Vorhofflimmerablation - elektrische Isolation der Pulmonalvenen: Zellödem + Zelluntergang = morphologischer Entkpunkt!

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Vorhofflimmerablation: Gap-AF Studie publiziert

Bei einer Katheterablation von Vorhofflimmern werden die Pulmonalvenen vom Herzvorhof elektrisch isoliert, um das Wiederauftreten von Vorhofflimmern zu verhindern. Eine vollständige Isolation durch lückenlos geschlossene Ablationslinien verhindert Vorhofflimmern wirkungsvoller als eine unvollständige mit lückenhaften Linien. Dies wurde bestätigt durch die vom Kompetenznetz Vorhofflimmern (AFNET) durchgeführte Gap-AF – AFNET 1 Studie, die erste kontrollierte klinische Studie, die die beiden Ablationsstrategien bei Patienten mit paroxysmalem Vorhofflimmern direkt vergleicht. Im Januar 2016 wurde die Studie in der Zeitschrift Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology publiziert. 
 

• Die Katheterablation ist eine etablierte Behandlungsmethode bei Patienten mit paroxysmalem (anfallsartigem) Vorhofflimmern. 

• Da elektrische Impulse aus den Pulmonalvenen Vorhofflimmern auslösen, wird bei der Ablation Herzgewebe verödet, um die Ursprungsorte der Rhythmusstörung vom Herzvorhof zu trennen und das Vorhofflimmern damit zu beseitigen. 

Bisher war unklar, ob die elektrische Isolation der Pulmonalvenen vollständig sein muss oder ob lückenhafte Ablationslinien für den Erfolg der Behandlung ausreichen.

In der Gap-AF Studie wurden deshalb die unterschiedlichen Ablationsstrategien miteinander verglichen.

Ziel der Gap-AF Studie war es, bei Patienten mit symptomatischem paroxysmalem Vorhofflimmern nachzuweisen, dass eine Katheterablation mit vollständiger elektrischer Isolierung der Pulmonalvenen zu weniger Rezidiven führt als eine Katheterablation, bei der absichtlich einzelne Leitungslücken von den Pulmonalvenen zum Herzvorhof belassen werden (unvollständige Pulmonalvenenisolation).

Die Studie wurde vom Kompetenznetz Vorhofflimmern unter der Leitung der Kardiologen Prof. Dr. Karl-Heinz Kuck (Hamburg), Prof. Dr. Günter Breithardt (Münster) und Prof. Dr. Stephan Willems (Hamburg) an sieben Kliniken in Deutschland durchgeführt.

Insgesamt wurden 233 Patienten in die Studie eingeschlossen und nach dem Zufallsprinzip einer der beiden Ablationsstrategien zugewiesen.

116 Patienten erhielten eine unvollständige und 117 eine vollständige Pulmonalvenenisolierung. 

• Nach der Behandlung bekamen alle Patienten für drei Monate ein Telemetriegerät und waren angehalten mindestens einmal täglich ein EKG aufzuzeichnen – insbesondere dann, wenn sie Symptome verspürten, die ein Rezidiv des Vorhofflimmerns vermuten ließen – und an eine zentrale Auswertestelle zu übermitteln. 

Nach drei Monaten unterzogen sich die Patienten einer erneuten elektrophysiologischen Untersuchung zur Kontrolle.

Die Überlegenheit der Katheterablationsstrategie mit vollständiger elektrischer Isolierung der Pulmonalvenen konnte mit hoher statistischer Signifikanz nachgewiesen werden.

Rezidive innerhalb von drei Monaten wurden bei 71 Patienten mit vollständiger und bei 90 Patienten mit unvollständiger Pulmonalvenenisolierung nachgewiesen, was Ereignisfreiheitsraten von 37,8 Prozent bzw. 20,8 Prozent und somit einer Differenz von 17,1 Prozent (mit einem 95 Prozent-Konfidenzintervall von 5,3 Prozent bis 28,9 Prozent, p < 0,001) zugunsten der vollständigen Pulmonalvenenisolierung entsprach.

• Im Rahmen der elektrophysiologischen Kontrolluntersuchung nach drei Monaten wurden allerdings bei 70 Prozent der Patienten mit anfänglich vollständiger Pulmonalvenenisolierung Leitungslücken nachgewiesen. 

Die Wissenschaftler der Gap-AF Studie schließen daraus, dass der funktionelle Nachweis einer vollständigen Pulmonalvenenisolierung für die erfolgreiche Katheterablation von Vorhofflimmern nicht ausschlaggebend ist.

Prof. Kuck erklärt: „Bei Vorliegen einer akuten Pulmonalvenenisolierung kann nicht unterschieden werden zwischen Zellödem und Zelluntergang. 

• Im ersteren Fall erholt sich die Zelle wieder und Erregungsleitung tritt wieder auf! 

Daher ist anstelle des funktionellen Endpunktes der Pulmonalvenenisolierung ein morphologischer Endpunkt notwendig, die sogenannte transmurale Läsion, die den Zelluntergang dokumentiert.“

Registrierung:

Die Studie ist registriert unter NCT00293943 

(https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00293943)

Publikation:
Kuck KH et al. Impact of complete versus incomplete circumferential lines around the pulmonary veins during catheter ablation of paroxysmal atrial fibrillation: Results from the Gap-AF – AFNET 1 trial. Circ Arrhythm Electrophysiol 2016.
doi: 10.1161/CIRCEP.115.003337

Kompetenznetz Vorhofflimmern e.V. (AFNET)

Das Kompetenznetz Vorhofflimmern e.V. (AFNET) ist ein interdisziplinäres Forschungsnetz, in dem Wissenschaftler und Ärzte aus Kliniken und Praxen deutschlandweit zusammenarbeiten. Ziel des Netzwerks ist es, die Behandlung und Versorgung von Patienten mit Vorhofflimmern in Deutschland und Europa 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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Immundiagnostika: Mit Antikörpern Tumore schnell erkennen

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Mit Antikörpern Tumore schnell erkennen

Antikörper bekämpfen Viren und Bakterien. Sie heften sich auch an Krebszellen – in einer typischen, charakteristischen Weise. Fraunhofer-Wissenschaftler nutzen diese Eigenschaft, um Krebszellen in Gewebeproben nachzuweisen. 

Solche Schnelltests können Chirurgen bereits während der Operation anwenden – innerhalb weniger Minuten und ohne teures Gerät. 


Schon eine Handykamera reicht aus, um Gewebeproben auf Tumorzellen zu prüfen.
Foto: Fraunhofer IAP
 
Der Tumor leuchtet hell auf der bläulich-schimmernden MRT-Aufnahme. 

• Das Geschwür ist lokalisiert. Mit dieser Information geht der Chirurg an die Arbeit. Jetzt muss er sich auf seine Augen verlassen. Die Kunst ist es, nicht zu viel wegzuschneiden und das kranke Gewebe komplett zu entfernen. 

