Forschern gelingt teilweise Wiederherstellung zellulärer Funktionen in Säugetiergehirnen Tote Schweinehirne "reanimiert" - scinexx | Das Wissensmagazin
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Tote Schweinehirne „reanimiert“

Forschern gelingt teilweise Wiederherstellung zellulärer Funktionen in Säugetiergehirnen

Wiederbelebtes Gehirn
Durch eine spezielle Behandlung konnten Forscher Hirnzellen nach dem Tod erhalten und wieder aktivieren (rechts). © Stefano Daniele/ Zvonimir Vrselja/ Sestan Laboratory/ Yale School of Medicine

Sind tote Gehirne wirklich irreparabel tot? Diese brisante Frage werfen nun Untersuchungen mit Schweinehirnen auf. Denn Forschern ist es gelungen, diese Organe Stunden nach ihrem Tod teilweise zu reanimieren. Durch künstliche Durchblutung und die Versorgung mit Nährstoffen konnten bestimmte zelluläre Funktionen wiederhergestellt und Neuronen zu synaptischer Aktivität angeregt werden. Was bedeutet das für unser Verständnis vom Hirntod?

Wann ist ein Mensch wirklich tot? Während früher die Feststellung des Herz- und Atemstillstands als eindeutiges Kriterium dafür galt, wird heute vermehrt die Hirntod-Definition herangezogen. Denn während viele Bereiche des menschlichen Organismus inzwischen mithilfe von Maschinen künstlich am Leben gehalten werden können, gilt dies für das Gehirn nicht.

Bereits nach wenigen Minuten ohne Sauerstoffversorgung sterben die Nervenzellen im Gehirn ab. Es kommt zu einem irreparablen Ausfall entscheidender Hirnfunktionen – dem Hirntod. Diese Definition des Todes über das Gehirn spielt auch für die Organtransplantation eine entscheidende Rolle. Denn erst nach dem Hirntod eines Menschen dürfen Ärzte in Deutschland Organe aus dessen Körper entnehmen.

Doch nicht irreversibel?

Zvonimir Vrselja von der Yale School of Medicine in New Haven und seine Kollegen zeigen nun jedoch, dass der Tod des Gehirns möglicherweise nicht so irreversibel ist wie gedacht: Sie haben Schweinehirne – zumindest zum Teil – wieder zurück ins Leben geholt. Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler 32 Gehirne von sechs bis acht Monate alten Tieren von Schlachthöfen. Um die Organe zu reanimieren, entwickelten sie eine spezielle Perfusionsmaschine, die eine Umgebung wie im Körper simuliert.

In diesem „BrainEx“ genannten System wurden die Gehirne sechs Stunden lang bei Körpertemperatur mit einer komplexen Mischung aus künstlichem Blut und Nährstoffen durchströmt. Dabei offenbarte sich: Obwohl die Behandlung erst vier Stunden post mortem begonnen hatte, konnten einige Organaktivitäten wiederhergestellt werden.

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Wiederherstellung von zellulären Hirnfunktionen
In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Nature" werden die Ergebnisse der Forscher groß angekündigt: "Die Zeit zurückdrehen" heißt es auf der Titelseite. © Nature

Zellaktivität Stunden nach dem Tod

Wie das Forscherteam berichtet, normalisierten sich Sauerstoffhaushalt und Energiebalance in den isolierten Gehirnen. Außerdem verlangsamte sich der Zelltod der Nervenzellen und manche Neuronen zeigten Zeichen von Funktionsfähigkeit. Vereinzelt ließen sich demnach sogar synaptische Aktivitäten nachweisen, wenn die Zellen in Hirnschnitten elektrophysiologisch stimuliert wurden. „Das Gehirn scheint ein bisher unterschätztes Potenzial zur Wiederherstellung bestimmter molekularer und zellulärer Aktivitäten zu besitzen“, konstatiert Vrseljas Kollege Nenad Sestan.

„Die Publikation knüpft an eine Beobachtung an, die vor 50 Jahren schon einmal für erhebliches Aufsehen in der internationalen Presse gesorgt hat. Damals konnte im Tierexperiment nachgewiesen werden, dass das Gehirn von Katzen und Affen nach einem kompletten Kreislaufstillstand von einer Stunde Dauer wiederbelebt werden kann“, erklärt der nicht an der Studie beteiligte Konstantin-Alexander Hossmann vom Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln.

