Die versteckten Langzeitrisiken einer Operation: „Es macht den Menschen das Gehirn schwer“ | Neurowissenschaft

ichm Jahr 2004 bereitete Mario Cibelli einen 75-jährigen Patienten auf eine große Herzoperation vor, als die Tochter des Patienten um ein kurzes Wort bat. „Sie erklärte mir, wie besorgt sie über die Operation war“, sagt Cibelli, Fachärztin für Anästhesie und Intensivmedizin an den Universitätskliniken Birmingham. „Ich sagte: ‚Sehen Sie, alle machen sich Sorgen wegen einer Herzoperation, sie ist mit Risiken verbunden, aber normalerweise profitieren die Menschen davon.’ Und dann erzählte sie mir, dass sich ihr Vater vor zwei Jahren einer Herzoperation unterzogen hatte und er sich dramatisch verändert hatte.“

Cibelli hörte zu, als die Frau beschrieb, wie ihr Vater, ein ehemaliger Physikprofessor, nach der ersten Operation Anzeichen eines erheblichen kognitiven Rückgangs gezeigt hatte. Einst ein begeisterter Schachspieler, war er jetzt nicht mehr in der Lage, das Spiel zu spielen, und hatte Mühe, auch nur einfache Kreuzworträtsel zu lösen.

Für Cibelli war es das erste Mal, dass er mit der sogenannten postoperativen kognitiven Dysfunktion (POCD) konfrontiert wurde – kognitiven Problemen im Zusammenhang mit Operationen, die lange nach Abklingen der Wirkung von Anästhetika bestehen bleiben. „Ich habe einige Artikel zu diesem Thema veröffentlicht“, sagt er. „Und die Leute fingen an, meine E-Mail-Adresse zu finden und sagten, ihr Vater oder ihre Mutter hätten sich nach einer Operation in der Vergangenheit stark verändert. Da wurde mir langsam klar, dass das kein Einzelfall war.“

Wir wissen schon lange, dass Operationen versteckte Folgen für das Gehirn haben können. Bereits 1887 wurde die Britisches medizinisches Journal veröffentlichte eine Arbeit, in der Fälle von Delirium nach einer Operation mit Anästhesie beschrieben wurden. Ein Jahrhundert später begannen Wissenschaftler in den 1980er Jahren, Fälle von älteren Patienten zu untersuchen, die nach einer Herzoperation einen Rückgang des Gedächtnisses und der Konzentration gezeigt hatten, aber erst in jüngerer Zeit wurde dies als Risikofaktor für alle über 65-Jährigen deutlich die sich einer Operation unterziehen, insbesondere unter tiefer Sedierung.

In den letzten 20 Jahren haben Studien gezeigt, dass POCD-Symptome alles beeinflussen können, vom Gedächtnis bis zur Aufmerksamkeit, dem Urteilsvermögen und der Wahrnehmung, und Menschen mit bereits bestehenden Gesundheitsproblemen sind besonders gefährdet. Eine Umfrage unter Patienten, die operiert wurden, um Hüftfrakturen zu reparieren, ergab, dass diejenigen, die an POCD erkrankten, eine schlechtere Fähigkeit hatten, sozial zu funktionieren und normale Aktivitäten wie Schreiben, Geld verwalten oder sich an Listen zu erinnern, mit spürbaren Auswirkungen auf ihr tägliches Leben.

Derzeit deuten Schätzungen darauf hin, dass die Gesamtinzidenz von POCD bei älteren Patienten bis zu 50–80 % bei der Entlassung, 20–50 % sechs Wochen und 10–30 % sechs Monate nach der Operation betragen kann. Angesichts der Tatsache, dass der NHS jedes Jahr etwa 5,1 Millionen Operationen durchführt, von denen eine unverhältnismäßig viele bei über 65-Jährigen sind, sagt Cibelli, dass eine beträchtliche Anzahl von Patienten mit dauerhaften Beeinträchtigungen zurückbleibt.

Postoperative kognitive Dysfunktion kann sowohl jüngere als auch ältere Patienten betreffen.
Postoperative kognitive Dysfunktion kann sowohl jüngere als auch ältere Patienten betreffen. Foto: Jan Hakan Dahlstrom/Getty Images

In den letzten Jahren hat POCD die Aufmerksamkeit von Alzheimer-Forschern auf sich gezogen, die neugierig waren zu sehen, ob es in einigen Fällen den Rückgang zur Demenz beschleunigen kann. Jenny Barnett, Geschäftsführerin von Monument Therapeutics, einem in Cambridge ansässigen Biotech-Startup, das neue Therapien in der Neurologie entwickelt, sagt, dass Menschen, die bereits zugrunde liegende Beeinträchtigungen der Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsfähigkeiten haben, besonders anfällig für POCD sind und dies vorher als Risikofaktor betrachtet werden muss bedeutende Operationen.