»Tumore bei Gewebeschnitten exakt zu lokalisieren, ist nicht einfach.

Im Kern des Krebsgeschwürs ist es einfach, krankes von gesundem Gewebe zu unterscheiden, an den Rändern dagegen nicht: 

Tumore breiten sich asymmetrisch aus«, sagt Dr. Joachim Storsberg vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm.

Ein speziell ausgebildeter Fachmann, der Histologe, untersucht die bei der Operation herausgeschnittenen Gewebeproben mit hochauflösenden Mikroskopen. Er identifiziert für Krebszellen charakteristische Strukturen und signalisiert dem Chirurgen, ob noch Geschwüre enthalten sind oder nicht. 

Das kann mehrere Tage dauern.

Tests während der Operation

Das IAP hat einen polymerbasierten Schnelltest entwickelt, der in einem Gewebeschnitt Tumorzellen visuell mit einem einfachen Mikroskop von gesunden Zellen unterscheidet.

Chirurgen können den Test noch im OP-Saal anwenden. Das spart Zeit und Kosten. »Untersuchungen haben gezeigt, dass auf Tumorzellen Rezeptoren sitzen, an denen bestimmte, speziell gezüchtete Antikörper anhaften – zum Beispiel Östrogen-Antikörper an Brust-Karzinomen.

Mit Hilfe dieser ›Immundiagnostika‹ ist der Chirurg innerhalb weniger Minuten in der Lage nachzuprüfen, ob alles kranke Gewebe entfernt wurde«, erklärt Storsberg den Mehrwert des neuen Tests.

 »Einmal auf die Gewebeprobe gesetzt, machen sich die Antikörper eigenständig auf die Suche nach ihrem Gegenpart – die für sie typischen Rezeptoren.«

Nachdem der Chirurg die Antikörper auf die Gewebeprobe aufgetragen hat, gibt er eine farbige Wasserlösung hinzu, mit der einzelne Enzyme des Antikörpers oxidieren. Die Farbe der Lösung ändert sich: An den Gewebestellen, an denen das geschieht, befindet sich krankes Gewebe. »Der Test ist sehr vielseitig: Je nach Tumorart können verschiedene Antikörper verwendet oder kombiniert werden«, erklärt Storsbergs Kollege Dr. Christian Schmidt. Zur Sicherheit färbt ein Gegentest im nächsten Schritt die gesunden Zellen charakteristisch ein. Sobald beide Tests keine Tumorzellen mehr detektieren, kann der Chirurg die Operation abschließen: Er hat alle kranken Zellen herausgeschnitten.

Smartphone oder einfaches Mikroskop

Die Wissenschaftler arbeiten daran, die farblichen Kontraste zwischen gesunden und kranken Gewebezellen noch deutlicher sichtbar zu machen. Diese Arbeiten werden im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Krebs kostet die EU über 120 Milliarden Euro

• Laut Statistischem Bundesamt erlagen 25 Prozent aller im Jahr 2013 in Deutschland gestorbenen Personen einem Krebsleiden. Tumore bleiben mit über 223 000 Sterbefällen nach den Herz-Kreislauferkrankungen die zweithäufigste Todesursache. Die Krankheit kostete die Europäische Union (EU) im Jahr 2009 insgesamt 126 Milliarden Euro. Das hatten Wissenschaftler der University of Oxford und des King‘s College London 2013 herausgefunden. 

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Einladung zur Studie: Den plötzlichen Herztod vermeiden - hypertrophe Kardiomyopathie (HCM)

Medizin am Abend Berlin Fazit:

Mit dem Ziel, das Risiko für einen plötzlichen Herztod besser abschätzen zu können, untersucht eine groß angelegte, internationale Studie Patienten, die unter einem verdickten Herzmuskel leiden. Bei jungen Menschen ist diese Erkrankung, die sogenannte hypertrophe Kardiomyopathie, eine der häufigsten Ursachen für einen plötzlichen Herztod. Für die von den National Instituts of Health (NIH) finanzierte Studie haben Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) die Leitung für die klinische Prüfung der beteiligten Forschungseinrichtungen in Deutschland übernommen.

• Die hypertrophe Kardiomyopathie (HCM)  ist eine genetisch bedingte Verdickung der Muskulatur der linken Herzkammer und bei jungen Menschen eine der häufigsten Ursachen für einen plötzlichen Herztod. 

Die Erkrankung ist nicht selten:

Einer von 500 Menschen besitzt Erbanlagen für eine krankhafte Vergrößerung des Herzmuskels.

Allerdings erleiden nur zwei bis drei Prozent der Patienten wirklich einen plötzlichen Herztod. Dennoch besteht ein Risiko, das nur schwer einzuschätzen ist: „Das Gefährdungspotenzial lässt sich nicht ausschließlich am Grad der Verdickung des Herzmuskels messen“, sagt Prof. Dr. Jeanette Schulz-Menger, Leiterin der Hochschulambulanz für Kardiologie am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité und des MDC. „Auch HCM-Patienten ohne sichtbare Verdickung sind gefährdet. Es spielen nicht nur die Erbanlagen sondern auch weitere bislang noch unbekannte Faktoren eine Rolle.“

Welche Ursachen das sind und wie sie genau zusammenspielen, soll nun die Studie klären.

Mit Hilfe genetischer Tests, Blutuntersuchungen sowie moderner bildgebender Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT) wird nach aussagekräftigen Risikofaktoren gefahndet.

Insgesamt sind 42 Forschungsstandorte in den USA, Großbritannien, Kanada und Europa beteiligt.

Das Team von Prof. Schulz-Menger, das im Bereich der Kardio-MRT auch mit dem HELIOS Klinikum Berlin-Buch kooperiert, gehört mit ihrem Team zu den drei an der Studie beteiligten deutschen Forschungseinrichtungen mit MRT-Expertise. „Dies ist die bislang größte und wichtigste Studie zur hypertrophen Kardiomyopathie, die die Therapie und Prognose von HCM-Patienten in Zukunft deutlich verbessern wird“, sagt Prof. Schulz-Menger.

 „Unser Ziel ist es, mit der Kombination verschiedenster Verfahren, Patienten mit hohem Risiko für den plötzlichen Herztod zu erkennen, um diese in Zukunft besser und beraten und behandeln zu können – und so das individuelle Risiko für plötzlichen Herztod zu minimieren.“

Es werden noch Studienteilnehmer gesucht:

Interessierte Patientinnen und Patienten im Alter zwischen 18 und 65 Jahren mit bestätigter hypertropher Kardiomyopathie (HCM) oder Verdacht auf HCM können sich jederzeit unter der Telefonnummer +49 30 450 540 625 (Anrufbeantworter) oder per Mail unter simone.fritschi@charite.de melden und an der Studie teilnehmen. 

