Spektrum Pneumologie - wissenswert, kompakt, anregend

Das regelmäßige Spielen des Didgeridoo wirkt gegen krankhaftes Schnarchen. Dies belegte Milo Puhan, Professor für Epidemiologie und Public Health an der Universität Zürich, mit einer Studie, die bereits 2006 im BMJ publiziert wurde [1]. Jetzt erhielt er für seine Forschungsarbeit den Ig-Nobelpreis der Eliteuniversität Harvard.

Die Forscher teilten 25 Patienten mit leichtem Schlafapnoe-Syndrom, die über störendes Schnarchen klagten, nach dem Zufallsprinzip entweder in eine Gruppe, die Didgeridoo spielen oder in eine Kontrollgruppe ein. Nach viermonatigem Spielen waren die Didgeridoo-Spieler am Tag signifikant weniger müde als die Teilnehmer in der Kontrollgruppe. In den Schlafuntersuchungen zeigte sich auch objektiv ein vermindertes Schlafapnoe-Syndrom. Bei Patienten mit einem Schlafapnoe-Syndrom sind die Muskeln, die die oberen Atemwege offenhalten, schwächer ausgebildet. Beim Didgeridoo spielen wird genau diese Muskulatur dank der speziellen Atemtechnik stark beansprucht und trainiert, so die Erklärung der Forscher.

Auf die Idee zur dieser Studie hatte die Forscher ein Didgeridoo-Lehrer gebracht, der nach mehrmonatigem Spielen weniger schnarchte und tagsüber weniger müde war. Damit erfüllten Puhan und seine Kollegen die Kriterien, nach denen der Preis für kuriose, aber seriös durchgeführte Forschungsarbeiten vergeben wird. Er soll fantasievolle Wissenschaftler ehren und zum Lachen und Denken anregen. Vergeben wird der Preis von der in Cambridge (USA) erscheinenden Zeitschrift Annals of Improbable Research.

1 Puhan MA, Suarez A, Lo Cascio C, et al.: Didgeridoo playing as alternative treatment for obstructive sleep apnoea syndrome: randomised controlled trial. BMJ 2006;332:266-270.

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Forscher der Universität Bonn und Asthma-Spezialisten aus Nottingham haben aus den Blättern der Korallenbeere einen neuartigen Wirkstoff gegen Asthma gewonnen.

In ihrer Studie [1] dokumentieren die Wissenschaftler, dass der Naturstoff FR900359 im Mausmodell äußerst effektiv das Zusammenziehen der Bronchialmuskeln verhindert. Der Wirkstoff löst diesen Spasmus - und das anscheinend effektiver und langfristiger als das gängige Asthmamedikament Salbutamol. «Allerdings haben wir die Substanz bislang nur an asthmakranken Mäusen getestet», erklärt Juniorprofessorin Dr. Daniela Wenzel. «Die Substanz hemmt eine zentrale Gruppe von Signalmolekülen in den Körperzellen, die Gq-Proteine», erklärt Wenzel. Gq-Proteine übernehmen bei vielen Prozessen im Körper eine Schlüsselfunktion - auch bei der Steuerung der Bronchialmuskulatur.

Normalerweise sorgt das Zusammenspiel verschiedener Signalwege dafür, dass sich die Atemwege verengen. Die Signale laufen bei den Gq-Proteinen zusammen und aktivieren sie. Erst dann wird der Bronchialspasmus eingeleitet. «Wenn wir die Aktivierung der Gq-Proteine mit FR900359 hemmen, erzielen wir daher einen weit stärkeren Effekt als bei der Hemmung einzelner Signalwege», betont Dr. Michaela Matthey vom Institut für Physiologie I.