„Viele von uns haben die Erfahrung gemacht, dass Oma sich die Hüfte gebrochen hat, ins Krankenhaus gegangen ist und dann, wenn sie wieder rauskommt, kognitiv nicht mehr dieselbe ist und nicht mehr in der Lage ist, unabhängig zu leben“, sagt Barnett. “Ich denke, das ist etwas, das bei vielen Menschen Anklang findet.”

Aber was genau POCD verursacht, bleibt ein Rätsel. Einige zeigen mit dem Finger auf Anästhetika – bestimmte Tierstudien haben ergeben, dass Inhalationsanästhetika, die am häufigsten verwendete Form der Vollnarkose, eine Verschlechterung des cholinergen Systems im Gehirn verursachen können, das am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist – aber es hat sich als schwierig erwiesen Studieren Sie dies am Menschen.

Stattdessen weisen viele Wissenschaftler auf die Möglichkeit hin, dass diese Symptome durch die Reaktion des Körpers auf die Operation selbst entstehen. Große Operationen entfesseln einen Feuersturm von Entzündungen als Reaktion auf die akuten Gewebeschäden, die die Blut-Hirn-Schranke überwinden können. Da das Gehirn die größte Dichte an Entzündungsrezeptoren im Körper enthält, ist es besonders anfällig für die Auswirkungen von Entzündungen, die empfindliche Regionen schädigen können. Einige Bildgebungsscans des Gehirns haben ergeben, dass der Hippocampus – eine komplexe und anfällige Struktur, die eine Schlüsselrolle für das Gedächtnis spielt – bei Patienten mit POCD ein reduziertes Volumen aufweist.

All diese neuen Erkenntnisse könnten zu Veränderungen in der medizinischen Praxis führen. Es wird bereits an Möglichkeiten geforscht, Risikopatienten vor Operationen zu identifizieren, mit der Idee, anstelle einer Vollnarkose möglicherweise eine Regionalanästhesie einzusetzen.

Aber nicht nur ältere, gebrechliche Patienten sind am stärksten von POCD bedroht. Dasselbe gilt für die ganz Jungen, in deutlich anderer Weise.

Können Anästhetika Verhaltensprobleme bei Kindern verursachen?

Als pädiatrischer Anästhesist an der Mayo-Klinik in Minnesota versuchte David Warner, die möglichen Ursachen einer Vielzahl von Verhaltensproblemen bei Kindern zu verstehen. Er begann sich zu fragen, ob Operationen und Anästhesie das zerbrechliche Gehirn kleiner Kinder beeinträchtigen könnten.

„Ich gehe morgens ins Krankenhaus und kümmere mich um Kinder während der Operation, und sie wachen auf und gehen nachts nach Hause, und es scheint ihnen gut zu gehen“, sagt er. „Deshalb sind wir lange Zeit davon ausgegangen, dass die Anästhesie sehr vorübergehend ist, und wenn sie nachlässt, ist sie weg. Das stimmt wahrscheinlich nicht.“

Der Grund, warum Warner sich Sorgen über Anästhetika machte, liegt darin, dass in Studien an Affen die Exposition gegenüber Anästhetika im Säuglingsalter zu veränderten Verhaltensweisen wie einer erhöhten emotionalen Reaktion auf Bedrohungen und einer Beeinträchtigung des Lernens und der Gedächtnisbildung geführt hat. Allerdings ist es schwierig, diese Veränderungen auf den Menschen zu übertragen, bei dem die kindliche Entwicklung weitaus komplexer ist als bei unseren nächsten Verwandten.

2018 beschloss Warner, seine Theorien auf die Probe zu stellen. Er führte eine Studie an 1.000 Kindern in Minnesota durch und verglich drei Gruppen: Kinder, die vor dem Alter von drei Jahren keiner Anästhesie ausgesetzt waren; Kinder mit einmaliger Exposition; und Kinder, die Mehrfachbelichtungen hatten.

„Grundsätzlich haben wir festgestellt, dass Kinder, die mehrfach einer Anästhesie ausgesetzt waren, diese Probleme mit ihrer Feinmotorik hatten und häufiger über Verhaltensprobleme berichteten“, sagt er.

Andere Untersuchungen haben auch einen Zusammenhang zwischen mehrfacher Exposition gegenüber Anästhetika vor dem dritten Lebensjahr und kognitiven, Gedächtnis-, Hörverständnis- und Sprachdefiziten gefunden. Weitere Studien haben Korrelationen zwischen mehrfacher Exposition gegenüber Anästhetika und Kindern gefunden, bei denen später eine Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) diagnostiziert wurde.

Bisher war es für Wissenschaftler jedoch schwierig, einen direkten ursächlichen Zusammenhang zwischen Anästhetika und Schäden am sich entwickelnden Gehirn nachzuweisen. 2019 wurde eine Studie in der Lanzette wies darauf hin, dass es alternative Erklärungen geben könnte. Kinder, die in jungen Jahren mehrfach operiert werden müssen, können aufgrund der Verletzungen oder Erkrankungen, an denen sie leiden, bereits für neurologische Entwicklungsstörungen prädisponiert sein: Die Dosen von Anästhetika können nur zufällig sein.