Weitere Informationen zur Studienteilnahme und Ansprechpartnern hier.



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Prof. Dr. Jeanette Schulz-Menger
Experimental and Clinical Research Center (ECRC) – Kardiologie
Campus Berlin Buch
t: +49 30 450 553 749/ 940153536

Innere Uhr macht Fit - Ihre Schlaf- und Wachphasen tagesrhythmische oder zirkadiane Uhr

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Innere Uhr macht fit: Gerät der interne Taktgeber durcheinander, büßen Mäuse an biol. Fitness ein

Alle Lebewesen haben eine innere Uhr, die Schlaf- und Wachphasen steuert und sich dabei vor allem an Tag und Nacht orientiert. Solche internen Taktgeber sind Voraussetzung für eine Abstimmung der Lebensabläufe mit der Umwelt. Mäuse, deren innerer Rhythmus durch eine Genmutation verändert ist, haben weniger Nachkommen und eine geringere Lebenserwartung als ihre Artgenossen, die einem 24-Stunden-Tag folgen. Dies fand ein Team von Wissenschaftlern mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Ornithologie und der Princeton Universität heraus. Die Forscher belegen damit, dass ein Abweichen der inneren Uhr vom natürlichen Rhythmus einen direkten Einfluss auf die biologische Fitness hat. 
 
Die tagesrhythmische oder zirkadiane Uhr entwickelte sich, um tägliche Ereignisse vorauszusehen.

Das Sonnenlicht bringt den inneren Zeitmesser mit dem 24-Stunden Rhythmus einer Erdumdrehung in Einklang. 

Eine grundlegende Frage ist jedoch, ob die Gangart dieser inneren Uhr die Lebensdauer und die Fortpflanzung von Lebewesen beeinflusst.



 Mäusehaltung im Freiland Kamiel Spoelstra

Genmutationen können die innere Uhr so stark stören, dass sie nicht mehr mit dem Tag-/Nacht-Zyklus synchronisiert werden kann. Auch bei Mäusen gibt es eine solche Mutation namens tau, die eine Veränderung des Tagesrhythmus bewirkt: Bei diesen Mäusen ist der Tag ungefähr um zwei Stunden kürzer.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen und Radolfzell haben nun zusammen mit Kollegen aus den USA, Großbritannien und den Niederlanden die biologische Fitness von Mäusen mit abweichenden zirkadianen Rhythmen untersucht. Die Tiere wurden für über ein Jahr in einer großen Außenanlage gehalten, wo sie auch ihren natürlichen Raubfeinden ausgesetzt waren. Die Wissenschaftler teilten die insgesamt 238 Mäuse in sechs identisch zusammengesetzte Gruppen auf. Jede der Gruppen bestand aus den gleichen Anteilen von Mäusen ohne Mutation, Mäusen mit einer Kopie der Mutation und Mäusen mit zwei Kopien der Mutation. Jede Maus bekam einen Transponder unter die Haut implantiert, mit dessen Hilfe die Zeiten ihres Besuchs der Futterstation aufgezeichnet wurden. So konnte der tägliche Aktivitätsrhythmus der Tiere gut ermittelt werden.



Über ein Jahr lang verfolgten die Wissenschaftler die Entwicklung von sechs Mäusegruppen in einem Freigehege.
Kamiel Spoelstra

Mäuse mit der Mutation zeigten veränderte Aktivitätsrhythmen. Mäuse ohne die Mutation lebten länger und zeugten mehr Nachkommen als Mäuse, deren Rhythmus durch die Mutation verändert war. Als Folge dieses Effekts verringerte sich die Häufigkeit des Gendefekts im Laufe eines Jahres um mehr als die Hälfte: Hatten am Anfang der Studie noch 50 Prozent der Individuen die Mutation, waren es am Ende des Experiments nach 14 Monaten nur mehr 20 Prozent.

Für die Wissenschaftler deutet dies darauf hin, dass sich Träger der tau-Mutation in einer natürlichen Umwelt nicht durchsetzen können und ausselektiert werden.

“Unsere Ergebnisse zeigen erstmals die grundlegende Bedeutung der zirkadianen Uhr für die Fitness von Individuen“, fasst Michaela Hau, Leiterin der Studie zusammen. 

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Prof. Dr. Michaela Hau
Max-Planck-Institut für Ornithologie
Abteilung Evolutionäre Physiologie
Tel. +49 (0) 8157 932-273
E-Mail: mhau@orn.mpg.de

Dr. Kamiel Spoelstra
Netherlands Institute for Ecology, Wageningen
Department of Animal Ecology
Tel. +31 (0)317 473 453
E-Mail: K.Spoelstra@nioo.knaw.nl

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http://www.mpg.de/9814533/innere-uhr-fitness

360° TOP-Thema: DMP Chronische Herzinsuffizienz - TTE + TEE - Herzecho

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Leitlinien decken nicht alle Versorgungsaspekte ab

IQWiG identifiziert Empfehlungen für mögliches neues DMP / Neue europäische Leitlinie für Mai 2016 angekündigt 

Medizin am Abend Berlin Zusatzfachlink: Termine bei den Ärzten 

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Der Schnee am Sonntag, heute Morgen.....!

Vor dem Schneeschaufeln zum Arzt - Die Kombination von Kälte und Anstrengung kann zu gesundheitlichen Problemen führen

Schneeschippen ist anstrengender, als es aussieht: Vor allem älteren Menschen und Herzpatienten setzen kalte Luft und Anstrengung zu. Darauf weist das Apothekenmagazin "Diabetes Ratgeber" in seiner aktuellen Ausgabe hin. Denn das Herz pumpe dann schneller und brauche mehr Kraft, um das Blut durch die bei Kälte engeren Adern zu treiben. Aufpassen müssten zudem Menschen mit Asthma, da Anstrengung und kalte Luft Anfälle auslösen könnten. Daher empfehle es sich, zunächst den Arzt zu fragen, wie viel man sich beim Schneeschaufeln zumuten darf. Grundsätzlich gilt dem Bericht zufolge fürs Schneeschippen ähnlich wie für sportliche Aktivitäten: keine Kaltstarts vom Sofa aus, sondern erst einmal warm machen.

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Das Institut für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG) hat am 15. Januar 2016 die Ergebnisse einer Recherche evidenzbasierter Leitlinien zur Behandlung von Menschen mit chronischer Herzinsuffizienz vorgelegt.

Ziel des Berichts ist es, aus aktuellen, methodisch hochwertigen Leitlinien diejenigen Empfehlungen zu identifizieren, die für ein mögliches neues Disease-Management-Programm (DMP) Chronische Herzinsuffizienz von Bedeutung sein könnten.

