Eine Studie an Schweinen wirft Fragen über die Grenze zwischen Leben und Tod auf: Mit einem speziellen Perfusionssystem - genannt OrganEx - haben US-Forscher bei Schweinen, die seit einer Stunde tot waren, manche Zell- und Organfunktionen wiederhergestellt. Das berichtet ein Team der Yale University im Fachblatt Nature.
"Selbst unter dem Mikroskop war es schwierig, ein gesundes Organ von einem zu unterscheiden, das nach dem Tod mit OrganEx behandelt worden war", wird Ko-Autor Zvonimir Vrselja in einer Mitteilung der Hochschule zitiert. "Diese jüngsten Resultate werfen eine Menge Fragen auf - nicht zuletzt, ob die medizinische und biologische Bestimmung des Todes einer Überarbeitung bedarf", schreibt Brendan Parent von der New York University in einem Nature -Kommentar.
Worum geht es konkret? Werden Zellen von Säugetieren von der Sauerstoffzufuhr abgeschnitten, setzt eine Kaskade vielfältiger Verfallsprozesse ein, an deren Ende Zellen, Organe und mitunter auch der gesamte Organismus absterben. Fraglich ist allerdings, wie lange es dauert, bis irreversible Schäden eintreten.
Diese Frage hatte das Yale-Team um den Neurowissenschaftler Nenad Sestan schon vor drei Jahren aufgeworfen. Damals hatte es in Gehirnen von Schweinen, die etwa vier Stunden zuvor geschlachtet worden waren, manche Zellaktivitäten wiederhergestellt. Sie pumpten mit einer eigens entwickelten Maschine eine Speziallösung durch die Hauptarterien der Köpfe und stellten sechs Stunden später fest, dass einige Zellfunktionen noch erhalten waren - etwa Aktivitäten von Nervenzellen, Stoffwechselaktivitäten oder Reaktionen der Blutgefäße etwa auf Arzneimittel.
"Wir konnten den Kreislauf im gesamten Körper wiederherstellen, was uns verblüfft hat."
An diesem Punkt setzt die aktuelle Studie an, die weit über die damalige hinausgeht: "Wenn wir bestimmte Zellfunktionen im toten Gehirn wiederherstellen konnten - dem Organ, das bekanntermaßen am empfindlichsten auf Ischämie reagiert -, nahmen wir an, dass etwas Ähnliches auch bei anderen lebenswichtigen Organen möglich wäre", sagt Sestan.
Dies prüfte das Team an Schweinen nach einem Herzstillstand. Eine Stunde nach dem Tod schlossen die Forscher den Kreislauf der Tiere an die Maschine OrganEx an. Diese pumpte sechs Stunden lang nach einem speziellen Muster eine Mischung aus dem Blut der Tiere und einer speziellen Flüssigkeit in den Kreislauf. Dieses Perfusat enthielt ein gutes Dutzend spezielle Komponenten, darunter Substanzen gegen Blutgerinnsel, gegen Entzündungen, zum Verhindern von Immunreaktionen oder zum Abwenden des Zelltods. "Wir konnten den Kreislauf im gesamten Körper wiederherstellen, was uns verblüfft hat", bilanziert Sestan.
Danach registrierte das Team in etlichen Organen wie Herz, Leber und Nieren wiederhergestellte Zell- und teilweise sogar Organfunktionen - etwa die Kontraktionsfähigkeit des Herzens. Analysen zur Genexpression deuteten darauf hin, dass Reparaturprozesse im Körper abliefen.
Die Forscher registrierten sogar komplexe Bewegungen von Rumpf, Hals und Kopf über mehrere Gelenke und Muskeleinheiten hinweg. Das deute auf einen Erhalt mancher motorischer Funktionen hin. Auch im Gehirn fand das Team - wie bereits 2019 - Zellaktivitäten, aber keinerlei Hinweise auf elektrische Aktivitäten oder gar Bewusstsein.
"Insgesamt ist eine weitere Optimierung und Ausweitung unserer Technologie erforderlich, um ihre breiteren Folgen für mangeldurchblutetes Gewebe umfassend zu verstehen", schreibt das Team. Das betreffe insbesondere die Regenerierung mancher Hirnfunktionen, betonen die Forscher und verweisen auch auf die bislang unerklärten Bewegungen von Hals und Kopf. Die Technologie sei zwar sehr vielversprechend, aber noch weit weg vom Einsatz am Menschen, betonten die Wissenschaftler bei einer Pressekonferenz am Dienstagnachmittag.
"Sollten sich die Daten erhärten, dann wäre der Einsatz in der Transplantationsmedizin auf jeden Fall denkbar."
"Diese umfassende und gut geplante Studie hat das Potenzial für neue Behandlungsstrategien für Menschen nach einem Herzinfarkt oder Schlaganfall", schreibt Robert Porte von der Universitätsklinik Groningen in einem Nature -Kommentar. "Es ist vorstellbar, dass das OrganEx-System (oder Bestandteile davon) zur Behandlung solcher Menschen im Notfall benutzt werden könnten." Zuvor müsse aber die Sicherheit des Vorgehens geklärt werden. Am wichtigsten sei das System jedoch für Organspenden.
Jan Gummert vom Herz- und Diabeteszentrum NRW in Bad Oeynhausen spricht von einer sehr spannenden Studie. "Sollten sich die Daten erhärten, dann wäre der Einsatz in der Transplantationsmedizin auf jeden Fall denkbar", sagt der Direktor der Klinik für Thorax- und Kardiovaskularchirurgie.
Auch die Transplantationschirurgin Uta Dahmen vom Universitätsklinikum Jena ist beeindruckt. "Dieses System und die damit gewonnen Erkenntnisse haben großes Potenzial für einen vielfältigen klinischen Einsatz", sagt die Leiterin Experimentelle Transplantationschirurgie. Denkbar sei etwa die Verbesserung vorgeschädigter Organe vor einer Transplantation oder aber aber die Behandlung von Organen, die nach einem Herzinfarkt zu wenig durchblutet waren.
Mit Material vom Science Media Center