Bei den asthmakranken Mäusen in der Studie funktionierte das ausgesprochen gut. «Wir konnten verhindern, dass die Tiere auf Allergene wie Hausstaub mit einer Verengung der Bronchien reagieren», so Wenzel. Nebenwirkungen gab es kaum, da der Wirkstoff über die Atemwege appliziert wurde und nur in geringen Mengen in den Blutkreislauf gelangte. Zwar konnten die Wissenschaftler bereits zeigen, dass menschliche Bronchialmuskelzellen in vitro sowie isolierte menschliche Atemwege ähnlich vielversprechend reagieren. Doch für die Anwendung am Menschen sind noch weitere Testreihen notwendig.

1 Matthey M, Roberts R, Seidinger A, et al.: Targeted inhibition of Gq signaling induces airway relaxation in mouse models of asthma. Sci Transl Med 2017;13pii:eaag2288.

www.uni-bonn.de → Neues → Asthma-Wirkstoff aus dem Gartencenter

Erkrankungen der Atemwege und der Lunge sind wichtige Ursachen von Krankheitslast und Sterblichkeit - und Themenschwerpunkt in der neuen Ausgabe des Journal of Health Monitoring. Ein umfassender Fokus-Beitrag betrachtet neben akuten respiratorischen Erkrankungen wie Influenza auch Lungenkrebs, chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) und Asthma bronchiale. Zu Asthma bronchiale und COPD werden zusätzlich in Fact sheets neue Ergebnisse aus der Studie «Gesundheit in Deutschland aktuell» (GEDA 2014/2015) dargestellt.

www.rki.de → Weitere Informationen → Journal of Health Monitoring 3/17

Eine nächtliche Maskenbeatmung ist eine wichtige Therapieoption für Patienten mit hyperkapnischer COPD. Zu diesem Resultat kommt eine britische Studie zur Wirkungsweise von häuslicher, nichtinvasiver Beatmungstherapie bei schwerer COPD, die kürzlich im Journal of American Medical Association publiziert wurde [1]. In der kontrolliert-randomisierten Studie HOT-HMV wurden 116 hyperkapnische COPD-Patienten nach einer lebensbedrohlichen Exazerbation in zwei Gruppen eingeteilt. Die eine Gruppe wurde mit Langzeit-Sauerstofftherapie (Home Oxygen Therapy, HOT) behandelt, die andere erhielt ebenfalls Sauerstoff, aber zusätzlich eine häusliche, nicht-invasive Beatmungstherapie (Home Me- chanical Ventilation, HMV). Es zeigte sich, dass bei den Patienten mit zusätzlicher HMV die Zeit bis zum nächsten Krankenhausaufenthalt oder Tod um 50% verlängert werden konnte. Das Risiko, im Folgejahr stationär behandelt zu werden oder zu sterben, wurde um 17% gesenkt und die gefährlichen Exazerbationen wurden um 35% gesenkt.

«Durch die Beatmungstherapie wird das CO2 ausgewaschen», erläutert der Vorsitzende der Deutschen Atemwegsliga Prof. Carl-Peter Criée. Zudem könne sich die Atemmuskulatur des Patienten während der Beatmungstherapie in der Schlafphase erho- len. Prof. Wolfram Windisch aus Köln, federführender Autor der Leitlinie zur außerklinischen Beatmung, ergänzt: «Wir konnten diese positive Wirkung der Beatmungstherapie bei hyperkapnischen Patienten bereits nachweisen [2].» Diese Studie hat stabile COPD-Patienten untersucht. «Die Kollegen aus Großbritannien haben nun gezeigt, dass die Beatmungstherapie zu Hause auch COPD-Patienten hilft, die gerade eine Exazerbation überstanden haben.»

Die Studienergebnisse werden in die Leitlinien zur COPD bzw. zur nichtinvasiven und invasiven Beatmung einfließen, deren Veröffentlichung zum 31.12.2017 geplant ist. Vielen Patenten, aber auch vielen niedergelassenen Ärzten, sei die Wirkung der häuslichen nächtlichen Beatmung noch nicht klar. Windisch betont: «Wir brauchen Versorgungskonzepte, die die ambulante und stationäre Betreuung der Beatmungspatienten in Deutschland sicherstellen.»

