Kardioanästhesie

Anästhesie

Direktor:
Prof. Dr. med. Dr. h. c. Jürgen Schüttler

Leitung: Prof. Dr. Jörg Fechner

1. Zelluläre und subzelluläre Forschungsvorhaben

Teilprojekt: "Intrazelluläre Calciumhomöostase des septischen Myokard"

Forschungsschwerpunkte und Ziele

  • Intrazelluläre Calciumliberation und Calciumelimination des isolierten Kardiomyozyten bei Sepsis
  •  Subzelluläres Calciumimaging des septischen Kardiomyozyten
  • Untersuchung pharmakotherapeutischer Optionen und Substanzen zur Verbesserung der gestörten kardialen Calciumhomöostase bei Sepsis
  • Untersuchungen zum Einfluss pro- und antiinflammatorischer Faktoren auf die kardiale Calciumhomöostase
  • Analyse früher echokardiographischer Funktionsparameter der septischen Kardiomyopathie

Aktueller Stand der Wissenschaft

Laut der Sepsis-Prävalenzstudie des Kompetenz-Netzwerkes Sepsis (SepNet) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) liegt die Inzidenz der schweren Sepsis oder des septischen Schocks bei 76-110 Erwachsene/100.000 Einwohnern und ist damit die dritthäufigste Todesursache. Trotz intensiver Forschung in den vergangenen Jahrzehnten ist die Krankenhausletalität des septischen Schocks mit ~60% unverändert hoch. Die Therapie der Sepsis und der schweren Sepsis stellt einen erheblichen Kostenfaktor für das Gesundheitssystem dar, der in den letzten Jahren stetig zugenommen hat. Das aktuelle Forschungsinteresse gilt den organbezogenen zellulären Prozessen, wie der Mikrozirkulation und der kardialen Pumpfunktion. Die prolongierte Mikrozirkulationsstörung resultiert in einer erhöhten Sterblichkeit, wobei die endotheliale Integrität eine entscheidende Determinante darstellt, welche im Rahmen der schweren Sepsis zu einem Multiorgandysfunktions-Syndrom führen kann. Zur spezifischen Therapie der sepsisvermittelten regionalen Perfusionsstörung sowie der abnehmenden myokardialen Inotropie bietet der Calciumsensitizer Levosimendan eine vielversprechende Therapieoption. Levosimendan wird bereits erfolgreich in der Therapie des chronischen myokardialen Pumpversagens angewendet. Zu den pharmakologischen Eigenschaften von Levosimendan gehört ein positiv-inotroper und positiv-lusitroper Effekt. In experimentellen und klinischen Studien konnte gezeigt werden, dass Levosimendan die Zeitdauer der Relaxation beschleunigt. Zudem zeigen sich vasodilatative Effekte an der Gefäßmuskulatur mit Verbesserung der Mikrozirkulation sowie antiinflammatorische und antiapoptotische Effekte. Eine durch Endotoxin induzierte myokardiale Depression konnte unter Levosimendan-Therapie abgemildert und positiv-lusitrope Effekte beobachtet werden. Untersuchungen an verschiedenen Herzmuskelpräparaten lassen vermuten, dass die Kombination aus Katecholamin und Levosimendan vorteilhaft ist. Wie sich die Kombination auf subzellulärer Ebene an septischen Kardiomyozyten auswirkt, ist jedoch noch weitestgehend unklar. Die komplexe Pathogenese der Sepsis umfasst die Interaktion multipler zellulärer und biochemischer Faktoren. Da sich die Komplexität des kardialen septischen Geschehens in keinem in vivo Modell adäquat simulieren oder abbilden lässt, ist man bei der Untersuchung pathophysiologischer subzellulärer Zusammenhänge auf in vitro Modelle angewiesen.

Unsere experimentellen Untersuchungen an in vivo und in vitro Modellen sollen weitere Einblicke zum gestörten kontraktilen Verhalten des isolierten Kardiomyozyten der septischen Kardiomyopathie im Bezug auf eine gestörte Calciumhomöostase und auf Einzelkanalebene geben. Außerdem können die pharmakologischen Eigenschaften von Anästhetika an Herzmuskelzellen untersucht und hinsichtlich deren Auswirkung auf die myokardiale Funktion und kardiale Calciumhomöostase analysiert werden.

Ausstattung

Der Arbeitsgruppe steht ein komplett ausgestatteter Arbeitsplatz inklusive neuster und modernster Mikroskopiertechnik sowie dazugehöriger digitaler Aufnahmetechnik zur Verfügung. Sämtliche Interventionen werden an narkotisierten Tieren durchgeführt. Dafür sind entsprechende Apparaturen für die Versuchstiere vorhanden. Im Sinne einer "from bench to bedside" Analyse werden echokardiographischen Untersuchungen an intensivpflichtigen Patienten durchgeführt, um Befunde an Tieren im klinischen Umfeld zu validieren.

