Hirn-Ischämie-Krankheit

Hirn-Ischämie tritt in vielen neurologischen Erkrankungen auf (Gefäß-Krankheiten, Hirn-Tumoren), aber auch nach Herz-Stillstand, Schock, Hypotension, Anämie. Verschiedene Formen: fokal/diffus, permanent/vorübergehend. Unabhängig von der Form: pathophysiologische/biochemische Grund-Vorgänge sind ähnlich und hängen von Schwere/Dauer ab.

Häufige Symptome

anterograde Amnesie; Alexie; Amaurose fugax; Ataxie; retrograde Amnesie; Hemianopsie; Tinnitus; zerebrale Ischämie; Diplopie; Sensibilitäts-Störung

Ursachen der Erkrankung

Komplexe Ursachen: ① intra-/extra-kranielle Arterien-Stenose/-Verschluss. ② Hirn-Arterien-Embolie. ③ Hämodynamische Faktoren. ④ Hämatologische Faktoren. 1. Stenose/Verschluss: Das Gehirn wird von beiden Aa. carotiden und Vertebral-Arterien versorg; Karotiden 80–90%, Vertebral 10–20%. Wenn eine Arterie so stark stenosiert/verschlossen ist, dass die Durchblutung leidet: bei gutem Kollateralkreislauf keine klinischen Symptome; bei schlechtem oder multipler Stenose sinkt der zerebrale Blutfluss (CBF). Unterschreitet der CBF die kritische Schwelle 18–20 ml/(100 g·min) → Ischämie-Symptome. Leichte Stenose ändert nichts; erst ab 80% Lumeneinengung (Fläche) sinkt der Fluss. Auf dem Angiogramm ist der Innendurchmesser messbar: 50% Lumeneinengung entsprechen 75% Flächen-Einengung = chirurgisch relevante Stenose. Multipler Verschluss: gesamter CBF am unteren Rand 31 ml/(100 g·min) – kleine Blutdruck-Schwankungen können Ischämie auslösen. Haupt-Ursache: Atherosklerose; 93% betrifft extra-kranielle Großgefäße und intra-kranielle Mittel-Arterien; hauptsächlich Karotis-Vertebralis-Abgang; Sklerose betrifft kleine intra-kranielle Arterien. 2. Embolie: Atherosklerose-Plaques mit Ulzera haben Plättchen-Klumpen/Wand-Thrombus/Cholesterin-Bruchstücke; diese werden abgelöst, wandern distal → Hirn-Embolie. Häufigste Quelle: Atherosklerose am Karotis-Abgang, Haupt-Ursache für TIA. Emboli lösen sich schnell oder wandern weiter; 3/4 der Karotis-Emboli gehen mit dem Haupt-Strom in die A. cerebri media. Zweite Quelle: kardiogene Emboli – rheumatische Herzklappen, subakute bakterielle Endokarditis, angeborene Herzkrankheit, künstliche Klappen, Herz-Operationen. Selten: septische/fett/Luft-Emboli. 3. Hämodynamik: Kurze Hypotension kann Ischämie auslösen, wenn eine schwere/multi-ple Stenose vorliegt. Beispiele: Myokard-Infarkt, schwere Arrhythmie, Schock, Karotis-Sinus-Hyperreflexie, orthostatische Hypotension, Subclavian-Steal. 4. Hämatologie: Orale Kontrazeptiva, Schwangerschaft, Wochenbett, post-OP, Thrombozythämie → Hyperkoagulabilität. Erythrozythämie, Sichelzell-Anämie, Makroglobulinämie → hohe Viskosität. Mechanismus: 1. Normaler CBF und Ischämie-Schwellen: Neuron speichert wenig ATP – braucht kontinuierliche Glukose/Sauerstoff. Normaler CBF 45–60 ml/(100 g·min). Bei Abfall reguliert die Auto-Regulation – minimiert Ischämie-Schäden. Aber wenn die Schwelle unterschritten wird, verliert die