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Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen unter Leitung von Grégoire Courtine an der EPFL und dem CHUV sowie Aaron Phillips an der University of Calgary hat eine Behandlung entwickelt, die das Leben von Patientinnen mit einer Rückenmarksverletzung drastisch verbessern kann.
«Eine ernste und unterschätzte Folge dieser Verletzungen ist ein instabiler Blutdruck, der verheerende Folgen haben kann, die die Lebensqualität einschränken und lebensbedrohlich sind. Leider gibt es keine wirksamen Therapien für instabilen Blutdruck nach Rückenmarksverletzungen», sagt Dr. Aaron Phillips, Co-Hauptautor der Studie. «Wir haben die erste Plattform geschaffen, um die Mechanismen zu verstehen, die der Blutdruckinstabilität nach einer Rückenmarksverletzung zugrunde liegen.»
Ihre Ergebnisse, die heute in Nature veröffentlicht wurden, bauen auf Forschungen auf, die bereits mehreren querschnittsgelähmten Personen durch epidurale Elektrostimulation (EES) wieder das Gehen ermöglicht haben. Doch anstatt auf die Region des Rückenmarks abzuzielen, die Beinbewegungen erzeugt, verabreichten die Forschenden die EES in der Region, die die neuronalen Schaltkreise enthält, die den Blutdruck regulieren. Darüber hinaus passten sie das Stimulationsprotokoll in Echtzeit an, basierend auf den Messungen eines Blutdruckmonitors, der in eine Arterie implantiert wurde. Der Monitor misst kontinuierlich den Blutdruck und passt die Anweisungen an, die an einen Herzschrittmacher gesendet werden, der wiederum elektrische Impulse über das Rückenmark abgibt. Die Stimulation ist biomimetrisch, da sie die natürliche Aktivierung des hämodynamischen Systems des Körpers rekapituliert. «Die Stimulation kompensiert die unterbrochene Kommunikationslinie zwischen dem zentralen Nervensystem und dem sympathischen Nervensystem des Patienten», sagt Courtine.
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Das Forschungsteam testete seine Methode zunächst in präklinischen Nagetier- und nichtmenschlichen Primatenmodellen, um die Mechanismen zu verstehen, die die Blutdruckmodulation nach einer Rückenmarksverletzung stören, und um herauszufinden, wo und wie die Stimulationsmuster angewendet werden müssen, um die gewünschten hämodynamischen Reaktionen zu erzielen. Jocelyne Bloch, die Neurochirurgin, die zusammen mit Courtine das NeuroRestore-Forschungszentrum leitet und die chirurgischen Implantate durchführte, war überrascht, wie schnell das Stimulationsprotokoll funktionierte: «Es war beeindruckend zu sehen, wie der Blutdruck sofort nach der Stimulation auf das Zielniveau anstieg», sagt sie.
Nach diesen ersten Tests probierten die Wissenschaftlerinnen ihre Methode an einem menschlichen Patienten aus.
«Ich litt täglich unter niedrigem Blutdruck, vor allem morgens und abends», sagt der 38-jährige Richi, «aber seit ich das Implantat habe, kommt das viel seltener vor – vielleicht einmal alle paar Wochen.» Richi, selbst Chirurg, konnte nach einem Sportunfall alle vier Gliedmassen nicht mehr benutzen: «Diese täglichen Blutdruckabfälle waren eine echte Belastung. Sie störten auch mein Sehvermögen und hinderten mich daran, selbst einfache Alltagsaufgaben zu erledigen. Die Elektrostimulationsbehandlung brachte eine enorme Erleichterung – viel effektiver als Medikamente.»
Einer der Ärzte, die mit Richi arbeiten, Dr. Sean Dukelow, sagt: «Seitdem er dieses System verwendet, konnte Richi alle Medikamente, die er zur Bewältigung der Blutdruckinstabilität einnahm, vollständig absetzen. Das war transformativ und kann langfristig Richis Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen reduzieren.»
Das Team will seine Forschung dank eines grossen Zuschusses der US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) fortsetzen. Gleichzeitig wird Onward (ehemals GTX Medical) – ein Startup mit Sitz im EPFL Innovation Park und in den Niederlanden – klinische Geräte entwickeln und vermarkten, die auf den Forschungsergebnissen des Teams basieren.