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Kopftransplantation am Menschen: Das HEAVEN (head anastomosis venture)-Projekt

Der heutige Beitrag ist nichts für schwache Nerven! Was sich wie ein Auszug aus Mary Shelleys Roman "Frankenstein" oder "Der moderne Prometheus" anhört, könnte in Zukunft Realität werden: Die Erschaffung eines künstlichen Menschen.

Die Forschungsgruppe um Ren und Canavero hat Studien an Leichnamen durchgeführt, um die erste Transplantation eines menschlichen Kopfes auf einen anderen menschlichen Körper zu ermöglichen. Auf den ersten Blick scheint das grotesk. Wie im Jahr 1818 wird ein Großteil der Menschheit geteilter Meinung gegenüber dieses damals nur in der literarischen Welt verwirklichten Vorhabens sein. Wo sollte die Grenze gezogen werden? Sind solche wissenschaftlichen Arbeiten ethisch vertretbar?

Der moderne Frankenstein vor seiner Auferstehung?

Dr. Frankenstein hat als genialer, aber auch düsterer Wissenschaftler Grenzen überschritten um gottgleich zu sein. Wo wird uns unsere Neugierde hinführen? Wer wird die neu erschaffene Person sein? Mehr Kopfmensch oder mehr Bauchgefühl? Unser zweites Gehirn im Bauch besitzt immerhin 100 bis 200 Millionen Nervenzellen. Wie verkraftet der "neue" Mensch die neue Verbindung zwischen Psyche und Verdauungstrakt? Antwort auf diese Fragen gibt es noch nicht. Bei dem 2017 veröffentlichten Experiment handelt es sich nicht um eine normale Transplantation, sondern lediglich um einen operativen Versuch bei bereits verstorbenen Patienten (hirntoter Spender des Körpers). Es ist eine Art Übung für die Operation am lebendigen, menschlichen Kopf und seinen hirntoten Spenderkörper. Diese Thematik wird in den kommenden Beiträgen von unterschiedlichen Gesichtspunkten betrachtet. Die heutige Abhandlung konzentriert sich auf die Durchführung der Kopf-/Körpertransplantation. Nächste Woche treten die immunologischen Aspekte einer Kopf-/Körpertransplantation in den Fokus.1,2

GEMINI-Methode bringt die cephalosomatische Anastomose (CSA) voran

Im November 2017 wurde ein wissenschaftlicher Artikel mit dem Titel "First cephalosomatic anastomosis in a human model" veröffentlicht.3 Zuvor wurde noch nie eine cephalosomatische Anastomose am Menschen durchgeführt, da keine Verbindung zwischen dem Rückenmark des Körpers des Spenders und dem Kopf des Empfängers hergestellt werden konnte. Neuartige Forschungserfolge drängen dieses Problem nun in den Hintergrund. Mit der GEMINI-Methode (Rückemarksanastomose) ist eine präzise Trennung der Rückenmarksfasern möglich, um sie anschließend neu zu verbinden. Zur Erzeugung perfekter Schnittflächen wird ein ultrascharfes Messer eingesetzt. Die Fusion der Enden soll mittels PEG (Polyethylenglycol) erreicht werden.4,5 Doch wann ist die cephalosomatische Anastomose (CSA) indiziert und wie genau wird so sie korrekt durchgeführt?

CSA zum Greifen nah?

Menschen, die an einer unheilbaren peripheren neuromuskulären Erkrankung leiden, sind die therapeutische Zielgruppe der CSA. Im Jahr 1970 fand die erste CSA an einem Primaten statt. In diesem Experiment konnte lediglich die Blutzufuhr zwischen Kopf und Körper sichergestellt werden. Die Verbindung des Rückenmarks des Körpers mit dem Nervensystem des Kopfes blieb damals aus.

Hypothermie zur Erhaltung der Hirnfunktion

Die damals veröffentlichte Studie sollte zeigen, dass Hypothermie zur Erhaltung des Gehirns eingesetzt werden kann und dass die Hirnfunktion nach Wiedererwärmung nach Transplantation wieder einsetzt. Die Forschungsgruppe konnte nach Transplantation und Wiedererwärmung bestimmte Verhaltensmuster und Funktionen des Kopfes des Empfängers beobachten. Die bioelektrische Leitfähigkeit des Rückenmarks konnte zu dem Zeitpunkt nicht wiederhergestellt werden. Wissenschaftliche Arbeiten aus dem Jahr 2016 zeigen jedoch, das eine funktionelle Verbindung eines durchtrennten Rückenmarks möglich ist. Mit dem Wissen aus jahrelanger Forschungsarbeit hat sich die Gruppe von Wissenschaftlern aus China (Harbin Medical University) zum Ziel gesetzt, eine erfolgreiche CSA am Menschen durchzuführen. Das war ihnen bereits in Tiermodellen "gelungen". Nachfolgenden wird kurz beschrieben, wie der Kopf des Empfängers erfolgreich an den gesunden Körper eines hirntoten Spenders transplantiert wird. Nichts für schwache Nerven.3