1 Murphy PB, Rehal S, Arbane G, et al.: Effect of home noninvasive ventilation with oxygen therapy vs oxygen therapy alone on hospital readmission or death after an acute copd exacerbation: a randomized clinical trial. JAMA 2017;317:2177-2186.

2 Köhnlein T, Windisch W, Köhler D, et al.: Non-invasive positive pressure ventilation for the treatment of severe stable chronic obstructive pulmonary disease: a prospective, multicentre, randomised, controlled clinical trial. Lancet Respir Med 2014;2:698-705.

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Ein maligner Pleuraerguss (MPE) tritt häufig bei Patienten mit metastasierendem Brust- oder Lungenkrebs auf. Dabei handelt es sich um eine übermäßige Flüssigkeitsansammlung im Brustkorb zwischen Lungen- und Rippenfell, begleitet von bösartigen Zellen. Die Ursache für den MPE wird am Institut für Lungenbiologie und Comprehensive Pneumology Center, HelmholtzZentrum München, erforscht.

In einer aktuellen Studie [1] untersuchte die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Georgios Stathopoulos Krebszellen mit einer bösartigen Mutation im KRAS-Gen, die sie aus Pleuraergüssen gewonnen hatten. KRAS ist entscheidend für das Wachstum verschiedener bösartiger Tumoren. «Wir konnten zeigen, dass diese Zellen einen Botenstoff ins Blut abgeben, der wiederum Immunzellen anlockt. Diese wandern dann über die Milz in die Pleurahöhle ein und verursachen dort die Flüssigkeitsansammlung», erklärt Studienleiter Stathopoulos den Mechanismus. Zusätzlich fanden die Wissenschaftler die KRAS-mutierten Krebszellen in MPE-Material von Lungenkrebspatienten sowie in Zelllinien, die davon abgeleitet worden waren.

Um zu überprüfen, ob das neu gewonnene Wissen in der Praxis angewendet werden könnte, testeten die Forscher zwei Wirkstoffe, die den Mechanismus an zwei verschiedenen Stellen unterbrechen: Im Versuchsmodell konnten sie belegen, dass sowohl der KRAS-Inhibitor Deltarasin als auch ein Antiköper gegen den von den Krebszellen ausgesandten Botenstoff dem Pleuraerguss entgegenwirkten. «Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass Medikamente gegen den von uns gefundenen Mechanismus eine Therapieoption werden könnten» , so Stathopoulos. Weitere Studien müssten dies nun bestätigen.

1 Αgalioti T, Giannou AD, Krontira AC,et al.: Mutant KRAS promotes malignant pleural effusion formation. Nat Commun 2017;8:15205.

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Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen «Nano-Mais» und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen. Die Beschaffenheit des Vehikels führt dazu, dass nur die Immunzellen, vor allem die Makrophagen, den Transporter aufnehmen. Die Fresszellen fressen den Nano-Mais. Durch ihre Verdauungsprozesse setzen sie den in ihm transportierten Wirkstoff frei. Dieser besteht aus genetischem Material, das die Funktion der Makrophagen beeinflusst. Die in dieser sogenannten Plasmid-DNA enthaltenen «Befehle» programmieren die Immunzellen so um, dass sie einen erwünschten Therapieeffekt auslösen und zur Heilung beitragen können. Der Nano-Mais sorgt dafür, dass diese Ladung zielgenau im richtigen Zelltyp abgeliefert wird.

Noch ist der Wirkstoff-Transporter Gegenstand der Grundlagenforschung. Aber die Forscher um Marc Schneider entwickeln das Material ihres Wirkstoff-Transporters derzeit für den späteren Einsatz in der Therapie weiter. So könnte der Transporter in naher Zukunft etwa in der Mukoviszidose-Therapie zum Einsatz kommen.

1 Möhwald M, Pinnapireddy SR, Wonnenberg B, et al.: Aspherical, nanostructured microparticles for targeted gene delivery to alveolar macrophages. Adv Healthc Mater DOI: 10.1002/adhm.201700478.