Kooperation

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Oliver Friedrich, Lehrstuhl für Medizinische Biotechnologie, Friedrich-Alexander-Universität

2. Klinische Forschungsprojekte

Teilprojekt: "Postoperatives kognitives Defizit, Unterschiede  bei obstruktiven Schlafapnoepatienten"

Forschungsschwerpunkte und Ziele

  • Postoperative Neurokognitive Defizite bei Patienten
  • Postoperative Neurokognitive Defizite bei Patienten mit uns ohne bekanntem Schlafapnoe Syndrom
  • Postoperative Neurokognitive Defizite bei geriatrischen Patienten
  • Neurokognitives Outcome und Einfluss unterschiedlicher Anästhesieverfahren
  • Neuroprotektive Effekte und Anästhesie bzw. Extrakorporale Zirkulation

Aktueller Stand der Wissenschaft

Die Anästhesiologie als Disziplin hat in den vergangenen Jahren beachtliche Fortschritte in der Qualität und Sicherheit der Anästhesieleistung erzielen können. Als ungelöstes Problem muss jedoch die hohe Inzidenz des sogenannten postoperativen neurokognitiven Defizites (POCD) betrachtet werden. Das postoperative neurokognitive Defizit (POCD), welches sich nach Operationen zeigt, ist positiv korreliert mit dem kalendarischen Lebensalter der Patienten sowie mit der Invasivität und Dauer des Eingriffes, auch dem Einsatz der extrakorporalen Zirkulation an der Herzlungenmaschine,  und negativ korreliert mit dem Bildungsgrad der Patienten.

Das neurokognitive Defizit ist gekennzeichnet durch eine Hirnleistungsminderung, die sich u.a. durch verminderte Merkfähigkeit und Konzentrationsschwächen zeigt. Die Inzidenz für ein POCD liegt zwischen 28%  - 100% nach herzchirurgischen und 7% - 26% nach nicht herzchirurgischen Eingriffen. Diese Daten zeigen deutlich, wie relevant dieses Krankheitsbild für die aktuelle medizinische Versorgung ist. Darüber hinaus findet sich bei den betroffenen Patienten eine erhöhte Sterblichkeit, ein verlängerte Krankenhausverweildauer und eine deutliche Einschränkung der wieder erzielbaren Lebensqualität. Insbesondere bei den aufgrund des demographischen Wandels immer älter werdenden Patienten bietet anästhesiologische Forschung, so hoffen wir, eine Möglichkeit, die anästhesiologischen aber auch perioperativen Leistungen zu verbessern, und somit Inzidenz und Schwere eine POCD zu reduzieren.

In unserer Gesellschaft werden die Patienten nicht nur im Rahmen des demographischen Wandels immer älter, sondern sie zeigen auch Folgen der verbesserten allgemeinen Lebensqualität. Hierzu zählt u. a. die Adipositas und der arterielle Hypertonus. Beide Erkrankungen sind erkannte Risikofaktoren für das Auftreten des sog. obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms, dessen Inzidenz in der Allgemeinbevölkerung auf ca. 20% geschätzt wird. Klinisch manifest und diagnostiziert ist es bei bis zu 5% der Männer und 2% der Frauen im höheren Lebensalter. Die Mehrzahl der OSAS Patienten zeigen in vielen Studien Tagesmüdigkeit, Konzentrationsschwäche und Einschränkung der neurokognitiven Fähigkeiten. Im Rahmen von Narkoseleistungen und der postoperativen Versorgung kann es in dieser Patientengruppe zu einer erheblichen Risikosteigerung für ein POCD kommen. Auf dem Boden bekannter Pathomechanismen ist in der postoperativen Überwachungsphase der Einsatz spezieller Monitoring - Massnahmen sinnvoll, um das Outcome der Patienten zu verbessern.

Anhand prä- und postoperativ eingesetzter neurokognitiver Testverfahren möchten wir  evaluieren, welche Anästhesieverfahren oder sonstige Therapieoptionen sich protektiv auf die postoperative Neurokognition auswirken. Es soll untersucht werden, ob protektive Mechanismen des Gehirns bestehen bzw. nachweisbar sind und ob sich diese Mechanismen auch klinisch nutzen lassen.

Kooperation

Hals-Nasen-Ohren-Klinik - Kopf- und Halschirurgie, Universitätsklinikum Erlangen
Psychiatrische und Psychotherapeutische Klinik, Universitätsklinikum Erlangen

 
Kontakt
Ansprechpartner
Prof. Dr. Jörg Fechner
E-Mail: joerg.fechner@kfa.imed.uni-erlangen.de
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Mitglieder

Lucas Bacmeister
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Christian Mertens
Tobias Nefzger
Doris Rohde
Lisa Schramm
Andreas Wehrfritz