Milde und moderate Hypothermie als neues Therapiekonzept in der Behandlung der zerebralen Ischämie und des Schädel-Hirn-Traumas - Pathophysiologische Grundlagen

Zusammenfassung

Eine therapeutische Hypothermie wird im Rahmen neuroprotektiver Interventionen in die folgenden Temperaturbereiche eingeteilt: milde (36 - 34°C), moderate (33 - 29°C), tiefe (28 - 17°C) oder profunde (16 - 4°C) Hypothermie. Die Hypothermie reduziert den Struktur- und Funktionsstoffwechsel des zentralen Nervensystems. Der Zusammenhang zwischen zerebralem Stoffwechsel und Temperatur wird durch den Temperaturkoeffizienten Q₁₀ beschrieben. Hierunter versteht man das Verhältnis zweier Stoffwechselraten bei einer Temperaturdifferenz von 10°C. Mit sinkender Körpertemperatur wird auch die Hirndurchblutung reduziert. Neben der Suppression des Hirnstoffwechsels sind folgende Faktoren an der verminderten Hirndurchblutung beteiligt: Reduktion von Herzminutenvolumen und arteriellem Blutdruck unter pH-stat-Management; Zunahme von zerebralem Gefäßwiderstand, Hämatokrit und Plasmaviskosität. Eine milde oder moderate Hypothermie vor und während ischämischer Insulte reduziert den histopathologischen Zellschaden und verbessert die neuronale Funktion. Hypothermie nach zerebraler Ischämie verbessert die Prognose nach fokalen Insulten; nach globaler Ischämie wird das Auftreten struktureller Veränderungen lediglich verzögert. Nach einem ischämischen Insult scheint eine milde Hypothermie im Vergleich zur moderaten Hypothermie effektiver zu sein, während die tiefe Hypothermie die Prognose verschlechtert. Das Konzept einer Hirnprotektion gegenüber hypoxisch/ischämischen Ereignissen scheint auf folgenden Mechanismen zu basieren: Prävention der postischämischen Perfusionsstörungen, Reduktion des funktionellen und basalen Metabolismus, Reduktion der Laktatazidose und der Ödembildung, verminderte Freisetzung exzitatorischer Neurotransmitter, Prävention des CA⁺⁺- und Na⁺-Einstroms, Lipidperoxidaseinhibition sowie reduzierte Bildung freier Radikale, Stimulation von Reparaturgenen. Folgende Nebenwirkungen treten mit abnehmender Körpertemperatur auf: Myokardischämie, Herzrhythmusstörungen und Reduktion des Herzminutenvolumens, Störungen der zellulären und plasmatischen Gerinnung, Suppression metabolischer und immunologischer Prozesse.

Summary

Hypothermia protects the brain and other vital organs during periods of ischaemia. We differentiate between mild (36 - 34°C), moderate (33 - 29°C), deep (28 - 17°C) and profund (16 - 4°C) hypothermia. During hypothermia, cerebral metabolic rate and cerebral blood flow decrease dependent on temperature. The relation between temperature and cerebral metabolism is expressed by the temperature coeffizient Q₁₀, which is the ratio between two metabolic rates separated by 10°C. The following factors contribute to decreases in cerebral blood flow seen during hypothermia: cerebral metabolic depression, decreases in cardiac output, and decreases in arterial blood pressure with pH-stat management, increases in hematocrit and in blood viscosity. Mild or moderate hypothermia reduces histopathological damage and neurological deficits if started before and during cerebral ischaemia. Hypothermia may also improve neurologic outcome if initiated following focal cerebral ischaemia, but is less effective after global ischaemic insults. Mild hypothermia appears to be safer and more effective compared to moderate hypothermia. In most instances, deep hypothermia renders neurologic outcome worse, which is most likely related to the generation of toxic metabolites and inadequate myocardial function during rewarming. The neuroprotective effects of hypothermia are related to several mechanisms along the ischaemic cascade: prevention of postischaemic hypoperfusion, reduction of functional and basal metabolism, decreased accumulation of lactic acid and oedema formation, inhibition of excitatory neurotransmitter release, prevention of Ca⁺⁺- and Na⁺-influx, inhibition of lipid peroxidase activity, and free radical formation, stimulation of regenerative immediate early genes. The side effects of hypothermia include myocardial ischaemia, cardiac arrhythmias, decreased left ventricular contractility, coagulation abnormalities, and suppression of metabolic and immunological processes.

Schlüsselwörter:

Milde Hypothermie - Zerebrale Ischämie -Schädel-Hirn-Trauma

Key words:

Mild hypothermia - Cerebral ischemia - head injury