Auto-Regulation: CBF ≤20 ml/(100 g·min) → neurologische Störungen/elektrophysiologische Veränderungen = Ischämie-Schwelle. CBF 15–18 ml/(100 g·min): Neurotransmitter erschöpft, synaptische Übertragung stoppt, elektrische Aktivität weg = neuronale Aktivitäts-Schwelle; bei rascher Rückkehr erholt sich die Funktion. CBF ≤15 ml/(100 g·min): evozierte Potenziale verschwinden. CBF <10–12 ml/(100 g·min): ATP erschöpft, Ionen-Homöostase zerbrochen, Membran-Phospholipid-Abbau; K+ tritt aus, Ca2+ strömt ein (Calcium-Überladung); Glia mit Na+/Cl-/Wasser-Überlast; Zelltod. Unterhalb dieser Schwelle ist der Schaden irreversibel. Infarkt hängt auch von der Dauer ab: Affen-Modell 1–3 h Ischämie → CBF 10–12 ml/(100 g·min) nötig für Infarkt; permanente Ischämie reichen 17–18 ml/(100 g·min). 2. Penumbra: Um den ischämischen Kern herum ist die Versorgung reduziert, aber durch Kollateralen überleben die Neuronen noch; innerhalb eines Zeit-Fensters Rückkehr → Erholung. Elektrik weg, Ionen-Homöostase noch da. Anatomisch schwer abzugrenzen; bedeutet Gewebe, das durch Therapie/Rekanalisation gerettet werden kann. Bei Fortschreiten stirbt die Penumbra. 3. Pathophysiologie: (1) Energie-Störung: 60 s komplette Ischämie → ATP erschöpft, Protein/Energie-Synthese gestört; hypoxische Glykolyse mit Laktat → Azidose; Ionen-Pumpen aus, Membran-Permeabilität ↑; K+ raus, Na+ rein, Depolarisation; Ca2+ kommt herein, Glutamat wird freigesetzt; Wasser sammelt sich in der Zelle (Ödem); Zelltod. (2) Exzitotoxizität: Depolarisation + Ca2+-Einstrom lassen Neurotransmitter (Glutamat, Dopamin, GABA, Acetylcholin, Aspartat) frei. Ihre Synthese/Wieder-Aufnahme braucht Energie – bei Ischämie sammeln sie sich an. Glutamat ist der Haupt-Exzitant; bindet an ionotrope (NMDA, AMPA) und metabotrope Rezeptoren. Öffnung der Ionen-Kanäle, massiver Ca2+-Einstrom → Zytotoxizität. Glutamat-reiche Zellen (CA1-Hippokampus, Kleinhirn-Purkinje-Zellen) sind besonders ischämie-empfindlich. Glutamat-Antagonisten reduzieren das Infarkt-Volumen in der Penumbra, aber nicht im diffusen Vorderhirn-Ischämie-Kern – also sind noch andere Mechanismen beteiligt. (3) Calcium-Ungleichgewicht: Ca2+ ist wichtiger second messenger. Normal: intrazellulär 10⁻⁵–10⁻⁷ mol/L, extrazellulär 10⁻³ mol/L (10.000-facher Gradient). Aufrechterhaltung braucht Energie: trans-membraner Transport, intrazelluläre Speicher, Protein-Bindung. Einstrom über Kanäle, Ausstrom über Ca2+-ATPase/Na+-Ca2+-Austauscher. ER/Mitochondrien sind Speicher/Puffer. ER-Freisetzung via IP3- oder Ryanodin-Rezeptor. Ischämie: Energie-Metabolismus stoppt, Membran-depolarisation, Ca2+ strömt ein, Speicher geben ab → intrazelluläres Ca2+ überhöht. Das aktiviert Ca2+-abhängige Enzyme: Proteasen, Phospholipasen, Proteinkinasen, NO-Synthase, Endonuklease. Phospholipase A2/C spaltet Membran-Phospholipide → freie Fettsäuren, Radikale, vasoaktive/entzündliche Stoffe. Lysophospholipide wirken wie Detergenzien. PAF-Bildung wird