Demnach sind die Empfehlungen inhaltlich weitgehend konsistent, decken aber nicht alle Versorgungsaspekte ab. Wichtige zusätzliche Informationen könnte eine neue Europäische Leitlinie beinhalten, die im Frühjahr 2016 publiziert werden soll.

Insgesamt 22 Leitlinien einbezogen

Die insgesamt 22 Leitlinien, die das IQWiG einbeziehen und auswerten konnte, thematisieren ein breites Spektrum von Versorgungsaspekten. 

• Das betrifft neben der Diagnostik und den nichtmedikamentösen Behandlungen, zu denen Lebensstiländerungen gehören, die medikamentösen und interventionellen Therapien in Form von kardialer Resynchronisation oder implantierbaren Defibrillatoren

• Aber auch das Monitoring, die Patientenschulung sowie die palliativer Betreuung von Patienten im Endstadium oder die Situation in der Schwangerschaft werden durch Empfehlungen abgedeckt.

• Des Weiteren konnten Empfehlungen zur Rechtsherzinsuffizienz oder zum pflegerischen Management von Bewohnern mit Herzinsuffizienz in Pflegeeinrichtungen identifiziert werden. Inhaltlich sind die Empfehlungen dabei weitgehend konsistent, d. h. sie widersprechen sich nicht.

Bei bestimmten Begleiterkrankungen gibt es Lücken

Patientinnen und Patienten mit Herzinsuffizienz haben sehr häufig weitere Erkrankungen, die ebenfalls behandlungsbedürftig sind.

Deshalb erstaunt, dass ausgerechnet für einige häufig auftretende Begleiterkrankungen wie Niereninsuffizienz, Diabetes mellitus oder Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung (COPD) Empfehlungen in den Leitlinien fehlen. Und auch die Versorgung von multimorbiden Patienten oder die Polypharmazie, also die gleichzeitige Gabe verschiedener Medikamente, werden nicht ausreichend berücksichtigt.

Chronische und akute Phasen wechseln sich ab

Während sich die chronische Herzinsuffizienz über einen längeren Zeitraum entwickelt, tritt die akute Herzinsuffizienz plötzlich, etwa durch einen massiven Herzinfarkt auf. Typisch für die Erkrankung ist, dass sich diese Stadien verändern und abwechseln.

Das impliziert, dass Patienten im chronischen Stadium ambulant betreut werden, bei einer akuten, meist lebensbedrohlichen Verschlechterung (Dekompensation) aber stationär, und, sobald die akute Situation überwunden ist, wiederum ambulant.

Versorgungskontinuum wird in Leitlinien unzureichend abgebildet

In den Leitlinien werden akute und chronische Phase jedoch getrennt dargestellt. 

Der Auftrag des Gemeinsamen Bundesausschusses (G-BA) an das IQWiG beschränkte sich ausdrücklich auf Leitlinien zur chronischen Herzinsuffizienz. Insofern sind die erkrankungstypisch relativ häufigen Übergänge zwischen den Sektoren ambulant und stationär teilweise nur unzureichend abgebildet.

Informationen aus Leitlinien allein werden deshalb wahrscheinlich nicht ausreichen, optimale Versorgungspfade für ein DMP zu definieren. Um die Anforderungen an das künftige DMP zu formulieren, wird der G -BA deshalb unter Umständen weitere Informationsquellen heranziehen.

Voraussichtlich im Mai 2016 wird die europäische Fachgesellschaft der Kardiologen eine aktualisierte Leitlinie publizieren. Expertinnen und Experten erwarten sich hiervon maßgebliche Informationen, die in das DMP einfließen könnten. Das betrifft insbesondere die kardiale Resynchronisation und die Therapie von Herzinsuffizienzpatienten mit Schlafapnoe.

Zum Ablauf der Berichtserstellung

Die vorläufigen Ergebnisse, den sogenannten Vorbericht, hatte das IQWiG im Juli 2015 veröffentlicht und zur Diskussion gestellt. Nach dem Ende des Stellungnahmeverfahrens wurde der Vorbericht überarbeitet und als Abschlussbericht im November 2015 an den Auftraggeber versandt. Die eingereichten schriftlichen Stellungnahmen werden in einem eigenen Dokument zeitgleich mit dem Abschlussbericht publiziert. Der Bericht wurde gemeinsam mit externen Sachverständigen erstellt.

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Sehreize im Gehirn: Das Zwischenhirn + Optische Reize > Grosshirn mit Zusatzinformationen

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Wie unser Zwischenhirn optische Reize mit Zusatzinformationen versorgt

Das Zwischenhirn leitet nicht nur – wie bislang angenommen – optische Reize an das Grosshirn weiter, sondern sendet auch Zusatzinformationen. Diese sind essenziell, um das Gesehene richtig einordnen und angemessen reagieren zu können. Prof. Sonja Hofer und ihr Forschungsteam am Biozentrum der Universität Basel erforschen die Verarbeitung von Sehreizen im Gehirn und wie Kontextinformationen übermittelt werden. Ihre neusten Forschungsergebnisse wurden nun im Fachjournal «Nature Neuroscience» veröffentlicht. 

 
 Kontext ist essenziell: Die Personen auf dem Bild sind gleich gross, erscheinen aber mit zunehmender Entfernung grösser. Universität Basel, Sonja Hofer

• Sobald wir morgens die Augen aufschlagen, wird unser Gehirn mit optischen Reizen überflutet. 
• Dabei werden diese zunächst zum sogenannten Zwischenhirn und anschließend zur Sehrinde weitergeleitet. 
• Die Sehrinde, der größte Teil des menschlichen Gehirns, ist dafür zuständig, die optischen Reize zu verarbeiten. 

Das optische Zwischenhirn wurde bislang vor allem als Transferstation zwischen Auge und Cortex angesehen. Die Forschungsgruppe von Prof. Sonja Hofer am Biozentrum der Universität Basel hat nun im Mausmodell herausgefunden, dass ein spezieller Bereich des Zwischenhirns, das  sogenannte Pulvinar, die Sehrinde mit zusätzlichen, nicht-optischen Informationen versorgt.

Zusatzinformationen sind essentiell für den Sehprozess

Was wir sehen, hängt nicht nur von den Signalen ab, die das Auge ans Gehirn schickt, sondern sehr stark auch vom Kontext, in dem ein optischer Reiz erscheint, sowie von unserem Vorwissen und unseren Erwartungen. 

Am Beispiel der optischen Täuschung (vgl. Bild) zeigt sich, wie stark nicht-optische Kontextinformationen auf unsere Wahrnehmung wirken können.  

Die Sehrinde erhält diese Zusatzinformationen von anderen Gehirnregionen und benutzt sie, um optische Reize richtig einordnen und interpretieren zu können. 

