Gesundheit

Spezielle Spinnenseidenproteine verbessern die Funktion von Biomaterialien

Ersatzgewebe spielen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle zur
Rekonstruktion und Schließung von Gewebedefekten, zum Beispiel bei
großflächigen Verbrennungen der Haut. Denn die Verpflanzung von
Eigengewebe ist nicht immer möglich, etwa weil die Wunden zu groß sind.
Ein Problem bei der Züchtung von Ersatzgewebe, dem sogenannten Tissue
Engineering, besteht jedoch regelmäßig darin, die Durchblutung des
gezüchteten Gewebes zu sichern. Eine aktuelle Arbeit von Forschungsgruppen
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der
Universität Bayreuth zeigt, dass die Durchblutung von Gewebsgerüsten aus
Spinnenseidenproteinen, die als Träger für Gewebszellen dienen, durch
Biofunktionalisierung verbessert werden kann. Die Forschenden fügten den
Spinnenseidenproteinen einen Stoff hinzu, der das Wachstum von Blutgefäßen
fördert. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in der führenden
Fachzeitschrift „Biofabrication“ veröffentlicht.*

Züchtung künstlicher Ersatzgewebe – Tissue Engineering

Großflächige Gewebedefekte, zum Beispiel nach Tumoroperationen oder
Unfällen, können durch die Verpflanzung von Eigengewebe, dem autologen
Gewebeersatz, rekonstruiert werden. Individuelle Faktoren der einzelnen
Betroffenen, etwa Nebenerkrankungen oder Voroperationen aber auch die
Defektgröße, können den autologen Gewebeersatz einschränken und in manchen
Fällen sogar gänzlich unmöglich machen.

„Eine innovative und besonders schonende Technik, um großvolumige
Gewebedefekte wiederherzustellen, ist die Züchtung von künstlichen
Ersatzgeweben“, erklärt Prof. Dr. Raymund E. Horch, Direktor der
Plastisch- und Handchirurgischen Klinik am Universitätsklinikum Erlangen
der FAU. Bei diesem Tissue Engineering werden die Gewebszellen, die das zu
ersetzende Gewebe bilden sollen, in ein spezielles Gerüst, die
Trägermatrix, eingebracht. Diese wird später in den Defekt implantiert.
„Die Vaskularisierung, also die Durchblutung der zellularisierten
Trägermatrix, ist beim Tissue Engineering die kritische Stellgröße für den
erfolgreichen klinischen Einsatz“, führt Prof. Dr. Horch aus.

In zahlreichen Vorarbeiten konnten die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler der FAU nachweisen, dass durch die Schaffung einer
arteriovenösen Kurzschlussverbindung, dem sogenannten AV-Loop, eine
Verbesserung der Durchblutung und Gewebeneubildung erreicht werden kann.
AV-Loops sind dreidimensionale Gefäßschleifen, die je über eine Arterie
und eine Vene an den Blutkreislauf angeschlossen sind. Rund um die
Gefäßschleife sollen sich dann Blutgefäße ausbilden, damit neu
verpflanztes Gewebe durchblutet und mit Sauerstoff versorgt werden kann.

Biofunktionalisierung von Spinnenseidenproteinen

„Wir arbeiten seit Längerem mit Prof. Dr. Thomas Scheibel von der
Universität Bayreuth zusammen. In einer früheren Studie konnten wir
nachweisen, dass die Verwendung von besonders dünnen Fasern aus dem
Spinnenseidenprotein eADF4(C16) die Vaskularisierung, die vom AV-Loop
ausgeht, deutlich verbessert“, führt PD Dr. Dominik Steiner aus. In der
aktuellen Studie wurde eine Matrix aus dieser bewährten Spinnenseide mit
einem zusätzlichen RGD-Peptid eingesetzt. Peptide sind Moleküle aus
Aminosäuren, den Bausteinen von Proteinen. Das RGD-Peptid fördert unter
anderem die Blutgefäßneubildung. Und Spinnenseide übertrifft in ihrer
Stabilität und Dehnbarkeit sogar Hightech-Fasern. Sie kann zum Beispiel
dreimal mehr Energie aufnehmen als Kevlar, bevor sie reißt.