gefördert. Protein-Kinasen (PKC) phosphorylieren Struktur-/Regulations-Proteine, verändern die Membran-/Kanal-Funktion. Frühe Gene (c-fos, c-jun) werden hoch-reguliert. (4) Azidose: Ödem, Hemmung der Mitochondrien-Atem-Kette, Laktat-Oxydations-Hemmung, gestörter H+-Transport; Blut-Liquor-Schranke permeabler. Schwere hängt vom prä-ischämischen Glukose-Spiegel ab. Hohe prä-ischeämische Glukose → mehr Laktat; >25 µg/g im Gewebe → Hirn-Schaden. (5) Radikale: Nach Ischämie/Rekanälierung entstehen mehr O2-Radikale (OH-, O2-, H2O2). Entzündungs-Zellen strömen nach. Arachidonsäure via Ca2+-PLA2; Xanthin-Oxidase wandelt Xanthin-Dehydrogenase um, erzeugt O2-. Radikale verändern Phospholipide/Proteine, Lipid-Peroxidation, Membran-/DNA-Schaden. (6) NO: NO ist ein Radikal, kann Neurotransmitter oder Neuro-Toxin sein. Ischämisches Ca2+ stimuliert NOS; NO als retrograder Transmitter erzeugt O2-Radikale/Arachidonsäure. Überschuss → mehr Radikale. Kurze Halbwerts-Zeit. Drei NOS-Isoformen: nNOS (neuronal), eNOS (endothelial), iNOS (induzierbar, Glia). nNOS-Hemmung schützt; eNOS-Hemmung ist toxischn. iNOS (bei später Ischämie/Rekanälierung) hemmt schützt. Nicht-selektiver NOS-Blocker L-NAME (>80% Blockade) reduziert das Infarkt-Volumen. (7) Zytokine/Entzündung: 4–6 h nach transienter Ischämie, 12 h nach permanenter, sieht man Entzündungs-Zellen im Infarkt. Rekanälierung verstärkt. Zytokine (TNF-α, TNF-β, Interleukine, Makrophagen-Zytokine, Wachstums-Faktoren, Chemokine) locken Zellen. IL-1 ist zentral: aktiviert Endothel-Adhäsions-Moleküle, kooperiert mit anderen Zytokinen; Zellen verstopfen Mikro-Gefäße, setzen Mediatoren frei, schädigen die Blut-Liquor-Schranke; stimuliert Arachidonsäure-Metabolismus/NOS, Radikale. (8) Apoptose/Nekrose: Im ischämischen Kern stoppt der CBF, Protein-Synthese stoppt, Membran bricht, Inhalt wird frei = Nekrose (Haupt-Form). Aber Apoptose (programmierter Zelltod) ist wichtig, besonders in der Penumbra und bei transienter Ischämie mit Rekanälierung. Morphologie: Chromatin-Kondensation/-Fragmentierung, Zell-Schrumpfung, apoptotische Körperchen. Besonders CA1-Pyramiden-Zellen.

Therapieverfahren

Medikamentöse Therapie, Operation, Intervention, supportive Maßnahmen

Vorbeugende Maßnahmen

Aktive Prävention/Behandlung der Atherosklerose, um Emboli-Ablösung zu verhindern. Frühzeitige Diagnose/Therapie vor irreversiblen Schäden. Nicht-invasive Verfahren (MRT, CTA, Ultraschall) ermöglichen frühe Diagnose. Bei Möglichkeit vollständige zerebrale Angiographie – umfassende Beurteilung der Gefäß-Situation für individuelle Therapie; das reduziert die Schlaganfall-Inzidenz.

Zuständige Fachabteilung

Es wird eine Vorstellung in der Neurochirurgie empfohlen; vorab kann über diese Plattform ein Termin vereinbart werden.

Hinweis: Die obigen Informationen dienen nur der gesundheitsbezogenen Aufklärung und ersetzen keine fachärztliche Diagnose. Bei entsprechenden Symptomen suchen Sie bitte umgehend eine reguläre Klinik auf.