Die Wissenschaftler haben erstmals die Informationen gemessen, die das Zwischenhirn an die Sehrinde sendet, und gezeigt, dass das Pulvinar nicht nur optische Reize weiterleitet, sondern eine der Gehirnregionen ist, die Zusatzinformationen über den Kontext dieser Reize übermittelt.

Bewegungen in der Umwelt werden effektiv wahrgenommen

Darüber hinaus ist es den Forschern gelungen, diese Zusatzinformationen genauer zu identifizieren. Es handelt sich unter anderem um Signale über plötzliche, unerwartet auftretende Bewegungen in der Umwelt, die nicht durch die Bewegung des Lebewesens selbst ausgelöst wurden.

«Solche optischen Reize, die das Gehirn nicht vorherbestimmen kann, können besonders wichtig sein, wie ein plötzlich auftauchendes Auto, oder im Falle der Maus vielleicht ein sich näherndes Raubtier.

Solche Reize können mit Hilfe des Pulvinars vermutlich besonders effektiv wahrgenommen werden», sagt Dr. Morgane Roth, eine der Autoren der Studie.

Obwohl das Pulvinar im menschlichen Gehirn den größten Teil des Zwischenhirns darstellt, ist seine Funktion noch weitgehend ungeklärt.

Mit dieser Studie konnte die Forschungsgruppe die Arbeitsweise dieses mysteriösen Teils des Gehirns um einen weiteren Schritt aufklären. 

• Zudem ist bekannt, dass die Sehrinde wiederum Signale an das Pulvinar zurücksendet, so dass die Informationen wie in einer Schleife hin und her strömen. 

Weshalb das so ist, ist aber vollkommen unklar. Das Team von Hofer plant nun, diese Informationsschleifen zwischen Sehrinde und Pulvinar genauer zu untersuchen und zu klären, wie Signale aus dem Pulvinar die Wahrnehmungen und das Handeln eines Lebewesens beeinflussen.


Originalartikel

Morgane M. Roth, Johannes C. Dahmen, Dylan R. Muir, Fabia Imhof, Francisco J. Martini, Sonja B. Hofer
Thalamic nuclei convey diverse contextual information to layer 1 of visual cortex.
Nature Neuroscience (2015) | doi:10.1038/nn.4197

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Heike Sacher
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Pharmakologische Werkzeuge: Hormone + Neurotransmitter + G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Wie gestörte Zellkommunikation zu Krankheiten führt

Forscher an der Universität Bonn untersuchen die Kommunikation von lebenden Zellen. Die Wissenschaftler möchten herausfinden, wie wirksam mit pharmakologischen Werkzeugen eingegriffen werden kann, wenn die Signalketten zwischen den Zellen gestört sind. Im Fokus des Teams stehen so genannte G-Proteine, die auch ein wichtiger Ansatzpunkt für die Entwicklung neuartiger Therapien sind. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die neue Forschergruppe in den nächsten drei Jahren mit 3,1 Millionen Euro. 
 
Die Wissenschaftler der Universität Bonn, des Universitätsklinikums Bonn, des Life & Brain Centers und der TU Darmstadt wollen gemeinsam pharmakologische Werkzeuge entwickeln und einsetzen, um zu verstehen, auf welche Weise lebende Zellen miteinander kommunizieren.


Schwarze Hautkrebszellen: Die bösartigen Zellen teilen sich stark. © Foto: Evelyn Gaffal/Thomas Tüting/UKB

„Bei vielen Erkrankungen, zum Beispiel Krebs, ist diese zelluläre Kommunikation gestört“, sagt die Sprecherin der neuen DFG-Forschergruppe, Prof. Dr. Evi Kostenis vom Institut für pharmazeutische Biologie der Universität Bonn.

• Zellen benutzen chemische Botenstoffe, wie zum Beispiel Hormone und Neurotransmitter, die auf Sensoren in der Zellmembran treffen und eine Reaktion der Zellen einleiten. 

Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die über G-Proteine chemische Signale an das Zellinnere weitergeben.

 „Genau diese G-Proteine wollen wir als Informationsübermittler pharmakologisch manipulieren“, sagt der stellvertretende Sprecher der Initiative, Prof. Dr. Klaus Mohr vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn.

Bislang standen die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren im Zentrum von Arzneimittelentwicklungen.

Aber bei Lungenerkrankungen sowie bestimmten Schmerz- und Krebsformen kann dieses Konzept versagen, weil bei diesen Krankheiten gewöhnlich eine Vielzahl verschiedener Rezeptoren beteiligt ist.

Mit einem Fokus auf G-Proteine ließe sich jedoch die krankhaft veränderte Rezeptorkommunikation konzertiert ausschalten. Genau auf diese G-Proteine, die erste Instanz in der Signalkette direkt unterhalb der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, richtet die Forschergruppe ihren Blick.

Die Wissenschaftler möchten zum einen die G-Proteine im Krankheitsgeschehen besser verstehen und sie gleichzeitig als neuen Ansatzpunkt für neuartige Therapien erforschen. „Derzeit stehen fast keine G-Protein-Blocker zur Verfügung“, sagt Prof. Kostenis. 

• Mit geeigneten Hemmstoffen ließen sich jedoch absehbar Störsignale in der Kommunikation besser unterbinden. Dieses therapeutische Prinzip sollte sich nicht nur auf Krebserkrankungen, sondern auch auf Atemwegserkrankungen wie Asthma oder chronisch obstruktive Bronchitis anwenden lassen.

Aktuelle Studie in „Nature Communications“

Dass G-Proteine als Signalvermittler in der Tat ein vielversprechender Ansatzpunkt für pharmakologische Behandlungsverfahren sind, zeigte ein internationales Forscherteam unter Leitung von Prof. Kostenis, Prof. Dr. Thomas Tüting, und Prof. Dr. Gabriele König in einer aktuellen Studie, die kürzlich in „Nature Communications“ veröffentlicht wurde. Für den schwarzen Hautkrebs (malignes Melanom) entwickelte die Wissenschaftlergruppe eine neue therapeutische Strategie: Hemmung verschiedener G-Proteine zur effektiven Unterdrückung von Wachstum, Stoffwechsel und Beweglichkeit der entarteten Zellen.


Durch die Zugabe des G-Protein-Hemmstoffs wird das Wachstum der Krebszellen gestoppt.
© Foto: Evelyn Gaffal/Thomas Tüting/UKB

Publikation: The experimental power of FR900359 to study Gq-regulated biological processes, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms10156

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Prof. Dr. Evi Kostenis
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Universität Bonn
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Johannes Seiler Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

500 Jahre deutsches Reinheitsgebot

Medizin am Abend Berlin Fazit:  500 Jahre Reinheitsgebot: Die Kelten kannten es nicht – und brauten trotzdem hochwertig

Beifußkraut und Möhrensamen statt Hopfen: Archäobotaniker der Universität Hohenheim analysiert prähistorische Brauereien – mit erstaunlichen Ergebnissen.

