Erkrankungen der extra- und intrakraniellen Gefäße, allen voran der A. carotis, sind eine der Hauptursachen für einen Schlaganfall. Die Frage nach ihrer Behandlung – konservativ, operativ oder endovaskulär – war Gegenstand zahlreicher großer Interventionsstudien, deren Ergebnisse in die klinische Behandlung implementiert wurden. Diese können dem heute bestehenden Anspruch einer an den individuellen Patienten/Patientin angepassten Therapie nur unzureichend gerecht werden und erfordern, insbesondere vor dem Hintergrund neuer medikamentöser Therapiestrategien und der stetigen Weiterentwicklung chirurgischer und endovaskulärer Verfahren, neue bzw. zusätzliche Parameter für die Wahl des optimalen Therapieverfahrens und Therapiezeitpunkts. Unsere Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Kenntnis des pathophysiologischen Zusammenhangs zwischen Gefäßerkrankung und drohendem Schlaganfall und das Ausmaß und die Dynamik des individuellen Ansprechens auf eine eingeleitete Prävention zwei Schlüsselparameter auf dem Weg zu einer individualisierten Therapie sein dürften (Abbildung 1) (ausgewählte Publikationen).

Wir suchen nach methodischen Verfahren, mit denen diese Parameter erfasst werden können und evaluieren diese in Beobachtungsstudien. Die vollständige Erfassung der Patientendaten wird durch die außerordentlich enge Zusammenarbeit unserer Arbeitsgruppe mit der Gefäßchirurgie, der Angiologie, der Herz-Thorax-Chirurgie und der Neuroradiologie des Magdeburger Universitätsklinikums ermöglicht. Bei der Planung derartiger Studien können wir auf die kompetente Unterstützung des Koordinierungszentrums für klinische Studien der Magdeburger Medizinischen Fakultät zurückgreifen, bei der Durchführung unterstützen uns Studienkoordinatorin und Dokumentationsassistentin unserer Klinik.

Neben der eigenen klinischen Forschung beteiligt sich unsere Arbeitsgruppe an klinischen, forscher-initiierten und Pharmaindustrie-gesponsorten Sekundärpräventions-Studien zum Schlaganfall. Eine Liste aktueller und kürzlich abgeschlossener Studien finden Sie hier.

Bis zur Etablierung der endovaskulären Thrombektomie lag der Fokus unserer klinischen Forschung darauf, die Bedeutung eines Verschlusses der A. carotis interna oder der A. cerebri media als Prädiktor für das neurologische Defizit und das funktionelle Outcome nachzuweisen. Seit der Implementierung der endovaskulären Thrombektomie als zweiter Akuttherapie des Schlaganfalls stellt sich die Frage, welches Vorgehen bei der Rekanalisation im individuellen Patientenfall das bestmögliche funktionelle Outcome erreichen lässt. Wir gehen hierbei von der Hypothese aus, dass sich Rekanalisation und medikamentöse Begleit-/Folgetherapien an der zum Behandlungszeitpunkt jeweils primär vorliegenden Pathophysiologie des aktuellen ischämischen Prozesses orientieren müssen (ausgewählte Publikationen). Gemeinsam mit der Neuroradiologie und der Gefäßchirurgie suchen wir nach „Markern“ und nach modifizierbaren Parametern, die es uns erlauben, die Akuttherapien und insbesondere chirurgische und endovaskuläre Rekanalisationsmaßnahmen individuell pathophysiologisch zu indizieren und diese zu evaluieren.

Neben der eigenen klinischen Forschung beteiligt sich unsere Arbeitsgruppe an klinischen, forscher-initiierten und Pharmaindustrie-gesponsorten Studien zur Schlaganfall-Akuttherapie. Eine Liste aktueller und kürzlich abgeschlossener Studien finden Sie hier.

Infolge der Hirnplastizität können Bewegungseinschränkungen nach einem Schlaganfall durch eine intensive Physio- und Ergotherapie rehabilitiert werden. Zum Wiedererlernen müssen die Motoneurone von gesunden Hirnarealen angesteuert oder die Neurone der Penumbra um den Infarktkern durch Gebrauch so stimuliert werden, dass sie die Funktion der untergegangenen Neurone übernehmen. Wir untersuchen, ob dieser Prozess mittels eines „Brain Computer Interface“ (BCI) unterstützt werden kann. Beim physiotherapeutischen Trainieren einer Bewegung wird ein EEG abgeleitet. Das BCI „lernt“ dabei, die EEG-Signale zu differenzieren (Versuchs-/Ruhephase). Bei späteren Physiotherapien visualisiert das BCI die EEG-Signale beim z.B. intendierten Armhebeversuch mittels eines virtuellen Arms auf einem Display und gibt dem Patienten/der Patientin ein Feedback seiner/ihrer adäquaten Hirnaktivität („Arm wird gehoben“). Wir versprechen uns damit, dass insbesondere von einer sehr schweren Parese oder einer Plegie Betroffene hiervon profitieren, da diese durch die fehlende eigene Armbewegung kein Feedback erhalten können.