Über vier Wochen wurden Matrizes aus der eADF4(C16)-RGD-Spinnenseide
mittels AV-Loop vaskularisiert und mit der Kontrollgruppe ohne RGD-Peptid
verglichen. „Dabei konnten wir eine deutliche Steigerung der Durchblutung
in der RGD-Gruppe beobachten“, berichtet PD Dr. Steiner. „Neben einer
guten Biokompatibilität konnten wir einen langsameren Abbau der eADF4(C16
)-RGD-Spinnenseidenmatrix gegenüber anderen Biomaterialien beobachten“,
ergänzt Prof. Dr. Horch.

„Die gewonnenen Erkenntnisse stellen einen wichtigen Meilenstein zur
Gewinnung künstlicher Ersatzgewebe dar. Es sind weitere Studien
vorgesehen, in denen zellularisierte Matrizes aus eADF4(C16)-RGD-
Spinnenseide verwendet werden sollen“, fasst PD Dr. Steiner zusammen.
Die Studie erfolgte im Rahmen des DFG-geförderten Sonderforschungsbereichs
SFB TRR225 „Von den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen
Gewebemodellen“.

* https://doi.org/10.1088/1758-5090/ac0d9b

Bericht des Bundesamtes für Strahlenschutz unterstreicht hohe
Anforderungen an das Verfahren

Eine strukturierte Lungenkrebs-Früherkennung mit Untersuchungen per
Niedrigdosis- Computertomographie (CT) kann bei Raucher*innen und
ehemaligen Raucher*innen die Sterblichkeit durch Lungenkrebs reduzieren.
Zu diesem Schluss kommt das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) in einem
Bericht, der am 6. Dezember im Bundesanzeiger veröffentlicht wurde.

Der Bericht bildet die wissenschaftliche Grundlage für die Zulassung
dieser Früherkennungsmaßnahme in Form einer Rechtsverordnung durch das
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU).
„Unser wissenschaftlicher Bericht unterstreicht das Potential der
Lungenkrebs-Früherkennung mittels Niedrigdosis-CT. Bei Raucherinnen und
Rauchern kann demnach die Sterblichkeit durch Lungenkrebs reduziert
werden. Der Nutzen einer solchen Früherkennungsmaßnahme mit
Röntgenstrahlung für den Einzelnen und die Gesellschaft kann aber nur bei
Einhaltung hoher Qualitätsanforderungen erzielt werden“, sagt BfS-
Präsidentin Inge Paulini.

Von entscheidender Bedeutung wird dafür die konkrete Umsetzung der
Lungenkrebsfrüherkennung mit der Niedrigdosis-CT sein. Dazu gehören neben
der Festlegung der Teilnahmekriterien auch Anforderungen und Vorgaben
bezüglich der CT-Geräte, zur Durchführung der Untersuchung und der
Befundung, sowie der Schulung des medizinischen Personals. Weitere Punkte
sind die Qualitätssicherung entlang des gesamten Prozesses und die
wissenschaftliche Evaluation der erzielten Ergebnisse. „Auch für die
Bewertung anderer Früherkennungsuntersuchungen, die den Strahlenschutz
berühren, werden diese Aspekte eine zentrale Rolle spielen“, betont
Paulini.

Bisher ist das Mammographie-Screening zur Brustkrebs-Früherkennung das
einzige in Deutschland zugelassene Verfahren zur Früherkennung mithilfe
von Röntgenstrahlung. Mit dem Ende 2018 in Kraft getretenen
Strahlenschutzgesetz wurde das BMU ermächtigt, weitere
Röntgenuntersuchungen zur Früherkennung durch entsprechende
Rechtsverordnungen zu erlassen. Als Grundlage hierfür erstellt das BfS für
jedes neu in Frage kommende Untersuchungsverfahren einen
wissenschaftlichen Bericht, in dem Nutzen und Risiken gegeneinander
abgewogen sowie Mindeststandards für die Durchführung der Untersuchungen
empfohlen werden. Bis zum Inkrafttreten einer Rechtsverordnung bleibt die
Lungenkrebs-Früherkennung mit Niedrigdosis-CT-Untersuchungen verboten.

