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Experimentelle Pneumologie

Neues Therapiekonzept

Das akute Lungenversagen (ARDS, acute respiratory distress syndrome) ist eine lebensbedrohliche Erkrankung auf dem Boden einer überschießenden Entzündungsreaktion. Trotz intensivmedizinischer Versorgung sterben 30 bis 40 Prozent der erkrankten Erwachsenen und etwa 20 Prozent der Kinder mit ARDS. Ein vom Cluster gefördertes Projekt erforscht diese lebensbedrohliche Erkrankung bei Neugeborenen und jungen Säuglingen in einem praxisnahen Setting. Die interdisziplinäre Arbeitsgruppe unter Leitung von Prof. Dr. Martin Krause untersucht neue Therapieansätze und will damit die Prognose erkrankter Neugeborener zukünftig verbessern.

„Ziel der Arbeiten war, die Lungenfunktion in der akuten exsudativen Phase zu verbessern und den Beginn der Lungenfibrose (Bindegewebsvermehrung) einzudämmen. Beides ist uns geglückt. Wir haben körpereigene Substanzen identifiziert, die entsprechend wirksam sind“, sagt Professor Martin Krause von der Klinik für Allgemeine Pädiatrie des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein am Campus Kiel. Es handelt sich dabei um Phosphatidyl-inositole sowie -glyzerole, die im körpereigenen Surfactant vorkommen. Surfactant ist eine emulgierende und oberflächenaktive Substanz, die die Lungenbläschen (Alveolen) von innen ausgekleidet. Sie reguliert die Oberflächenspannung der Alveolen und ermöglicht einen effektiven Gasaustausch. Ohne diesen Oberflächenfilm wäre die Atmung unmöglich.

Martin Krause
ist Oberarzt an der Klinik für Allgemeine Pädiatrie am UKSH Kiel.
Kooperationspartner: Prof. Dr. Stefan Schütze (Institut für Immunologie, Kiel), PD Dr. Andra Schromm (Immunbiophysik, Forschungszentrum Borstel), Prof. Dr. Heinz Fehrenbach (Experimentelle Pneumologie, Forschungszentrum Borstel), Prof. Dr. Sabine Fuchs (Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Experimentelle Traumatologie, Kiel), Dr. Markus Weckmann (Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, Lübeck).


Surfactant wird seit Jahren als Therapeutikum beim Atemnotsyndrom des Frühgeborenen eingesetzt, wirkt aber nur kurzfristig, wenn es infolge der Entzündungsreaktion rasch abgebaut wird. In einem Modell mit neugeborenen Ferkeln setzte die Arbeitsgruppe um den Oberarzt der Kinderintensivstation alternative Behandlungsmethoden ein und analysierte deren Effekte auf Parameter für Lungenfunktion, Lungenödem, Entzündung und Fibrosierung. „Wir haben ein kommerzielles Surfactant-Präparat benutzt und einige der darin vorkommenden Substanzen in überphysiologischen Konzentrationen angereichert, so wie es im Körper normalerweise nicht vorkommt.“ Um kurzfristige Effekte von langanhaltenden Effekten zu trennen, lief der klinische Teil der Studie über drei Tage mit maschineller Beatmung. Die Lungenschädigung erfolgte in drei Stufen (Lungenlavage, Lungenüberdehnung, Gabe von Entzündungssubstanzen in die Atemwege), denen jeweils eine Intervention folgte. Getestet wurden vier Interventionen mit angereichertem Surfactant. Da die Interventionssubstanzen direkt in die Atemwege appliziert wurden, konnten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der kooperienden Labore Effekte auf die Entzündungszellen der Atemwege von Effekten auf die Schleimhaut und auf das Lungengewebe unterscheiden. Krause: „Wir waren überrascht, wie sehr die Schleimhaut der Atemwege die Stoffwechselwege des Lungengewebes beeinflusst. So konnten wir mit einer ausschließlich lokalen Therapie Entzündungswege bis zur überschießenden Bindegewebsbildung positiv beeinflussen.“ In sehr unterschiedlicher Komplexität wurden entzündungsrelevante Ceramid- und NF-κB-Stoffwechselwege sowie die Matrix-Metalloproteinasen durch die körpereigenen Interventionssubstanzen beeinflusst. 

„Jede einzelne Interventionssubstanz hat ein unterschiedliches Wirkprofil, und das ermöglicht eine Individualisierung der Therapie.“ Denn auch die klinische Ausprägung des nARDS sei individuell sehr unterschiedlich, entsprechend könnte man die jeweils passende Behandlung wählen. „Wenn bei einem Neugeborenen zum Beispiel sehr viele Granulozyten aktiv sind und sehr viele Botenstoffe produzieren, wäre eine Intervention mit Dioleoyl-phosphatidylgyzerol angebracht. Wenn die Beatmungsmechanik im Laufe von mehreren Beatmungstagen schlechter wird, könnte man mit Substanzen eingreifen, die sich durch ihre antifibrotische Wirksamkeit auszeichnen, etwa dem Inositol-trisphosphat.“

NEONATALES AKUTES LUNGENVERSAGEN
Jede Lungenentzündung kann im weiteren Verlauf zum neonatalen akuten Lungenversagen (neonatal Acute Respiratory Distress Syndrome, nARDS), einer schweren und oft tödlich verlaufenden Erkrankung der Lunge, führen. Der Gasaustausch ist eingeschränkt und die Blutgase verändern sich. Typische Merkmale sind eine vermehrte Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge (Lungenödem), ein entzündliches Infiltrat sowie eine eingeschränkte Dehnbarkeit des Lungengewebes. Im weiteren Verlauf vermehrt sich das Bindegewebe (Fibrose) zwischen den Lungenbläschen und den umgebenden Blutgefäßen. Die abnehmende Elastizität des Lungengewebes und der Untergang von Alveolen (Gasaustauscheinheiten) verursacht die hohe Mortalität des nARDS.

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