Cortical spreading ischaemia in hypoxia and global ischaemia
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Neuere Studien belegen eine hohe Frequenz von Spreading Depolarizations bei Patienten mit aneurysmatischer Subarachnoidalblutung, verzögerter zerebraler Ischämie nach Subarachnoidalblutung, malignem ischämischen Schlaganfall, spontaner intrazerebraler Blutung und Schädel-Hirn-Trauma. Spreading Depolarization führt in der grauen Substanz zum zytotoxischen Ödem. Langandauernde Spreading Depolarizations leiten im Tierexperiment Kaskaden ein, die zum Zelltod führen. Spreading Depolarization induziert Tonusänderungen in den zerebralen Widerstandsgefäßen, die entweder eine transiente Hyperperfusion (physiologische hämodynamlsche Antwort) in gesundem Gewebe oder eine starke Hypoperfusion (inverse hämodynamlsche Antwort = Spreading Ischemia) in metabolisch gefährdetem Gewebe nach sich ziehen. Als Folge einer Spreading Ischemia verlängert sich die Spreading Depolarization massiv und kann so erst ihre volle schädigende Wirkung entfalten. In der letzten unserer Arbeiten konnten wir aber auch feststellen, dass Spreading Depolarizations bei gleicher Dauer eine erheblich stärkere schädigende Potenz besitzen, wenn die Perfusion erniedrigt ist. Neben der Dauer der Spreading Depolarization spielen daher noch weitere Downstream-Effekte der Perfusionsminderung eine Rolle in der Schadensentstehung. Zusätzlich zu Mechanismen von Spreading Depolarization und Spreading Ischemia konnten wir im vorliegenden Projekt vor allem die Relevanz der Spreading Ischemia für den Menschen nachweisen, indem wir dieses Phänomen bei Patienten mit aneurysmatischer Subarachnoidalblutung direkt mittels neuer Optoelektrodentechnologie nachwiesen. Therapien, die Spreading Depolarization verkürzen oder die pathologische, inverse neurovaskuläre Kopplung an Spreading Depolarization aufheben, könnten eine interessante Option bei der Behandlung von Erkrankungen des Energiestoffwechsels im zentralen Nervensystem darstellen. Zukünftige Studien werden daher darauf abzielen, die Mechanismen der Spreading Ischemia noch besser zu verstehen und klinisch herauszufinden, in welchen Situationen Spreading Ischemia genau auftritt und wann sie ausgeprägt genug ist, zu einer Verschlechterung des klinischen Ergebnisses zu führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2008) Nitric oxide modulates spreading depolarization threshold in human and rodent cortex. Stroke 39:1292-1299
Petzold GC, Haack S, von Bohlen und Halbach O, Priller J, Lehmann T-N, Heinemann U, Dirnagl U, Dreier JP
- (2009) Cortical spreading ischaemia is a novel process involved in ischaemic damage in patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage. Brain 132:1866-1881
Dreier JP, Major S, Manning A, Woitzik J, Drenckhahn C, Steinbrink J, Tolias C, Oliveira-Ferreira Al, Fabricius M, Hartings JA, Vajkoczy P, Lauritzen M, Dirnagl U, Bohner G, Strong AJ
- (2009) Recovery of slow potentials in AC-coupled electrocorticography: application to spreading depolarizations in rat and human cerebral cortex. J Neurophysiol 102:2563-2575
Hartings JA, Watanabe T, Dreier JP, Major S, Vendelbo L, Fabricius M
- (2010) Recurrent spreading depolarizations after SAH decrease oxygen availability in human cerebral cortex. Ann Neurol 67: 607-617
Bosche B, Graf R, Ernestus RI, Dohmen C, Reithmeier T, Brinker G, Strong AJ, Dreier JP, Woitzik J
- (2010) Report of selective cortical infarcts in the primate clot model of vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery 67:721-728; discussion 728-729
Schatio B, Dreier JP, Gläsker S, Fathi A-R, Moncrief T, Oldfield EH, Vortmeyer AO, Pluta RM
- (2010) Spreading depolarizations cycle around and enlarge focal ischemic brain lesions. Brain 133:1994-2006
Nakamura H, Strong AJ, Dohmen C, Sakowitz OW, Vollmar S. Sué M, Kracht L, Hashemi P, Bhatia R, Yoshimine T, Dreier JP, Dunn AK, Graf R
- (2011) The gamut of blood flow responses coupled to spreading depolarization in rat and human brain: from hyperemia to prolonged ischemia. Acta Neurochir (Wien) 110:119-24
Offenhauser N, Windmüller O, Strong AJ, Fuhr S, Dreier JP
- (2011) The role of spreading depression, spreading depolarization and spreading ischemia in neurological disease. Nat Med 17:439-447
Dreier JP