Neue Früherkennung für Risikogruppe
Lungenkrebs ist bis heute eine Erkrankung mit ungünstiger Prognose, da er
meist erst in einem späten Stadium entdeckt wird. Als Risikopersonen
gelten langjährige Raucher*innen über 50 Jahre sowie Ex-Raucher*innen, die
lange Zeit geraucht haben. Bildgebende Verfahren wie die Niedrigdosis-CT
kommen für die Früherkennung von Lungenkrebs grundsätzlich in Frage.

Die Nutzen-Risiko-Abwägung ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil
auch Personen ohne Krankheitssymptome untersucht werden, von denen nur ein
kleiner Teil tatsächlich erkrankt ist und damit einen unmittelbaren Nutzen
aus der Untersuchung ziehen kann. Die Risiken dagegen, etwa das
Strahlenrisiko, werden von allen Teilnehmenden getragen.

Im Auftrag des BMU hat das BfS eine wissenschaftliche Bewertung anhand von
38 Publikationen zu randomisierten kontrollierten Studien vorgenommen. Die
Metaanalyse, in die Daten von 70 000 Personen einflossen, zeigte Hinweise
auf einen Nutzen des Früherkennungsverfahrens für starke Raucher*innen. In
der Gruppe der mit Niedrigdosis-CT untersuchten Teilnehmenden reduzierte
sich die Lungenkrebsmortalität im Vergleich zur Kontrollgruppe um 15
Prozent. Das bedeutet rechnerisch: Je 1 000 Teilnehmenden versterben in
einem Zeitraum von etwa zehn Jahren nach Früherkennungsbeginn drei
Menschen weniger an Lungenkrebs.

Mögliche Überdiagnosen und falsch positive Befunde
Zu den Risiken der Früherkennung gehören Überdiagnosen. Darunter versteht
man die Diagnose von Tumoren, die ohne ein Screening nie aufgefallen wären
und keiner Behandlung bedurft hätten. Beim Lungenkrebsscreening zeigten
die Studien, dass das Risiko einer Überdiagnose nicht zu vernachlässigen
ist, auch wenn sich die genaue Anzahl schwer beziffern lässt und zwischen
den Studien variiert.

In CT-Aufnahmen werden auch Auffälligkeiten entdeckt, die weitere
Untersuchungen und Eingriffe nach sich ziehen, sich letztlich der Verdacht
eines Tumors jedoch nicht bestätigt. Diese falsch positiven Befunde wurden
in den Studien bei bis zu 25 Prozent der Niedrigdosis-CT-Aufnahmen im
Nachhinein festgestellt.

Bundesamt für Strahlenschutz
Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) arbeitet für den Schutz des
Menschen und der Umwelt vor Schäden durch Strahlung. Das BfS informiert
die Bevölkerung und berät die Bundesregierung in allen Fragen des
Strahlenschutzes. Die über 550 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bewerten
Strahlenrisiken, überwachen die Umweltradioaktivität, unterstützen aktiv
im radiologischen Notfallschutz und nehmen hoheitliche Aufgaben wahr,
darunter im medizinischen und beruflichen Strahlenschutz. Ultraviolette
Strahlung und strahlenrelevante Aspekte der Digitalisierung und
Energiewende sind weitere Arbeitsfelder. Als wissenschaftlich-technische
Bundesoberbehörde betreibt das BfS Forschung und ist mit nationalen und
internationalen Fachleuten vernetzt. Weitere Informationen unter
www.bfs.de.

Statements der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie
(DGOU) zu verschobenen Operationen in der vierten Corona-Welle

Momentan entsteht der mediale Eindruck, als müssten massenhaft Operationen
in deutschen Krankenhäusern verschoben werden. Aus Sicht der Deutschen
Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie (DGOU) stellt sich die
Lage jedoch differenzierter dar. So gibt es bislang noch keine Hinweise
darauf, dass etwa die Akutversorgung von Patientinnen und Patienten nach
Unfällen oder bei schwerwiegenden orthopädischen Erkrankungen nicht
gesichert wäre.

Auch gibt es regionale Unterschiede in den Krankenhäusern bei der
Belastung durch Covid-19-Patienten und der Verschiebung geplanter
orthopädischer Operationen. Zudem sind viele Fachkliniken aufgrund ihrer
Ausrichtung nicht an der Versorgung der Corona-Patienten beteiligt, in
diesen läuft der Regelbetrieb weitgehend ohne Beeinträchtigung weiter.