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Künstliche Beatmung kann die Lunge stark belasten und zu Schäden führen, wenn sie nicht genau auf die Patientenbedürfnisse abgestimmt wird. Mit bildgebenden Verfahren wie der Computertomographie (CT) kann man die Lungenaktivität zwar untersuchen, erhält dabei jedoch nur Einzelbilder. Außerdem muss man den Patienten einen mühsamen Transport und eine erhebliche Röntgenstrahlenbelastung zumuten. Wünschenswert wäre daher eine kontinuierliche Überwachung der Lungenfunktion direkt am Intensivbett, ganz ohne Nebenwirkungen. Dies könnte die elektrische Impedanz-Tomographie (EIT) leisten. Bei der EIT werden über Elektroden hochfrequente Ströme durch den Körper geschickt, die so schwach sind, dass man sie gar nicht spürt. Trotzdem kann man damit den elektrischen Widerstand des Körpers rückrechnen und auf Vorgänge im Körperinneren schließen. Nach wie vor gibt es jedoch keine standardisierte Methode, um aus den Messergebnissen verlässliche medizinische Daten zu ermitteln.

Einen wichtigen Schritt in diese Richtung haben nun Forscher der Technischen Universität, der Medizinischen Universität und der Veterinärmedizinischen Universität Wien in einem gemeinsamen Projekt geleistet, dessen Forschungsergebnisse jüngst in PLoS One veröffentlicht wurden [1]. Florian Thürk und seine Kollegen konnten zeigen, dass sich die Qualität der Ergebnisse steigern lässt, indem man das Auswertungsverfahren individuell maßschneidert. «Mit hochauflösenden CT-Bildern kann man individuelle Parameter sehr gut vermessen - etwa die genaue Lage der Lungen-Konturen», erklärt Thürk. Die CT-Daten wollen die Wissenschaftler in ihr Auswertungsprogramm einspeisen. Auf dieser Basis könne man eine individualisierte Auswertungsmethode erstellen, die viel genauere Ergebnisse liefert, als sie bisher möglich waren. Aus den Daten will Thürk physiologisch relevante Parameter ableiten, um die Lungenfunktion direkt zu überwachen. Im Alltag habe das ärztliche Personal oft nicht die Zeit, einzelne Bilder anzusehen, daher wolle man direkt die Daten anzeigen, die überwacht werden sollen.

Im Tierversuch erwies sich die Übereinstimmung zwischen CT-Bildern und EIT-Ergebnissen als sehr gut. Derzeit erproben die Wissenschaftler den Einsatz am Menschen, damit die EIT künftig eine neue Standardmethode in der Intensivmedizin werden kann.

1 Thürk F, Boehme S, Mudrak D, et al.: Effects of individualized electrical impedance tomography and image reconstruction settings upon the assessment of regional ventilation distribution: Comparison to 4-dimensional computed tomography in a porcine model. PLoS One 2017;12:e0182215.

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Falsche Vorsorge kann lebensbedrohlich sein: In einem kürzlich publizierten Fall [1] zeigte ein 67-jähriger Australier während eines Routineeingriffs unter Narkose plötzlich eine Hypoxämie, die sich auch durch Beatmung mit 100%-igen Sauerstoff nicht beenden ließ. Seine Blutwerte wiesen eine hohe Belastung mit Zyanid, dem Salz der Blausäure, auf. Nach erfolgreicher Behandlung erklärte der Mann, er habe in den vergangenen 5 Jahren täglich Aprikosenkern-Extrakt zu sich genommen, um sich vor Krebs zu schützen. Bei einer chronischen Vergiftung mit Zyanid kommt es zu einem verminderten Transport von Sauerstoff im Blut, da Blausäure eine höhere Bindungsaffinität an Eisen des Hämoglobins aufweist als Sauerstoff.

1 Konstantatos A, Shiv Kumar M, Burrell A, Smith J: An unusual presentation of chronic cyanide toxicity from self-prescribed apricot kernel extract. BMJ Case Reports 2017; doi:10.1136/bcr-2017-220814