Vor 2.500 Jahren braute man es schon: das keltische Bier. Bis Mitte des 16. Jahrhunderts gab es unzählige Zubereitungsarten. 

Erst das Reinheitsgebot vom 23. April 1516 regelte das Bierbrauen in Deutschland. 

Trotzdem sei schon das Gerstengold der Kelten ein süffig-hochwertiges Gebräu besonderer Qualität gewesen, weiß Dr. Hans-Peter Stika, Archäobotaniker der Universität Hohenheim. 
 
Die Spelzgerste machte den Geschmack des dunklen und rauchigen Bieres, und die obergärigen Hefen brachten zusammen mit Milchsäurebakterien einen säuerlich spritzigen Geschmack hinzu, der im Sommer bei heißen Temperaturen Abkühlung versprach. Abgemildert hat die Komposition eine leichte Karamell-Note im Abgang, verursacht durch Kochsteine. Gewürzt wurde mit Beifußkraut und Möhrensamen.

Geschmacklich unterscheidet sich das Kelten-Bier von den heute bekannten Biersorten. Doch schon die Kelten legten Wert auf eine hohe Qualität ihrer Produkte, schlussfolgert Dr. Hans-Peter Stika vom Institut für Botanik der Universität Hohenheim.

Ausgrabungen in Hochdorf und Berlin

Derzeit untersucht Dr. Stika in Berlin zwei Ausgrabungsstellen. Auf der Fischerinsel – heute besser bekannt unter dem Namen Museumsinsel – haben die Forscher größere Mengen an Gerstenmalz zusammen mit den Rohfrüchten Roggen und Hafer entdeckt. Dort wurde wohl ein Mischbier aus Gerste, Roggen und Hafen gebraut.

Einen weiteren Malzfund von Spelzgerste und einen Hopfengarten untersuchen die Wissenschaftler in der Wüstung Diepensee unter dem neuen Flughafen BER. Alle Funde stammen aus dem 12. bis 14. Jahrhundert und verweisen auf Malzherstellung im Zuge von Brauvorgängen.

Die Untersuchungen im mittelalterlichen Berlin laufen noch, Theorien werden geprüft, Bodenproben analysiert. Die Ausgrabung und Untersuchung einer frühkeltischen Ausgrabungsstätte in Hochdorf hingegen ist bereits abgeschlossen – und liefert erstaunliche Erkenntnisse.

„Bei Ausgrabungen legten wir Gräben frei, die vermutlich Teile einer Bierbrauerei waren“, erklärt der Experte der Universität Hohenheim. „Diese Gräben wurden wohl zuerst zum Ankeimen der Gerste genutzt. Das dadurch entstandene Grünmalz konnte dann auf einem Aufbau über den Gräben, die so zudem auch als Darren genutzt worden waren, getrocknet werden. Bei einem Schadfeuer verkohlten die angekeimten Gerstenkörner und blieben bis in unsere heutige Zeit erhalten.“

Gärung durch Hefen

Anhand der Funde konnten die Wissenschaftler das Bierbrauen der Kelten nachempfinden, so Dr. Stika. „Das Kelten-Bier unterscheidet sich im Geschmack von unseren heutigen Bieren. Die Kelten wussten einfach nichts über Hefe und ihre Wirkung, sie vertrauten der Spontangärung durch wilde Hefestämme.

Die Gärung stellte sich durch Hefeverunreinigungen an den Gefäßen, Rührern und Schöpfkellen aus Holz ein. 

Anders als in den neuzeitlichen Braukesseln aus Kupfer und Stahl erfolgte das mittelalterliche Brauen in Holzgefäßen nicht unter sterilen Bedingungen. So konnten sich neben Hefen auch Milchsäurebakterien an der Gärung beteiligen. Selbst geringe Mengen an Milchsäure konnten das fertige Keltenbier für längere Zeit haltbar machen.“

„Ob die frühen Kelten durch Zugabe süßer Früchte oder Honig – beides kann natürlicherweise wilde Hefen tragen – eine Spontangärung absichtlich in Gang brachten, entzieht sich unserer Kenntnis. Dazu liegen keine Bodenfunde vor“, so der Experte.

Das Kelten-Bier aus dem Holzkessel

Seinen eigentümlichen Geschmack bekam das Kelten-Bier durch seine Würzmischung aus Beifuß und Möhrensamen anstatt Hopfen und durch die andere Zubereitungsart. „Das Bier der Kelten war rauchig und säuerlich, aber sehr erfrischend. Wir vermuten, dass ein Teil dieses Geschmackes von der Trocknung der angekeimten Gerstenkörner über dem offenen Feuer herrührt. Ein anderer Teil wurde vermutlich durch den Brauvorgang selbst verursacht.“

Bier brauten die Kelten nämlich in Holzgefäßen. Sie legten heiße Steine in das Gebräu und erhitzten es so langsam. „All diese Dinge zusammen geben einen besonderen Geschmack, der mit heutigen Bieren nicht zu vergleichen ist.“

Älteste Bierbrauerei Deutschlands

Obwohl das deutsche Reinheitsgebot in diesem Jahr erst seinen 500. Geburtstag feiert und vor 2.500 Jahren noch keine Rolle spielte, könnte das Keltenbier damals gut geschmeckt haben. „Unsere Untersuchungen des Keltenmalzes haben ergeben, dass es eine hohe Qualität besaß. Das spricht dafür, dass die Bierbrauer in der freigelegten Hochdorfer Brauerei viel Erfahrung beim Malzen hatten.“

„Die Darren in Hochdorf gehörten zur ältesten Brauerei, die bislang bei archäologischen Ausgrabungen in Deutschland gefunden wurde. Eine Hochrechnung ergab, dass das gefundene Braumalz von Hochdorf mindestens zum Brauen von ca. 750 bis 1.000 Liter Bier mit einem heute üblichen Alkoholgehalt von etwa 5 Prozent ausreichte. Das ist eindeutig zu viel für ein feuchtfröhliches Wochenende im Rahmen der Familie.“

Die Kelten: zeremonielle und organisierte Bierbraumeister

Die wahrscheinlichste Theorie: In Hochdorf wurden große Mengen Gerstenmalz hergestellt, die im Rahmen von rituellen oder zeremoniellen Festivitäten für eine Gemeinschaft zu Bier gebraut wurden. „Am Fuße des Fürstengrabhügels unweit der Keltensiedlung haben wir auch mehrere Gar- und Kochgruben entdeckt. Rituelle Ess- und Trinksitten am Grab der Ahnen scheinen das wahrscheinlichste Szenario zu sein, um diese Bodenfunde zu erklären.“

