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Das HEAVEN-Projekt - Kopftransplantation und Immunsystem

Im Beitrag von letzter Woche haben wir uns mit einem wissenschaftlichen Artikel der Forschungsgruppe um Ren und Canavero auseinandergesetzt, der in seinen Grundzügen an Mary Shelleys Roman "Frankenstein" oder "Der moderne Prometheus" erinnert. Wie weit sind wir davon entfernt, einen künstlichen Menschen zu erschaffen? Wo sind die Grenzen?

Die GEMINI-Methode hat die cephalosomatische Anastomose um einiges vorangebracht. Durch präzise Trennung der Rückenmarksfasern hat die Rückenmarksanastomose Fortschritte gemacht. Funktionell am Ziel angekommen ist die Methode noch lange nicht. Aus immunologischer Sicht gibt es auch noch einige Problempunkte einer solchen Kopf- oder Körpertransplantation.

Der chirurgische Eingriff am posterioren Kompartiment des Halses

Letzte Woche haben wir erfahren, wie der chirurgische Eingriff bei Spender und Empfänger am anterioren Kompartiment erfolgt. Heute folgt der Eingriff am posterioren Kompartiment. Zunächst werden Rezipient und Donor in die Bauchlage versetzt. So gelangt der Operateur einfacher an die Zielstrukturen. Dem folgt eine longitudinale Inzision entlang der Mittellinie bis hin zum Dornfortsatz. Von dort aus wird der Schnitt transversal bis zum anterioren Hautschnitt erweitert. Anschließend wird der obere Teil des Musculus trapezius durchtrennt und von seinen Ansatzpunkten gelöst. Ähnlich wird mit den Musculi semispinalis capitis, cervicis, splenius capitis, longissimus capitis und levator scapulae verfahren. Dem Ganzen folgen eine Laminektomie der Wirbel C2-5 und eine Stabilisierung mit Schrauben. Nun wird die Dura longitudinal und tranversal eröffnet bei gleichzeitiger Koagulation der Gefäße. Das Rückenmark wird mit einer äußerst scharfen Diamantklinge auf Höhe C4 und C2 durchtrennt. Es folgt die Anastomose.1 So weit, so gut. Doch mit welchen immunologischen Komplikationen ist zu rechnen, wenn die Operation in Zukunft in vivo erfolgen sollte?

Was kann aus immunologischer Sicht schiefgehen?

Durch eine Graft-versus-Host-Krankheit kann es zu einer Abstoßung des Kopfes durch den Körper kommen oder – auch wenn es eher unwahrscheinlich ist – andersherum. Die technische Umsetzung dieser Operation ist extrem schwierig und sie geht mit einem hohen Risiko für immunologisch bedingte Komplikationen einher. Bisher ist es auch noch nicht möglich, das durchtrennte Rückenmark rasch wieder zusammenwachsen zu lassen.2,3

Hypothermie hemmt das Immunsystem

Durch Hypothermie wurde ja im zitierten wissenschaftlichen Artikel versucht, das Immunsystem in Schach zu halten. So wollte die Forschungsgruppe die wichtigste anatomische Struktur bei der Kopftransplantation schützen: Das Gehirn. Im Rattenmodell zeigte sich bereits vor 4 Jahren, dass durch Hypothermie eine Reduktion des Gewebeverlustes nach Apoplex um rund 50% möglich ist. Das rührt daher, dass durch die Hypothermie die Entzündungsreaktion abgedämpft werden kann. Im Tierversuch konnte gezeigt werden, dass die Hypothermie die Migration der Leukozyten in das zerstörte Hirngewebe hemmt. Durch die Hypothermie konnte ebenfalls eine Reduktion der T-, B- und CD4-Zellen sowie der Monozyten/Makrophagen erreicht werden. Gleichzeitig reduziert die Hypothermie auch die Myeloperoxidase- und CD68-Expression. Die Myeloperoxidase wird von neutrophilen Granulozyten sezerniert und spielt eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Entzündungsprozessen.4

Es ist ja schon länger bekannt, dass die Hypothermie mit einer verminderten Ausschüttung pro-inflammatorischer Faktoren nach Trauma oder operativen Eingriff einhergeht. Ein Nachteil ist, dass die Hypothermie das Risiko einer postoperativen Infektion durch eine Überexpression anti-inflammatorischer Zytokine ansteigen lässt.5,6,7

Nächste Woche geht es weiter mit einem Thema aus der Transplantationsimmunologie. Der Fokus liegt ganz bei dem Immunprivileg der Hornhaut.

Referenzen:
1. Ren X. P. et al. (2017). First cephalosomatic anastomosis in a human model. Surg Neurol Int. 2017;8:276.
2. Hardy M. A. et al. (2017). The immunologic considerations in human head transplantation. Int J Surg. 2017 May;41:196-202. 
3. Saleh H. M. et al. (2017). Considerations regarding human head transplantation: A commentary. International Journey of Surgery. Vol. 41, pages 205-206.
4. Gu L. J. et al. (2014). Moderate hypothermia inhibits brain inflammation and attenuates stroke-induced immunodepression in rats. CNS Neuroscience Ther. 2014 Jan;20(1):67-75.
5. Hildebrand F. et al. (2005). Impact of hypothermia on the immunologic response after trauma and elective surgery. Surg Technol Int. 2005;14:41-50.
6. Beilin B. et al. (1998). Effects of mild perioperative hypothermia on cellular immune responses. Anaesthesiology. 1998 Nov;89(5):1133-40.
7. Qadan M. et al. (2009). Hypothermia and surgery: immunologic mechanisms for current practice. Ann Surg. 2009 Jul;250(1):134-40.