Veränderungen der Mikrozirkulation nach aneurysmatischer Subarachnoidalblutung (SAB): Kinetik, Bedeutung und Identifikation von Mechanismen

• Applicant: Professor Dr. Nikolaus Plesnila, since 5/2012
• Subject Area: Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 162681791

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Das Versuchsvorhaben hat uns ermöglicht, unser Verständnis der bisher kaum bekannten mikrovaskulären Pathophysiologie der Subarachnoidalblutung (SAB), einer schweren Form des Schlaganfalls, entscheidend zu vertiefen: Wir konnten zeigen, dass 1) Blutablagerungen um piale Gefäße zu Mikrovasospasmen und Mikrothrombosen führen, die die basale zerebrale Durchblutung maßgeblich reduzieren, 2) die neurovaskuläre Reaktivität (CO2 und neuro-vaskuläre Kopplung) nach SAB aufgehoben ist und zu einer paradoxen Vasokonstriktion führt, und 3) ein Mangel an NO der entscheidende Mechanismus dieser Vorgänge ist und somit therapeutisches Potential besitzt. Basierend auf diesen Ergebnissen können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen, die wahrscheinlich große klinische Relevanz besitzen: Unsere Ergebnisse zeigen, dass die zerebrale Mikrozirkulation maßgeblich an der Pathophysiologie der SAB beteiligt ist. Mikrovasospasmen pialer Gefäße und auf deren Boden entstehende Mikrothrombosen reduzieren die basale zerebrale Durchblutung. Zusätzlich zu den pialen Mikrovasospasmen verliert die parenchymale Mikrozirkulation die Fähigkeit die zerebrale Durchblutung der neuronalen Aktivität anzupassen. Jede neuronale Aktivität müsste bei SAB Patienten demnach zu einer klinisch nicht detektierbaren Abnahme der zerebralen Durchblutung führen. In Kombination mit der bereits durch die pialen Mikrovasospasmen verursachte Verminderung der basalen zerebralen Durchblutung ist das die bisher pathophysiologisch fundierteste Erklärung für die frühe und möglicherweise auch späte Morbidität und Mortalität nach SAB. Mit der Identifikation von NO als maßgeblichen pathophysiologischen Faktor für die Entstehung von Mikrovasospasmen weist das aktuelle Forschungsvorhaben einen Weg, wie Mikrovasospasmen möglicherweise behandelt werden könnten. Nachfolgende experimentelle und klinische Untersuchungen müssen nun zeigen, ob dieser Weg auch tatsächlich beschritten werden kann.

Publications

• Contribution of bradykinin receptors to the development of secondary brain damage after experimental subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery 2011; 68:1118-1123
  Schöller K, Feiler S, Anetsberger S, Kim S-W, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1227/NEU.0b013e31820a0024)
• Experimental subarachnoid hemorrhage causes early and long-lasting microarterial constriction and microthrombosis – an in vivo microscopy study. J Cereb Blood Flow Metab 2012; 32:447-55
  Friedrich B, Müller F, Feiler S, Schöller K, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1038/jcbfm.2011.154)
• Vasopressin V1a receptors mediate post-hemorrhagic systemic hypertension thereby determining re-bleeding rate and outcome following experimental subarachnoid hemorrhage. Stroke 2012; 43:227-32
  Hockel K, Schöller K, Trabold R, Nussberger J, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.111.626168)
• CO2 has no therapeutic effect on early microvasospasm following experimental subarachnoid hemorrhage. J Cereb Blood Flow Metab 2014; 34:e1-6
  Friedrich B, Kozniewska E, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1038/jcbfm.2014.96 Article information Open epub for CO₂ Has no Therapeutic Effect on Early Micro Vasospasm after Experimental Subarachnoid Hemorrhage Article Information PDF download for CO₂ Has no Therapeutic Effect on Early Micro Vasospasm after Experimental Subarachnoid Hemorrhage Open epub for CO₂ Has no Therapeutic Effect on Early Micro Vasospasm after Experimental Subarachnoid Hemorrhage)
• Nitric oxide inhalation reduces brain damage, prevents mortality, and improves neurological outcome after subarachnoid hemorrhage by resolving early pial microvasospasms. J Cereb Blood Flow Metab 2016, 36(12): 2096–2107
  Terpolilli N, Feiler S, Dienel A, Müller F, Thal S, Friedrich B, Schöller K, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1177/0271678X15605848)
• Acute changes in neurovascular reactivity after subarachnoid hemorrhage in vivo. J Cereb Blood Flow Metab 2017; 37(1):178-187
  Balbi M, Koide M, Schwarzmaier SM, Wellman GC, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1177/0271678X15621253)
• Inversion of neurovascular coupling after subarachnoid hemorrhage in vivo. J Cereb Blood Flow Metab 2017; 37(11): 3625-3634
  Balbi M, Koide K, Wellman G, Plesnila N
  (See online at https://doi.org/10.1177/0271678X16686595)
• Microvasospasms after Experimental Subarachnoid Hemorrhage Do Not Depend on Endothelin A Receptors. Stroke 2018; 49(3):693-699
  Liu H, Dienel A, Schöller K, Schwarzmaier SM, Nehrkorn K, Plesnila N, Terpolilli NA
  (See online at https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.117.020028)