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Wissen Hirnzellen toter Schweine noch nach Stunden aktivierbar
Nachrichten Wissen Hirnzellen toter Schweine noch nach Stunden aktivierbar
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12:08 18.04.2019
Linkes Bild: Zellkerne (blau) im Hirn eines seit zehn Stunden toten Schweines sowie Neuronen (grün) und Sternzellen (rot). Rechtes Bild: Dieselbe Hirnregion zeigt nach dem Experiment Zellaktivitäten. Quelle: Stefano G. Daniele & Zvonimir Vrselja; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine
New Haven/Köln

Eine US-Studie an Schweinen wirft Fragen über die Grenze von Leben und Tod auf: Darin stellten Forscher in Gehirnen der Tiere, die vier Stunden vorher geschlachtet worden waren, manche Zellaktivitäten wieder her. Das Team um Nenad Sestan von der Yale School of Medicine in New Haven betont im Fachblatt „Nature“ ausdrücklich, es habe keinerlei Anzeichen für Wahrnehmung oder Bewusstsein gegeben. „Aus klinischer Sicht ist das kein lebendes Gehirn, aber ein zellulär aktives Gehirn“, sagt Erstautor Zvonimir Vrselja. Deutsche Experten bewerten die Arbeit unterschiedlich: „Die Grenze zwischen Leben und Tod ist eben doch nicht so klar, wie wir uns das bisher vorstellen“, sagt Bernd Böttiger von der Uniklinik Köln. Die in Deutschland gängige Hirntod-Definition bleibe davon aber unberührt.

Bislang gehen viele Experten davon aus, dass Nervenzellen ohne Blutversorgung und Sauerstoff schon binnen weniger Minuten absterben, und das Gehirn unumkehrbar geschädigt ist. Doch schon länger gab es Zweifel daran, dass die Degeneration von Nervenzellen tatsächlich schon nach wenigen Minuten irreversibel ist.

Einige Zellfunktionen blieben erhalten

Hier setzt die jetzige Studie an: Die Forscher besorgten sich in einem Schlachthof die Köpfe von sechs bis acht Monate alten Schweinen und entnahmen die Gehirne. Vier Stunden nach der Schlachtung pumpten sie mit ihrer eigens entwickelten „BrainEx“-Maschine eine Speziallösung durch deren Hauptarterien. Sechs Stunden später stellten sie fest, dass einige Zellfunktionen noch erhalten waren.

Sie registrierten unter anderem eine vereinzelte Aktivität von Nervenzellen an Synapsen, Stoffwechselaktivitäten wie den Verbrauch von Sauerstoff und Glukose sowie Reaktionen der Blutgefäße, etwa auf Arzneimittel. Allerdings betont Vrselja: „Zu keinem Zeitpunkt haben wir eine Art organisierter elektrischer Aktivität beobachtet, die mit Wahrnehmung oder Bewusstsein verbunden ist.“ Dennoch leitet Studienleiter Sestan grundlegende Erkenntnisse ab: „Das intakte Gehirn eines gesunden Säugetiers enthält noch mehrere Stunden nach einem Kreislauf-Stillstand eine bislang unterschätzte Fähigkeit zur Wiederherstellung der Durchblutung und gewisser molekularer und zellulärer Aktivitäten.“

„Die Grenze zwischen Leben und Tod verschiebt sich weiter“

Das hat zwar keine unmittelbare klinische Bedeutung, eröffnet aber für die Zukunft eine Reihe von Möglichkeiten. Böttiger betont Folgen für die Intensiv- und Notfallmedizin. „Die Grenze zwischen Leben und Tod verschiebt sich weiter“, sagt der Direktor der Klinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin an der Kölner Uniklinik. Bisher sei man davon ausgegangen, dass das Gehirn bei einem Herz-Kreislaufstillstand nach drei bis fünf Minuten ohne Sauerstoffversorgung unwiederbringlich absterbe. Die Studie zeige nun, dass dies nicht so eindeutig sei.

„Vorerst haben solche Ergebnisse keine Relevanz für einen Menschen, der auf offener Straße einen Herz-Kreislaufstillstand erfährt“, sagt Böttiger. „Er braucht nach wie vor schnellstmöglich Wiederbelebungsmaßnahmen. Dennoch zeigen solche Versuche, dass sich die Grenze, die wir bisher für das Überleben von Hirnzellen gesetzt haben, verschiebt – und das ist gut so.“

Testmöglichkeit für Schlaganfall-Medikamente

Die Forscher selbst verweisen auf die Möglichkeit, mithilfe ihrer „BrainEx“-Maschine, auf die sie ein Patent angemeldet haben, Hirnprozesse zu erforschen. „Bisher konnten wir Zellen im Gehirn großer Säuger nur unter statischen Bedingungen oder weitgehend zweidimensional anhand kleiner Gewebeproben außerhalb ihrer natürlichen Umgebung studieren“, sagt Ko-Autor Stefano Daniele. „Nun können wir das große Gehirn erstmals in drei Dimensionen erforschen, womit wir in der Lage sind, komplexe zelluläre Interaktionen und Verbindungen besser zu untersuchen.“ Damit könne man etwa die Wirkung von Medikamenten nach einem Schlaganfall testen.

Ergebnisse haben keinen Einfluss auf aktuelle Hirntod-Definition

In einem „Nature“-Kommentar verweisen die Bioethiker Stuart Youngner und Insoo Hyun von der Case Western Reserve University in Cleveland (US-Staat Ohio) auf die Definition des Todeszeitpunkts bei Organspendern. „Forscher sind noch weit davon entfernt, bei Menschen, die heute für tot erklärt werden, Hirnstrukturen und -funktionen wiederherzustellen“, schreiben sie.

Voraussetzung für eine Organspende ist in Deutschland, dass bei einem Menschen der Hirntod festgestellt wird. Die Studie bietet für den Kölner Experten Böttiger keinen Grund, an der hiesigen Definition des Hirntods zu rütteln. Dieser werde nach einem genau festgelegten Protokoll festgestellt.

Bei der Prüfung ermitteln zwei Ärzte unabhängig voneinander unter anderem Art und Ursache der Hirnschädigung, prüfen Hirnstammreflexe wie Pupillenreaktion und Spontan-Atmung und untersuchen etwa elektrische Aktivität und Durchblutung des Organs. Dies muss in einer zweiten Untersuchung mindestens zwölf Stunden später erneut geprüft werden. „Die Definition des Hirntods, das heißt der vollständige und irreversible Verlust der Hirnfunktion, bleibt durch die Studie von Vrselja et al. Kollegen primär unberührt“, betont auch Sven Poli vom Hertie-Institut für klinische Hirnforschung der Uniklinik Tübingen.

Lesen Sie auch:
Organspende: Strengere Regeln für Hirntod-Diagnose

Von RND/dpa

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