Auch anhand der Menge der Gerste lassen sich Schlussfolgerungen ziehen: „Wir vermuten, dass die Spelzgerste besonders zum Brauen angebaut wurde. Anders als in römischen Schriftquellen oft dargestellt können wir sagen, dass die Kelten keineswegs unkoordinierte Barbaren waren, auch nicht in der Landwirtschaft. Sie hatten ein durchdachtes Anbausystem, nutzen die fruchtbaren Böden der Gegend und düngten diese, um den größtmöglichen Nutzen und Ertrag zu gewährleisten. Die Wälder im Neckarbecken waren Großteils gerodet, eine große Fläche wurde für Pflanzenanbau genutzt.“

Die ersten Bierbraumeister der Geschichte waren die Kelten aber nicht:

Bereits die alten Ägypter stellten Bier in abgeänderter Form her, indem sie halb fertig gebackenes Brot aus Malz mit Wasser vergärten. Und auch die Römer kannten das aus Getreide hergestellte Gebräu, hielten sich jedoch lieber an den Wein, zumindest wenn man den schriftlichen Quellen Glauben schenkt.

• Denn für sie war Bier nicht mehr als das Getränk der Germanen – und damit der Barbaren.

500 Jahre deutsches Reinheitsgebot: Eine Expertenliste zum Thema erscheint am Freitag, 15. Januar 2016 unter www.uni-hohenheim.de/expertenlisten

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Florian Klebs Universität Hohenheim
Dr. rer. nat. Hans-Peter Stika, Universität Hohenheim, Institut für Botanik
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AMD - Altersbnedingte Makuladegeneration: Feuchte und trockene AMD

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Neue Einblicke in die Ursachen für die altersbedingte Makuladegeneration (AMD)

Der Verlust der Sehfähigkeit ist mit großen Einschränkungen der Lebensqualität verbunden. 

Eine Hauptursache für Erblindung bei älteren Menschen ist die altersbedingte Makuladegeneration (AMD). 

Die Erkrankung war Gegenstand einer internationalen Studie, die nun ihre Ergebnisse vorstellte. Forscherteams aus aller Welt verfolgten gemeinsam das Ziel, den genetischen Katalog der Erkrankung zu entschlüsseln. Sie identifizierten neue erkrankungsrelevante Erbfaktoren und weitere Bereiche im menschlichen Erbgut, die für einen Subtyp der Erkrankung relevant sind. Die Studie lieferte Erkenntnisse über die genetische Architektur der AMD und damit Möglichkeiten für innovative Therapieansätze. 
 
Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist die häufigste Ursache für Erblindung unter der älteren Bevölkerung mit weltweit über 10 Millionen Betroffenen. 

• Therapieoptionen sind limitiert und stehen derzeit nur für eine der zwei Unterformen der AMD – die sogenannte feuchte AMD – zur Verfügung. 

• Aber auch diese Therapie ist lediglich symptomatisch und bekämpft nicht die eigentlichen Ursachen. 

Leider ist Ärzten und Forschern bislang wenig darüber bekannt, warum einzelne Betroffene die Erkrankung im Alter entwickeln, während sich bei anderen ein Leben lang keine Symptome der AMD einstellen.

• Ein großer Teil des Erkrankungsrisikos für AMD liegt in der Kombination bestimmter genetischer Risikovarianten, die Betroffene in sich tragen können. 

• Rauchen oder auch intensive Lichtexposition stellen weitere Risikofaktoren dar. 

Herauszufinden, welche Kombination der genetischen Varianten die Menschen besonders gefährdet, ist ein schwieriges Unterfangen. Hierfür müssen Informationen von tausenden von Personen zusammengetragen und ausgewertet werden.

Eine internationales Forscherkonsortium unter Beteiligung von insgesamt 26 Studienzentren – einschließlich Forscherinnen und Forschern des Instituts für Humangenetik und des Lehrstuhls für Genetische Epidemiologie der Universität Regensburg– schloss sich daher zusammen, mit dem Ziel, den genetischen Einfluss auf das AMD-Erkrankungsrisiko besser zu verstehen.

Sie evaluierten einen großen und umfassenden genomweiten Datensatz. Die Daten boten eine exzellente Plattform für die detaillierte Suche nach Erbfaktoren, die Einfluss auf das AMD-Risiko haben. Es wurden medizinische Informationen von über 43.000 Studienteilnehmern mit und ohne AMD aus der ganzen Welt zusammengetragen. Das Konsortium verwendete neue Methoden, mit deren Hilfe über 12 Millionen genetische Varianten ausgewertet werden konnten. Es wurden 34 Bereiche im Erbgut des Menschen gefunden, die eine große Relevanz für die AMD aufweisen - darunter 16 bis heute für AMD unbekannte Bereiche. Diese neu entdeckten Regionen liefern neue Ansatzpunkte für die Suche nach Therapieoptionen für diese schwere Erkrankung.

Das internationale Konsortium entdeckte auch eine genetische Region im Bereich eines Erbfaktors (in der Nähe des MMP9 Gens), die ausschließlich einen Effekt auf die feuchte AMD, aber nicht auf die trockene AMD zeigte.

Mit Hilfe dieses neuen Wissens lässt sich künftig vielleicht besser verstehen, warum die derzeitigen Therapieoptionen bei manchen Patienten besser anschlagen bzw. wirken als bei anderen.

• Das genaue genetische Profil eines Patienten könnte auch zur Erklärung beitragen, warum es bei manchen bereits behandelten Patienten zu einem Wiederaufflammen der Erkrankung oder einer Neuerkrankung am anderen Auge kommt: Es könnte daran liegen, dass die genetischen Risikofaktoren auch dafür verantwortlich sind.

Diese Arbeit unterstreicht eine starke Rolle der Universität Regensburg. Wissenschaftler des UR Instituts für Humangenetik und des Lehrstuhls für Genetische Epidemiologie haben nicht nur Daten zu dieser Studie beigetragen, sondern auch entscheidend die Organisation des internationalen Konsortiums (Prof. Weber) und die Auswertung dieser hochdimensionalen komplexen Daten (Prof. Heid und Team) mitgeleitet.

Die in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Genetics“ veröffentlichten Studienergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis darüber bei, welche Personen besonders anfällig für eine Erkrankung an AMD sind, welche Patienten von einer bestimmten Therapieform profitieren könnten und welche vielversprechenden nächsten Schritte in Richtung einer Heilung der AMD unternommen werden könnten. Dies ist das Ziel aller beteiligten Forscherinnen und Forscher.