Großes Ärzteteam und viel Zeit für eine CSA nötig

Bei der CSA muss alles genauestens koordiniert werden. Es sind mehrere spezialisierte Ärzte (Neurochirurgen, Gefäßchirurgen, orthopädische Chirurgen, Abdominalchirurgen und Herzchirurgen) und 18 Stunden Zeit notwendig, um den Eingriff erfolgreich durchführen zu können. Ein Ärzteteam ist für das anteriore und ein anderes für das posteriore Kompartiment des Halses zuständig. Zuvor musste evaluiert werden, welches technische System am geeignetsten ist für die Verbindung des Rückenmarks des Spenders mit dem Kopf des Empfängers. Die Funktion lebenswichtiger Hirnnerven muss durch korrekte Konservierung sichergestellt werden. Der Kopf des Empfängers sollte samt Larynx und Nervus laryngeus recurrens transplantiert werden.3

Chirurgischer Eingriff am anterioren Kompartiment des Halses

Der Körper des Spenders wird so platziert, dass sich der Nacken in einem gedehnten Zustand befindet. Dann wird ein transversaler zervikaler Schnitt 3 cm kaudal des Ringknorpels gesetzt. Anschließend erfolgt die Präparation des subkutanen Gewebes und des Platysmas. Die externen Jugularisvenen werden ligiert und durchtrennt. Das Flap aus Haut und subkutanen Gewebe wird nun nach superior umgeklappt. Nun liegen die Musculi sternocleidomastoidei frei, deren sternale und klavikuläre Enden durchtrennt und nach oben gerollt werden. Die mittlere Sehne des zweibäuchigen Musculus omohyoideus wird beidseits durchtrennt, um anschließend die Musculi sternohyoidei und sternothyroidei von deren Ansatzpunkt zu separieren. Die nun freigelegten Gefäße und Nervenstrukturen werden delikat präpariert, so dass der N. vagus und N. laryngeus recurrens mit dem Kopf gemeinsam im weiteren Verlauf vom Körper des Empfängers entfernt werden können. Im weiteren Schritt wird die Schilddrüse, die Trachea und der Ösophagus frei präpariert. Die Trachea und der Ösophagus werden in Höhe C5-C6 durchtrennt. Anschließend werden die zervikalen sympathischen Nervenstämme unterhalb des Ganglion cervicale superius durchtrennt. Nach Präparation weiterer Halsmuskeln ist nun die Sicht auf die durch das Foramen ziehenden Gefäß- und Nervenstrukturen möglich. Auf Höhe von C3 werden die Vertebralarterien ligiert und durchschnitten. Der dritte Wirbelkörper wird anschließend durchgesägt. Die Präparation des Körpers des Spenders unterscheidet sich nur in wenigen Schritten von dem oben beschriebenen operativen Vorgehen.3

Im nächsten Beitrag erfahren wir, wie der Eingriff am posterioren Kompartiment sowie eine suffiziente Anastomose durchgeführt wird. Besonderes Augenmerk liegt natürlich auch auf den immunologischen Folgen bzw. Hürden einer solchen Transplantation.6

Referenzen:
1.Canavero S. et al. (2013).HEAVEN: The head anastomosis venture Project outline for the first human head transplantation with spinal linkage (GEMINI). Surg Neurol Int. 2013; 4(Suppl 1): S335–S342. 
2. Ausman J. I. et al.(2018). Is it time to perform the first human head transplant? Comment on the CSA (cephalosomatic anastomosis) paper by Ren, Canavero, and colleagues. Surg Neurol Int. 2018; 9: 27. 
3. Ren X. P. et al. (2017). First cephalosomatic anastomosis in a human model. Surg Neurol Int. 2017;8:276.
4. Canavero S, Ren X. Houston, GEMINI has landed: Spinal cord fusion achieved. Surg Neurol Int. 2016;7(Suppl 24):S626–8. 
5. Canavero S, Ren X, Kim CY, Rosati E. Neurologic foundations of spinal cord fusion (GEMINI) Surgery. 2016;160:11–9.
6. Hardy M. A. et al. (2017). The immunologic considerations in human head transplantation. Int J Surg. 2017 May;41:196-202.