklärt Nave.

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Abteilung Neurogenetik
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E-Mail-Adresse: carmen.rotte@mpinat.mpg.de 
Originalpublikation:

Depp, C., Sun, T., Sasmita, A. O., Spieth, L., Berghoff, S. A., Steixner-Kumar, A. A., ... & Nave, K. A.: Myelin dysfunction drives amyloid-β deposition in models of Alzheimer’s disease. Nature (2023).
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06120-6


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https://www.mpinat.mpg.de/de/nave – Webseite der Abteilung Neurogenetik, Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen


Professor Paulus Kirchhof: Zusammenhang zwischen genetischem Vorhofflimmern, Schlaganfallrisiko und kardiovaskulären Komplikationen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Frühe rhythmuserhaltende Behandlung nützt Menschen mit Vorhofflimmern auch bei erblicher Veranlagung

Eine Substudienanalyse der EAST – AFNET 4 Studie zeigt, wie sich ein erblich bedingtes Risiko für Vorhofflimmern und Schlaganfall bei einer frühen rhythmuserhaltenden Therapie auswirkt: 

Der frühe Rhythmuserhalt verhindert kardiovaskuläre Komplikationen bei Menschen mit Vorhofflimmern, auch wenn deren Risiko für Vorhofflimmern und Schlaganfälle genetisch erhöht ist. 

Heute wurden die Ergebnisse im renommierten Fachjournal Cardiovascular Research veröffentlicht [1].

  • Die EAST – AFNET 4 Studie (Early Treatment of Atrial Fibrillation for Stroke Prevention) hat belegt, dass eine rhythmuserhaltende Therapie mittels Antiarrhythmika oder Katheterablation, wenn sie im ersten Jahr nach der Diagnose Vorhofflimmern begonnen wird, die Prognose von Betroffenen mit kardiovaskulären Risikofaktoren verbessert [2]. 
  • Eine frühzeitige rhythmuserhaltende Therapie mit Medikamenten und/oder Ablation führte im Vergleich zur üblichen Behandlung zu weniger Herz-Kreislauf-bedingten Todesfällen, Schlaganfällen und Krankenhausaufenthalten wegen Verschlechterung einer Herzschwäche oder akutem Koronarsyndrom. 
  • In der Studie wurden 2789 Patient:innen mit kürzlich diagnostiziertem Vorhofflimmern (innerhalb eines Jahres nach Diagnose) und kardiovaskulären Risikofaktoren in den beiden Studiengruppen „früher Rhythmuserhalt (early rhythm control (ERC))“ und „übliche Behandlung (usual care (UC))“ über einen Zeitraum von fünf Jahren behandelt und beobachtet.


Die Ursachen für Vorhofflimmern und Schlaganfälle sind vielfältig. 

Auch erbliche Veranlagung kann eine Rolle spielen. Manche Menschen tragen ein erhöhtes genetisches Risiko für diese Krankheiten in sich. 

Das genetische Risiko lässt sich quantitativ beschreiben durch sogenannte polygenetische Risiko-Scores, bei denen Daten aus großen Genom-weiten Assoziationsstudien verwendet werden

Zusammen mit dem Broad Institute of MIT and Harvard in Cambridge, USA, wurden diese Risk Scores in der EAST – AFNET 4 Studie getestet.

Dr. Shinwan Kany vom Universitätsklinikum Eppendorf (UKE) Hamburg erklärt: 

„Frühere Studien deuten darauf hin, dass bei Patient:innen mit einer genetischen Veranlagung für Vorhofflimmern während einer rhythmuserhaltenden Therapie mehr Vorhofflimmer-Rezidive (Rückfälle) auftreten können. 

Außerdem fanden Studien, in denen Schlaganfall-Risiko-Scores ausgewertet wurden, Vorhofflimmerpatient:innen, deren Schlaganfallrisiko erhöht war, obwohl es nach dem CHA2DS2-VASc Score (Berücksichtigung von nicht-erblichen Risikofaktoren) niedrig sein müsste. 