Titel des Artikels:
Fritsche, L. G., Igl, W., Cooke Bailey, J. N., Grassman, F., Sengupta, S., Bragg-Gresham, J. L., . . . Heid, I. M. (2015). A large genome-wide association study of age-related macular degeneration highlights contributions of rare and common variants. Nature Genetics. Advance online publication. doi:10.1038/ng.3448

Der Original-Artikel im Internet unter:

www.nature.com/ng/journal/v45/n4/full/ng.2578.html

 

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Prof. Dr. Iris Heid
Universität Regensburg
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Tel.: 0941 944-5210/5211
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Chronische Schlafstörungen: Ein- und Durchschlafen....

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Wie das Gehirn den Schlaf steuert

Berner Neurologen haben einen Mechanismus im Gehirn entdeckt, der für das rasche Aufwachen aus dem Schlaf und auch aus der Narkose verantwortlich ist. Die Ergebnisse ihrer Studie könnten neue medizinische Therapien gegen Schlafstörungen und für das Aufwachen aus bewusstlosen Zuständen ermöglichen. 
 
Von chronischen Schlafstörungen sind etwa 10 bis 20 Prozent der Schweizer Bevölkerung betroffen – und die meisten von uns haben mindestens einmal im Leben Mühe mit dem Ein- oder Durchschlafen.

Neben der Quantität des Schlafes, die vor allem bei Schlaflosigkeit leidet, haben klinische und experimentelle Studien gezeigt, dass die Qualität des Schlafes – das heisst, seine Tiefe – ebenso wichtig ist für eine gute Nachtruhe und komplette Erholung von Körper- und Geistesfunktionen. 

«Schlafstörungen haben viel weitreichendere Auswirkungen auf unsere Lebensqualität als Schläfrigkeit am Tag und Stimmungsschwankungen», sagt Prof. Antoine Adamantidis vom Departement Klinische Forschung der Universität Bern und von der Universitätsklinik für Neurologie am Inselspital Bern.



EEG-Aufzeichnungen des Gehirns einer Maus während des Aufwachens aus der Narkose.
Departement Klinische Forschung, Universität Bern.

So sind Kognitive Beeinträchtigungen, ein hormonelles Ungleichgewicht und eine hohe Anfälligkeit für Herz-Kreislauf- und Stoffwechselstörungen einige der negativen Folgen, die häufig mit chronischen Schlafstörungen in Verbindung gebracht werden.

• Der Mangel an genügend und genügend gutem Schlaf gilt mittlerweile als ein frühes Anzeichen von zahlreichen neurologischen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Schizophrenie. 

Medikamentöse Behandlungen kombiniert mit einem bewussteren Lebensstil haben laut Studien nur eine begrenzte Wirkung.

«Es fehlt an personalisierter Medizin, um entweder die ungenügende Menge oder unzureichende Qualität des Schlafes zu behandeln», so Adamantidis.

Die experimentelle Schlafforschung befasse sich deshalb intensiv mit den noch mehrheitlich unbekannten Mechanismen im Gehirn, die den Schlaf-Wach-Zyklus und unser Bewusstsein steuern. Zusammen mit Carolina Gutierrez Herrera vom Departement für Klinische Forschung und der Universitätsklinik für Neurologie sowie Forschenden in Deutschland und den USA hat nun Adamantidis eine zweifache Entdeckung gemacht:

Sein Team identifizierte einen neuen Schaltkreis im Gehirn von Mäusen, dessen Aktivierung ein rasches Aufwachen bewirkt, während seine Blockierung den Schlaf vertieft. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal «Nature Neuroscience» veröffentlicht.

Aufwachen lässt sich «anschalten»

Der Schlaf von Säugetieren und Menschen wird in zwei Phasen unterteilt:

NREM (Non-rapid eye movement)-Schlaf oder «leichter Schlaf», und REM- oder «tiefer, träumender Schlaf».

Die Hauptschaltkreise im Gehirn für diese beiden Zustände sind bereits bekannt. Wie sie aber genau funktionieren – insbesondere wie sie den Schlaf sowie das Träumen auslösen, aufrecht erhalten und wieder anhalten – sind noch weitgehend unbekannt.

Adamantidis und Gutierrez Herrera haben nun einen neuen neuronalen Schaltkreis zwischen zwei Hirnregionen des Zwischenhirns – dem Hypothalamus und dem Thalamus – entdeckt.

Wird dieser Schaltkreis aktiviert, unterbricht er den leichten Schlaf.

Mittels einer neuen Technologie, der sogenannten Optogenetik, kontrollierten die Forschenden Nervenzellen im Hypothalamus mit ultrakurzen Lichtpulsen im Millisekunden-Bereich und konnten zeigen, dass deren vorübergehende Aktivierung zu einem raschen Aufwachen aus dem leichten Schlaf führt.

Ebenso führt die chronische Aktivierung zu einer längeren Wachphase. Blockierten die Forschenden hingegen diesen Schaltkreis, wurde der leichte Schlaf tiefer.

«Analog dazu vermuten wir, dass eine Hyperaktivität dieses Schaltkreises zu Schlaflosigkeit führt, während dessen Unterbrechung verantwortlich sein könnte für Schlafsucht», sagt Adamantidis.

Damit ist dieser Schaltkreis von Nervenzellen ein potenzielles Ziel für pharmazeutische Therapien gegen Schlafstörungen.

Gleiche Wirkung auch bei Narkose und Bewusstlosigkeit

Interessant für die Forschenden war die «Weck-Kraft» des Schaltkreises: Sie ist so stark, dass bei einer Aktivierung sogar das Aufwachen aus einer Narkose und das Wiedererlangen des Bewusstseins ausgelöst werden.

 «Eine spannende Entdeckung, denn es gibt kaum therapeutische Ansätze, um aus einem bewusstlosen Zustand aufzuwachen», sagt Adamantidis.

So wurde bisher eine nicht-selektive elektrische Stimulierung des Gehirns mit einigem Erfolg eingesetzt, aber der zugrundeliegende Mechanismus war auch hier unklar. Mit ihrer Studie konnte nun das Team um Adamantidis und Gutierrez Herrera den Grundstein für einen selektiveren Therapieansatz legen.

Die zweifachen Erkenntnisse der Forschenden werfen ein neues Licht auf den Aufwach-Mechanismus im Gehirn, eröffnen neue Möglichkeiten für eine spezifische medikamentöse Behandlung von Schlafstörungen und zeigen eine neue mögliche Methode, um Patienten aus einem bewusstlosen Zustand wieder aufzuwecken.

Dennoch betont Adamantidis: «Obwohl wir einen wichtigen Schritt vorwärts gemacht haben, wird es einige Zeit dauern, bis aus unseren Erkenntnissen neue Therapien entwickelt werden.»

Angaben zur Publikation:
Carolina Gutierrez Herrera, Marta Carus Cadavieco, Sonia Jego, Alexey Ponomarenko, Tatiana Korotkova and Antoine Adamantidis. Hypothalamic feed-forward inhibition of thalamocortical network controls arousal and consciousness. Nature Neuroscience 2015 (In Press)

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