Die unzureichende Umsetzung von wissenschaftlichen Erkenntnissen in der Patientenversorgung bzw. unzureichende Fortführung von in der Klinik initiierten Therapien im poststationären Rehabilitations- und ambulanten Bereich können Behandlungserfolge erschweren. Wir untersuchen Ausmaß und Zeitverlauf derartiger Schnittstellenprobleme zwischen uns und unseren regionalen Zuweisern und Nachbehandlern. Ziel ist die Erkennung derartiger lokaler bzw. regionaler Widrigkeiten und deren Gründe sowie das Aufzeigen und Umsetzen von Lösungsvorschlägen. Aktuelle Themen sind die sekundärpräventive Einstellung von Patienten/Patientinnen mit einem Vorhofflimmern als Schlaganfallursache auf ein direktes orales Antikoagulanz (DOAK) und die Organisation der Zuweisung von Patienten/Patientinnen mit einem akuten Schlaganfall zur endovaskulären Thrombektomie (ausgewählte Publikationen).

Unsere Grundlagenforschung thematisiert immunologische Prozesse, die nach einer zerebralen Ischämie angestoßen werden. Der Einfluss von Immunreaktionen auf das neuronale Überleben (und den Patienten-Outcome) nach einem Schlaganfall wird kontrovers diskutiert. Während im Tiermodell eine Modifizierung der Immunzellfunktionen den Verlauf eines experimentell gesetzten Schlaganfalls positiv beeinflussen kann, konnte dies beim Menschen bisher nicht reproduziert werden.

Ein besseres Verständnis der Dynamik immunologischer Prozesse nach einer neuronalen Ischämie, dem Fokus unserer Forschung, könnte hierfür entscheidend sein. Wir adressieren diese Dynamik durch verschiedene Methoden des Live-cell-Imaging, sowohl in vitro als auch in vivo, und fokussieren uns insbesondere auf die an der Immunreaktion innerhalb der ersten Stunde(n) nach Beginn der Ischämie beteiligten Hirnzellen - ortständige Mikroglia und die früh (innerhalb von Stunden) infiltrierenden neutrophilen Granulozyten (PMN) (ausgewählte Publikationen).

Im Gegensatz zu früheren Arbeiten gelang es uns neuroprotektive Eigenschaften der Mikroglia nach Ischämie in In-vitro-Experimenten nachzuweisen (REF). Die Mikroglia sind in der Zellkultur (organotypische hippokampale Schnittkulturen) in der Lage, durch physischen Kontakt Neurone vor dem Zelltod infolge Sauerstoff- und Glukosemangel zu schützen. Im Gegensatz dazu ist eine Infiltration von PMN im gleichen Modell stark neurotoxisch (REF). Additiv zeigen Mikroglia eine weitere neuroprotektive Eigenschaft, indem PMN effektiv phagozytiert werden und damit die Neurotoxizität reduziert wird (REF). Durch die intravitale Mikroskopie (2-Photonen-Mikroskopie) in der Maus konnten wir in vivo die mikrogliale Aktivierung im Bereich der Ischämie, die Infiltration der PMN und die Reaktion der Mikroglia auf die infiltrierenden PMN mit einer „Jagd“ auf PMN durch mikrogliale Fortsätze unmittelbar beobachten und damit die Ergebnisse aus den In-vitro-Experimenten bestätigen (Abbildung 2).

Unsere Beobachtungen lassen daher eine neuroprotektive Wirkung der Mikroglia und eine neurotoxische Wirkung der neutrophilen Granulozyten vermuten. Daraus wiederum folgt, dass die Inhibierung einer PMN-Infiltration bei einer zerebralen Ischämie eine therapeutische Option sein könnte. So blockierte die intravenöse Applikation des Antikörpers antiCD49d erfolgreich die Adhäsion der PMN an den Gefäßwänden im Areal der Ischämie, führte zu einer geringeren PMN-Infiltration und einer Reduktion der Infarktgröße (Abbildung 3).

Die Einwanderung von PMN scheint darüber hinaus auch die Mikrozirkulation (auf Kapillarebene) ungünstig zu beeinflussen. So konnten wir beobachten, dass PMN über einen längeren Zeitraum (> 10 min) Kapillaren „verstopften“ und somit zu einer Unterversorgung der im Kapillarbett liegenden Neuronen beitragen. Dieses Phänomen trat in dieser Ausprägung ausschließlich in der geschädigten Hemisphäre auf (Abbildung 4).