Im Moment wissen wir es nicht, aber Warner wird später in diesem Jahr Bildgebungsscans des Gehirns bei denselben Kindern durchführen, um zu sehen, ob strukturelle Veränderungen im Gehirn im Zusammenhang mit der Anästhesie mit dem Auftreten von Verhaltensproblemen in Verbindung gebracht werden können.

„Wir haben einige vorläufige Beweise dafür, dass in einem bestimmten Teil des Gehirns bei den Kindern, die mehrfach anästhetisch behandelt wurden, etwas anders ist“, sagt er. „Das ist nur unser erster Blick darauf, aber ich vermute, dass da etwas sein wird.“

Was tun gegen das Problem

Im Jahr 2015 startete die American Society of Anaesthesiologists die Brain Health Initiative, um mehr Aufmerksamkeit auf das Problem der kognitiven Probleme nach Operationen zu lenken.

Warner ist der Ansicht, dass das wachsende Bewusstsein für diese Risiken dazu führt, dass Ärzte bei der Anwendung von Anästhetika bei kleinen Kindern bei der Durchführung von nicht-chirurgischen Eingriffen wie Strahlentherapie oder Endoskopie immer vorsichtiger sein werden.

Forscher konzentrieren sich auf Möglichkeiten, ältere Patienten besser auf eine Operation vorzubereiten.
Forscher konzentrieren sich auf Möglichkeiten, ältere Patienten besser auf eine Operation vorzubereiten. Foto: Sukanya Sitthikongsak/Getty Images

Er sagt, es sei klar, dass die längerfristige Betreuung von Kindern, die in frühen Lebensphasen mehrfach anästhesiert wurden, stärker in den Mittelpunkt gerückt werden müsse. Die Gehirne kleiner Kinder sind sehr formbar oder „plastisch“, wie Neurowissenschaftler gerne sagen, und Warner schlägt vor, solche gefährdeten Kinder mit spezifischen Aktivitäten zur kognitiven Bereicherung zu versorgen, um sie als Schutz vor kognitiven Beeinträchtigungen zu stimulieren.

Am anderen Ende des Altersspektrums wird zunehmend darauf geachtet, ältere Patienten entweder auf Operationen vorzubereiten, um sie kognitiv belastbarer zu machen, oder POCD im Nachgang zu behandeln.

In den frühen 1990er Jahren schuf der dänische Chirurg Henrik Kehlet ein Programm namens ERAS (Enhanced Recovery After Surgery), um Wege zur Maximierung der postoperativen Genesung zu untersuchen. Einige der neuesten Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass ein „Prähabilitationsprogramm“, das aus einfachen Muskelübungen, Nahrungsergänzungsmitteln und Aufklärung besteht, um den Geist über einen Zeitraum von sechs bis acht Wochen vor großen Operationen zu stimulieren, eine schützende Wirkung haben kann.

Monument Therapeutics hat ein generisches entzündungshemmendes Medikament so umformuliert, dass es auf das Gehirn zugreifen und möglicherweise einen Teil der Gehirnentzündung dämpfen kann, die nach der Operation auftreten kann. Es bereitet den Start einer Studie vor, zunächst an gesunden Freiwilligen, und wenn sich diese als erfolgreich erweist, wird es versuchen, in den kommenden Jahren POCD-Patienten anzusprechen.

Wissenschaftler suchen jedoch auch nach Möglichkeiten, die Patienten mit dem größten Risiko für die Entwicklung von POCD zu identifizieren, damit sie mit einigen dieser Interventionen gezielt behandelt werden können. Studien an Herzpatienten haben ergeben, dass Menschen mit niedrigen Antikörperspiegeln gegen bakterielle Endotoxine besonders gefährdet sind, an POCD zu erkranken, was darauf hindeutet, dass auch eine Infektion bei diesen Symptomen eine Rolle spielen könnte. Monument Therapeutics hat auch einen Biomarker identifiziert, von dem es behauptet, dass er POCD mit einer Genauigkeit von 90 % vorhersagen kann.

„In Zukunft wollen wir in der Lage sein, die kognitive Funktion von Menschen zu messen, bevor sie sich einer Operation unterziehen, um ein Maß dafür zu erhalten, wie verwundbar oder belastbar ihr Gehirn ist, und wenn sie verwundbar sind, eine Möglichkeit haben, dies zu behandeln“, sagt er Barnett.

Die Zeit wird zeigen, ob diese Ansätze dazu beitragen können, das Auftreten postoperativer kognitiver Probleme bei sehr jungen und sehr alten Menschen zu reduzieren. Aber eines ist jetzt klar, auch wenn die Operation vorbei ist, sind die Risiken noch lange nicht vorbei.

„Wir müssen aufhören zu denken, dass alles in Ordnung ist, wenn die Betäubung nachlässt“, sagt Warner. „Ob es die Narkose, das Trauma einer Operation oder die anderen Folgen einer akuten Erkrankung sind, das Gehirn der Menschen hat es bei Operationen schwer.“

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