„Wir sehen mit Sorge, wie sich die Krankenhäuser immer weiter mit Corona-
Patienten füllen, besonders in den Hochinzidenzgebieten. Etliche Häuser
kommen an ihre Belastungsgrenze, das hat auch Einfluss auf die Orthopädie
und die orthopädische Chirurgie. Denn es sind wichtige
Operationskapazitäten eingeschränkt, zum Beispiel für Wechseloperationen
gelockerter Endoprothesen, insbesondere bedingt durch die vermehrt
notwendigen Intensivbetten für Covid-19-Patienten. Wenn aber Patientinnen
und Patienten mit akut starken Schmerzen zu uns kommen und bei ihnen
dringender Behandlungsbedarf besteht, haben diese auch Vorrang und werden
nicht abgewiesen. Es sind uns keine Fälle bekannt, bei denen auch in der
aktuell angespannten Lage besonders kranke Menschen durch Orthopäden und
Unfallchirurgen wieder nach Hause geschickt worden wären“, sagt Prof. Dr.
Dieter Wirtz, DGOU-Präsident und Direktor der Klinik und Poliklinik für
Orthopädie und Unfallchirurgie am Universitätsklinikum Bonn.

„Das Personal in Kliniken und Praxen hat zu jedem Zeitpunkt der Pandemie
und auch in der vierten Welle als Anwalt der Patientinnen und Patienten
gehandelt und unter schwieriger werdenden Rahmenbedingungen die Versorgung
auf einem hohen Niveau aufrecht erhalten. Dies betrifft neben Menschen mit
akuten orthopädischen Erkrankungen insbesondere Unfallverletzte jeden
Lebensalters, die im Rahmen des bundesweit agierenden TraumaNetzwerkes der
Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (DGU) bei Einschränkung der
Kapazitäten einzelner Krankenhäuser an aufnahmefähigen Kliniken versorgt
wurden", sagt Prof. Dr. Dietmar Pennig, Generalsekretär der DGOU.

Operationsdaten aus der zweiten Welle zeigen, dass in größeren
Krankenhäusern aufgrund der besseren räumlichen und personellen
Ausstattung der Rückgang von planbaren Operationen geringer war als in
kleinen Häusern. Dennoch kam es aufgrund der gesetzlichen Vorgaben zu
Verschiebungen von orthopädischen Eingriffen, dies betraf vor allem
Operationen an der Wirbelsäule, den Ersatz künstlicher Hüft- und
Kniegelenke und arthroskopische Eingriffe. Auch Operationen an der Hand
waren davon betroffen. Diese Prozeduren werden in besonders stark
belasteten Regionen auch während der vierten Welle auf einen späteren
Zeitpunkt verschoben werden, um Kapazitäten für die Behandlung von
Covid-19-Patienten zu schaffen. So besteht die Gefahr, dass Patientinnen
und Patienten, die Probleme am Bewegungsapparat haben, auch in dieser
Corona-Welle wieder zurückstecken und länger als geplant auf ihre
Operation warten müssen. Besteht jedoch dringender Behandlungsbedarf,
erhält jeder Patient zeitnah ärztliche Hilfe.

Lebensrettende Informationen zum richtigen Verhalten bei Herzinfarkt sowie
eine Anleitung zur Herzdruckmassage bei plötzlichem Herzstillstand und
einen Herzinfarkt-Risikotest zur Ermittlung des persönlichen Risikoprofils
gibt die Deutsche Herzstiftung in einer neuen App, die kostenlos über
<www.herzstiftung.de/app> heruntergeladen werden kann. Die App informiert
mit grafischen Abbildungen Laien über die häufigsten Herzinfarkt-
Alarmzeichen und hilft, die infarkttypischen Symptome schnell und richtig
zu deuten. Auch stellt die App die Herzdruckmassage dar und gibt dazu
konkrete Handlungsanweisungen. Das Besondere an der Anwendung ist, dass
sie den direkten Notruf 112 ermöglicht und so keine lebensrettende Zeit
verloren geht. „Die App informiert über das richtige Verhalten bei
Verdacht auf Herzinfarkt sowie beim Vorliegen eines plötzlichen
Herzstillstands. Sofortiges Handeln ist in beiden Fällen
überlebenswichtig“, betont Prof. Dr. med. Thomas Voigtländer,
Vorstandsvorsitzender der Deutschen Herzstiftung.