Kein Hinweis auf komplexe Hirnfunktionen

Vrselja und sein Team belegen nun, dass dies sogar noch nach mehreren Stunden möglich ist. Allerdings: Hinweise auf globale Hirnströme und somit höhere, komplexe Funktionen liefert ihre Untersuchung nicht. „Zu keiner Zeit haben wir irgendeine Art von organisierter elektrophysiologischer Aktivität beobachtet, die auf ein normales Funktionieren des Gehirns mit Wahrnehmung und Bewusstsein hindeutet“, sagt Vrselja.

Genauere Untersuchungen dazu, zum Beispiel durch die Ableitung von EEG-Signalen, waren den Forschern von einer Ethikkommission untersagt worden. „Per klinischer Definition handelt es sich bei unseren Gehirnen nicht um lebende, aber um zellulär aktive Organe“, betont Vrselja.

Wann wirklich tot?

Ihm und seinen Kollegen zufolge bietet die Perfusionsmethode in Zukunft die Möglichkeit, die komplexe Funktionsweise des Gehirns an toten Säugetierorganen besser zu erforschen. Im Bereich der Medizin ergeben sich zwar noch keine direkten klinischen Anwendungen. Eines Tages aber könnten ähnliche Verfahren zur Behandlung von Hirnschäden etwa nach einem Schlaganfall zum Einsatz kommen, wie das Team spekuliert.

Ohne Zweifel jedoch wirft die nun vorgestellte Arbeit auch ethische Fragen auf: Wann ist ein Gehirn wirklich tot? Und muss die Definition des Hirntods überdacht werden? „Das Hirntodkriterium grundsätzlich in Frage zu stellen, scheint mir nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht richtig zu sein. Denn es zielte ja nie auf die zelluläre, sondern die funktional-systemische Ebene“, kommentiert der Vorsitzende des Deutschen Ethikrats, Peter Dabrock.

Unnötig „sensationsheischend“

Ob die Wiederherstellung des Gehirns auf dieser Ebene machbar ist, lässt die Studie jedoch offen und das scheint auch eher unwahrscheinlich, wie der Mediziner Bernd Böttiger von der Uniklinik Köln betont: „Dass es überhaupt möglich sein soll, nach vier Stunden ohne Sauerstoffversorgung eine globale Hirnfunktion wiederherstellen zu können, wage ich zu bezweifeln.“

„Die Arbeit ist methodisch gut gemacht, aber sie bringt die Wissenschaft nicht weiter. Schade, dass sowas dann tiefschürfende, aber unbegründete Diskussionen auslöst“, kommentiert Ulrich Dirnagl von der Charité Berlin. Ethiker Dabrock kritisiert in diesem Zusammenhang vor allem die Präsentation der Ergebnisse durch das Fachmagazin „Nature“, das aus einer Studie zum Aufflackern von Lebensspuren auf zellulärer Ebene eine „sensationsheischende Story“ mache, die den Eindruck erwecke: Säugetiere und damit auch Menschen könnten irgendwann aus dem Tod zurückgeholt werden.

Folgen für die Organtransplantation?

„Die im Transplantationssystem Verantwortlichen sollten sich darauf einstellen, dass dies zur Irritation und Verstörung in der Bevölkerung bei der Beurteilung der Organtransplantation führen kann. Das ist betrüblich“, sagt Dabrock. Tatsächlich gelten in Deutschland strenge Regeln in Bezug auf die Hirntod-Diagnose und eine anschließende Organentnahme: Sie darf grundsätzlich erst dann erfolgen, wenn die diagnostizierten Ausfallsymptome des Denkorgans eines Patienten nach mindestens zwölf Stunden erneut und übereinstimmend durch mindestens zwei Mediziner nachgewiesen werden.

„Unabhängig davon können die Forschungsergebnisse die Diskussion um den Tod erneut befeuern“, glaubt auch Medizinrechtler Jochen Taupitz von der Universität Heidelberg. „Immerhin gibt es bei manchen Menschen die Urangst, dass tot doch nicht wirklich tot bedeutet.“ (Nature, 2019; doi: 10.1038/s41586-019-1099-1)

Quelle: Nature Press/ NIH/ Yale University

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