Dies lässt vermuten, dass eine frühe rhythmuserhaltende Therapie bei Menschen mit einem erhöhten genetischen Risiko für Vorhofflimmern möglicherweise weniger wirksam oder weniger sicher sein könnte. Um das zu klären, untersuchen wir hier in der EAST – AFNET 4 Bioproben-Studie den Zusammenhang zwischen genetischem Vorhofflimmern, Schlaganfallrisiko und kardiovaskulären Komplikationen.“

Im Rahmen der Bioproben-Substudie wurden Teilnehmer:innen der EAST – AFNET 4 Studie gebeten, für spätere Analysen eine Blutprobe abzugeben. Für die aktuelle Auswertung wurden Blutproben von 1567 der insgesamt 2789 Studienpatient:innen analysiert. 793 von ihnen gehörten der Studiengruppe „früher Rhythmuserhalt“ an, 774 der Gruppe „übliche Behandlung“. Das mittlere Alter lag bei 71 Jahren, der Frauenanteil bei 44 Prozent.

Wie in der EAST – AFNET 4 Hauptstudie reduzierte der frühe Rhythmuserhalt auch in der Bioproben-Population die kardiovaskulären Komplikationen (HR 0.67, p<0.001) und zeigte keine Wechselwirkung mit den genetischen Risiken für Vorhofflimmern (PRS-AF: interaction p=0.806) und Schlaganfall (PRS-Stroke: interaction p=0.765).

Wie erwartet ging ein genetisches Vorhofflimmerrisiko mit wiederkehrendem Vorhofflimmern einher. Das zurechenbare Risiko war allerdings nur mäßig (HR 1.08), was die Wirksamkeit einer modernen rhythmuserhaltenden Therapie für das gesamte genetische Vorhofflimmerrisikospektrum unterstreicht. Unerwartet war der Einfluss eines genetischen Schlaganfallrisikos auf die Komplikationen (HR 1.13, p=0.048): Es führte zu mehr Herzschwäche-Ereignissen (HR 1.23, p=0.010), aber nicht zu mehr Schlaganfällen (HR 1.0, p=0.973) in dieser gut antikoagulierten Kohorte. 

Der Zusammenhang zwischen genetischem Schlaganfallrisiko und Krankenhauseinweisungen wegen Herzschwäche wurde durch eine Untersuchung in der UK Biobank bestätigt. Dies ist eine prospektiven Kohortenstudie mit mehr als 500 000 Teilnehmern in Großbritannien. In der Vergleichsanalyse ging das genetische Schlaganfallrisiko einher mit Vorhofflimmern (HR 1.16, p<0.001) und mit Herzschwäche (HR 1.08, p<0.001), wobei der Zusammenhang mit Herzschwäche weniger ausgeprägt war, wenn Vorhofflimmerpatient:innen ausgeschlossen wurden (HR 1.03, p=0.001).

Der wissenschaftliche Leiter der EAST – AFNET 4 Studie, Professor Paulus Kirchhof, UKE Hamburg, fasst zusammen: „Unsere Bioproben-Substudie zeigt: Der frühe Rhythmuserhalt bei Vorhofflimmern ist wirksam und sicher für das gesamte genetische Risikospektrum. 

Unsere Ergebnisse unterstützen den Einsatz einer frühen rhythmuserhaltenden Therapie unabhängig von genetischen Risiken für Vorhofflimmern und Schlaganfall. Der Zusammenhang zwischen genetischem Schlaganfallrisiko und Herzschwäche erfordert weitere Forschung, um zu verstehen, wie genetisches Risiko, kardiovaskuläre Erkrankungen und Behandlung zusammenwirken.“

Seit der Veröffentlichung des Hauptstudienergebnisses im Jahr 2020, wurden verschiedene Subgruppenanalysen der EAST – AFNET 4 Studiendaten durchgeführt. Eine davon zeigte, dass der in der EAST – AFNET 4 Studienpopulation erzielte klinische Nutzen der frühen systematischen rhythmuserhaltenden Therapie unabhängig war von unterschiedlichen Behandlungsmustern bei den antiarrhythmischen Medikamenten und der Ablation, die innerhalb der Leitlinien-Empfehlungen angewandt wurden [3]. Andere Subgruppenanalysen belegten den Nutzen des frühen Rhythmuserhalts für Menschen mit Vorhofflimmern und Herzschwäche [4], für Menschen mit asymptomatischem Vorhofflimmern [5], für unterschiedliche Formen des Vorhofflimmerns [6], für Menschen mit mehreren Begleiterkrankungen [7] und für Menschen mit vorherigem Schlaganfall [8)

Der Sinusrhythmus wurde als entscheidender Faktor für die Wirksamkeit der frühen rhythmuserhaltenden Therapie identifiziert [9]. 

Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse hat ergeben: die gesundheitlichen Vorteile des frühen Rhythmuserhalts könnten mit akzeptablen Zusatzkosten erreicht werden [10].

Literatur
[1] Kany S, Al-Taie C, Roselli C, Pirruccello JP, Borof K, Reinbold C, Suling A, Krause L, Reissmann B, Schnabel R, Zeller T, Zapf A, Wegscheider K, Fabritz L, Ellinor PT, Kirchhof P. Association of genetic risk and outcomes in patients with early rhythm control therapy in atrial fibrillation: results from the EAST-AFNET4 study. Cardiovasc Res 2023. DOI: 10.1093/cvr/cvad027
[2] Kirchhof P, Camm AJ, Goette A, Brandes A, Eckardt L, Elvan A, Fetsch T, van Gelder IC, Haase D, Haegeli LM, Hamann F, Heidbüchel H, Hindricks G, Kautzner J, Kuck K-H, Mont L, Ng GA, Rekosz J, Schön N, Schotten U, Suling A, Taggeselle J, Themistoclakis S, Vettorazzi E, Vardas P, Wegscheider K, Willems S, Crijns HJGM, Breithardt G, for the EAST–AFNET 4 trial investigators. Early rhythm control therapy in patients with atrial fibrillation. N Engl J Med 2020; 383:1305-1316. DOI: 10.1056/NEJMoa2019422
[3] Metzner A, Suling A, Brandes A, Breithardt G, Camm AJ, Crijns HJGM, Eckardt L, Elvan A, Goette A, Haegeli LM, Heidbuchel H, Kautzner J, Kuck KH, Mont L, Ng GA, Szumowski L, Themistoclakis S, van Gelder IC, Vardas P, Wegscheider K, Willems S, Kirchhof P. Anticoagulation, therapy of concomitant conditions, and early rhythm control therapy: a detailed analysis of treatment patterns in the EAST - AFNET 4 trial. EP Europace 2022; 24:552–564. DOI: 10.1093/europace/euab200
[4] Rillig A, Magnussen C, Ozga, Suling A, Brandes A, Breithardt G, Camm AJ, Crijns HJGM, Eckardt L, Elvan A, Goette A, Gulizia M, Haegeli LM, Heidbuchel H, Kuck KH, Ng GA, Szumowski L, van Gelder IC, Wegscheider K, Kirchhof P. Early rhythm control therapy in patients with heart failure. Circulation 2021;144(11):845-858. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.121.056323
[5] Willems S, Borof K, Brandes A, Breithardt G, Camm AJ, Crijns HJGM, Eckardt L, Gessler N, Goette A, Haegeli LM, Heidbuchel H, Kautzner J, Ng GA, Schnabel R, Suling A, Szumowski L, Themistoclakis S, Vardas P, van Gelder IC, Wegscheider K, Kirchhof P. Systematic, early rhythm control therapy equally improves outcomes in asymptomatic and symptomatic patients with atrial fibrillation: the EAST-AFNET 4 Trial. Eur Heart J. 2022; 43:1219-1230. DOI: 10.1093/eurheartj/ehab593.
[6] Goette a, Borof K, Breithardt G, Camm AJ, Crijns H, Kuck KH, Wegscheider K, Kirchhof P, MD. Presenting Pattern of Atrial Fibrillation and Outcomes of Early Rhythm Control Therapy. J Am Coll Cardiol. 2022; 80:283-95. DOI: 10.1016/j.jacc.2022.04.058
[7] Rillig A, Borof K, Breithardt G, Camm AJ, Crijns HJGM, Goette A, Kuck KH, Metzner A, Vardas P, Vettorazzi E, Wegscheider K, Zapf A, Kirchhof P. Early rhythm control in patients with atrial fibrillation and high comorbidity burden. Circulation. 15 Aug 2022. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.122.060274
[8] Jensen M, Suling A, Metzner A, Schnabel R, Borof K, Goette A, Haeusler KG, Zapf A, Wegscheider K, Fabritz L, Diener H-C, Thomalla G, Kirchhof P. Early rhythm-control therapy for atrial fibrillation in patients with a history of stroke: a subgroup analysis of the EAST- AFNET 4 trial. Lancet Neurol 2023; 22: 45–54. DOI: 10.1016/PIIS1474-4422(22)00436-7
[9] Eckardt L, Sehner S, Suling A, Borof K, Breithardt G, Crijns HJGM, Goette A, Wegscheider K, Zapf A, Camm AJ, Metzner A, Kirchhof P. Attaining sinus rhythm mediates improved outcome with early rhythm control therapy of atrial fibrillation: the EAST – AFNET 4 trial. Eur Heart J, 2022. DOI: 10.1093/eurheartj/ehac471
[10] Gottschalk S, Kany S, König H-H, Crijns HJGM, Vardas P, Camm AJ, Wegscheider K, Metzner A, Rillig A, Kirchhof P, Dams J. Cost- effectiveness of early rhythm-control versus usual care in atrial fibrillation care: an analysis based on the German subsample of the EAST-AFNET 4 trial. EP Europace 2023. DOI: 10.1093/europace/euad051

