Sumpfgas für eine sicherere Chirurgie

Forscher des Massachusetts General Hospital in Boston haben bestätigt, dass Schwefelwasserstoff – ein in hohen Konzentrationen giftiges Sumpfgas – verwendet werden kann, um den Sauerstoffbedarf bei Mäusen ohne Nebenwirkungen vorübergehend zu senken. Die Forscher sagen, dass es einige der schwierigsten Herzoperationen für Patienten sicherer und für Chirurgen weniger stressig machen könnte.

Eine Maus in einer Kammer, bevor sie mit Schwefelwasserstoffgas gefüllt wird. Das Gas reduziert den Sauerstoffbedarf des Nagetiers und verlangsamt seinen Herzschlag und seine Atmung. Forscher am MGH hoffen, dass eines Tages komplizierte Herzoperationen beim Menschen sicherer und einfacher werden. (Mit freundlicher Genehmigung von Fumito Ichinose, Abteilung für Anästhesie und Intensivmedizin, Massachusetts General Hospital, Boston)

In seltenen chirurgischen Fällen – um schwer beschädigte Aorten und die schlimmsten angeborenen Herzfehler zu reparieren – müssen Chirurgen den Blut- und Sauerstofffluss im Körper, einschließlich des Gehirns, kurzzeitig unterbrechen. Und wenn Gehirnzellen nicht den Sauerstoff bekommen, den sie brauchen, sterben sie. Um den Tod eines Patienten abzuwenden, müssen Chirurgen seinen Körper kühlen (auf etwa 15 Grad Celsius), um den Sauerstoffbedarf der Gehirnzellen zu reduzieren und Schäden zu vermeiden.



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Aber eine solche extreme Kühlung hat Nachteile, sagt Fumito Ichinose , ein Herzanästhesist und Leiter des MGH-Teams. Es beeinträchtigt die Blutgerinnung so sehr, dass Patienten nach der Operation Transfusionen benötigen. Und Kälte kann Gehirnschäden nur für etwa 45 Minuten abwehren – was bedeutet, dass Chirurgen sich beeilen müssen, um den Eingriff abzuschließen.

Das MGH-Team glaubt, dass Schwefelwasserstoffgas länger und besser wirken könnte als Kühlen, um den Sauerstoffbedarf während dieser Verfahren zu reduzieren. Bei normaler Temperatur gaben die Forscher Mäusen eine geringe Konzentration (80 ppm) an Schwefelwasserstoffgas. Innerhalb von fünf Minuten wurde der Sauerstoffbedarf der Nager halbiert. Dann verlangsamten sich ihr Puls und ihre Atmung. Und die Mäuse blieben sechs Stunden in diesem suspendierten Zustand. Zwei Stunden nachdem sie wieder normale Luft geatmet hatten, normalisierten sich ihre Körperfunktionen und einen Tag später verhielten sie sich normal. Allen Anschein nach reduzierte das Gas ihren Sauerstoffbedarf stundenlang – ohne nachteilige Auswirkungen.

Frühere Forschung an der Fred Hutchinson Krebsforschungszentrum in Seattle, WA, hatte vorgeschlagen, dass dies der Fall sein könnte. Im Jahr 2005 kombinierten die Wissenschaftler dort die Kühl- und Schwefelwasserstoffgas-Methoden, und die Mäuse wurden auf ähnliche Weise mit Luft wiederbelebt und nahmen ihr normales Verhalten wieder auf.

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Ichinose von MGH hofft, dass Menschen, die eine problematische Herzoperation benötigen, eines Tages Gas bekommen können, anstatt gekühlt zu werden, oder beide Verfahren nacheinander erhalten. In jedem Fall würde es Chirurgen ermöglichen, über einen längeren Zeitraum an einem blutfreien Herzen zu operieren.

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Zusätzliche Zeit für die Operation zu haben, während der Blutfluss gestoppt wird, könnte einen Unterschied machen, sagt Jeffrey Pearl , einem Kinderherzchirurgen am Kinderkrankenhaus in Cincinnati. Der Betrieb in nur 45 Minuten erfordert viel Planung, sagt er. Sie brauchen eine Ausbildung. Und du musst perfekter sein, denn es gibt keine Zeit zum Zögern.

Pearl merkt jedoch auch an, dass das MGH-Experiment viele unbeantwortete Fragen über die Auswirkungen des Gases auf den Menschen lässt. Mäuse sind kleiner als Menschen und reagieren möglicherweise anders auf das Gas. Außerdem hatten die Mäuse im Experiment keine Herzfehler und wurden nicht operiert. Außerdem wurde ihr Gehirn nach dem Eingriff nicht lange genug untersucht. Einige Kinder, bei denen die Durchblutung des Gehirns über einen langen Zeitraum unterbrochen wird, haben selbst dann, wenn sie durch Kühlung und scheinbar feine postoperative Versorgung geschützt sind, später im Leben Lernprobleme, sagt Pearl. Die Verwendung von Schwefelwasserstoffgas beim Menschen sei ein interessantes Konzept, fügt er hinzu, aber das ist es im Moment auch.

Tatsächlich suchen viele Herzchirurgen nach Möglichkeiten, diese komplexen Operationen durchzuführen, während der Blutfluss zum Gehirn gehalten wird, anstatt nach Methoden wie Gas oder Kühlung zu suchen, um zu verhindern, dass Hirnschäden den Blutfluss stoppen.

Die MGH-Gruppe wird ihre Ergebnisse diese Woche bei der American Physiological Society präsentieren Konferenz in Virginia Beach, Virginia. Und sie planen, die Gastechnik weiter zu untersuchen; sie werden messen, wie lange Mäuse unter seinem Einfluss bleiben können, ohne Körper, Gehirn oder Verhalten zu schädigen; verschiedene Gaskonzentrationen testen; und beurteilen, ob das Gas bei größeren Säugetieren wie Schweinen und Schafen sicher und wirksam ist. Wenn dies bei größeren Tieren nicht funktioniert, könnte dies das Ende der Geschichte sein, sagt Ichinose.

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