Für Laien einfach zu handhaben
Die App gliedert sich in die Herznotfall-Situationen „Brustschmerzen“ und
„Bewusstlosigkeit“. In beiden Notfallsituationen wird mit Abbildungen und
wenigen Fragen geklärt, ob Schmerzen im Brustkorb auf einen Herzinfarkt
hindeuten oder ob eine akute Bewusstlosigkeit, hervorgerufen durch einen
Herzstillstand, vorliegt. Ist letzteres der Fall, erhalten Helferinnen und
Helfer die Anleitung zur Durchführung der Herzdruckmassage Schritt für
Schritt sowie zur Anwendung des automatisierten externen Defibrillators
(AED). „Die kurze und konkrete Anleitung zur Herzdruckmassage soll helfen,
die lebenswichtige Versorgung des Körpers mit Sauerstoff zu überbrücken,
bis der Rettungsdienst eintrifft“, betont Herzexperte Voigtländer,
Ärztlicher Direktor am Agaplesion Bethanien-Krankenhaus und
Cardioangiologisches Centrum Bethanien (CCB) in Frankfurt am Main.
Allerdings ist die App nicht als Ersatz einer Ausbildung in der Herz-
Lungen-Wiederbelebung gedacht.

Hemmschwelle beim Herznotfall senken
Der plötzliche Herzstillstand gehört zu den häufigsten Todesursachen in
Deutschland. Jedes Jahr erleiden hierzulande ca. 65 000 Menschen einen
sog. Plötzlichen Herztod. Ist der Betroffene bewusstlos, reagiert er nicht
auf lautes Zurufen oder andere Reize (Zwicken) und atmet nicht normal,
muss man von einem plötzlichen Herzstillstand ausgehen. Wenn ein solcher
Herznotfall eintritt, ist das für zufällig Anwesende oder Angehörige eine
belastende Situation. Aus Angst etwas falsch zu machen, wird oft gar
nichts gemacht und nur abgewartet, bis der Rettungsdienst eintrifft. „Die
App soll dazu beitragen, diese Hemmschwelle zu überwinden und im Notfall
schnell und gezielt zu handeln, um Leben zu retten“, sagt Prof.
Voigtländer.

Herzinfarkt: Wie gefährdet sind Sie?
In der App ist zudem ein Herzinfarkt-Risikotest enthalten. Der Test
erfasst die Risikofaktoren Bewegungsmangel, Übergewicht, Rauchen, Stress
und ungesunde Ernährung, die sich schädigend auf die Herzkrankgefäße
auswirken und zu den Risikokrankheiten Bluthochdruck, Diabetes und
Fettstoffwechselstörungen (hohes Cholesterin) führen. „Gesunde und
Patienten, bei denen noch keine koronare Herzkrankheit diagnostiziert
wurde, bekommen eine Einschätzung ihres persönlichen Herzinfarkt-Risikos
und den Hinweis, ob eine ärztliche Untersuchung notwendig ist.

Die meisten Risikofaktoren sind beeinflussbar
Das persönliche Risikoprofil wird anhand von zu beantwortenden Fragen und
der erreichten Punktzahl ermittelt. Am Ende steht das Ergebnis mit einer
Einordnung des Risikos und entsprechenden Ratschlägen. Ein schlechtes
Testergebnis bedeutet nicht, dass man dem Herzinfarkt hilflos ausgeliefert
ist, sondern es dient als Aufforderung, etwas für die Gesundheit zu tun.
„Am besten sollte man einen Internisten oder Kardiologen aufsuchen, um
gemeinsam eine Strategie gegen den Herzinfarkt zu entwickeln“, rät Prof.
Voigtländer. Denn bis auf erbliche Belastung, Alter und Geschlecht sind
alle Risikofaktoren beeinflussbar.

Die Herzstiftungs-App steht ab sofort kostenlos zum Download mit
Anleitungen zur Installation bereit unter: <www.herzstiftung.de/app>