Twitter: @afnet_ev, hashtag #EASTtrial.

Finanzielle Unterstützung: AFNET, BMBF, DZHK, EHRA, Deutsche Herzstiftung, Abbott, Sanofi

EAST – AFNET 4 Studie
EAST – AFNET 4 ist eine wissenschaftsinitiierte Studie, in der zwei unterschiedliche Behandlungsstrategien bei Vorhofflimmern verglichen wurden. Die EAST – AFNET 4 Studie testete, ob eine frühe und umfassende rhythmuserhaltende Therapie bei Patient:innen mit Vorhofflimmern kardiovaskuläre Komplikationen besser verhindert als die übliche Behandlung.
Insgesamt 2789 Menschen mit frühem Vorhofflimmern (weniger als ein Jahr nach der ersten Diagnose) nahmen an der EAST – AFNET 4 Studie teil. Sie wurden von 2011 bis 2016 in 135 Kliniken und Praxen in elf europäischen Ländern in die Studie eingeschlossen. Die Studienteilnehmer:innen wurden einer der beiden Behandlungsgruppen „früher Rhythmuserhalt“ oder „übliche Behandlung“ nach dem Zufallsprinzip zugeordnet (Randomisierung). Die Patient:innen in beiden Gruppen erhielten eine leitlinienkonforme Therapie, bestehend aus der Behandlung ihrer kardiovaskulären Begleiterkrankungen, Blutgerinnungshemmung und Frequenzregulierung.
 

Alle Patient:innen der Gruppe „früher Rhythmuserhalt“ erhielten nach der Randomisierung zusätzlich Antiarrhythmika oder eine Katheterablation. Sobald bei einem Mitglied dieser Gruppe Vorhofflimmern erneut auftrat, wurde die Therapie intensiviert mit dem Ziel, den normalen Sinusrhythmus durch eine Katheterablation und/oder antiarrhythmische Medikamente wiederherzustellen und möglichst dauerhaft zu erhalten.
Patient:innen der Gruppe „übliche Behandlung“ erhielten nur dann eine rhythmuserhaltende Therapie, wenn diese notwendig war, um durch Vorhofflimmern verursachte Symptome zu bessern, die trotz leitlinienkonformer frequenzregulierender Behandlung auftraten.

Kompetenznetz Vorhofflimmern e.V. (AFNET)
Das Kompetenznetz Vorhofflimmern e.V. (AFNET) ist ein interdisziplinäres Forschungsnetz, in dem Wissenschaftler:innen und Ärzt:innen aus Kliniken und Praxen deutschlandweit zusammenarbeiten. Ziel des Netzwerks ist es, die Behandlung und Versorgung von Patient:innen mit Vorhofflimmern in Deutschland, Europa und den USA durch koordinierte Forschung zu verbessern. Dazu führt das Kompetenznetz Vorhofflimmern e.V. wissenschaftsinitiierte klinische Studien (investigator initiated trials = IIT) und Register auf nationaler und internationaler Ebene durch. Der Verein ist aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kompetenznetz Vorhofflimmern hervorgegangen. Seit Januar 2015 werden einzelne Projekte und Infrastrukturen des AFNET vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) gefördert.

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Originalpublikation:

Kany S et al. Association of genetic risk and outcomes in patients with early rhythm control therapy in atrial fibrillation: results from the EAST-AFNET4 study. Cardiovasc Res 2023.
DOI: 10.1093/cvr/cvad027


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