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27.10.2017 | Herzchirurgie | Nachrichten

Biorhythmus bestimmt Myokardschaden

Herzoperationen am Morgen sind gefährlicher

Autor:
Veronika Schlimpert

Auch das Herz hat eine innere Uhr und diese bestimmt offenbar, zu welcher Tageszeit einer Operation die Gefahr für perioperative Herzschäden am größten ist. Diese Erkenntnis haben Forscher in einer aufwendigen Untersuchung mit vier Versuchsteilen gewonnen. 

Operationen am offenen Herzen sollten wohl besser auf den Nachmittag gelegt werden. Zu dieser Tageszeit wäre der Eingriff  im Einklang mit dem Biorhythmus des Herzens. Denn wie Forscher des Universitätsklinikums in Lille nun in einer aufwendigen Untersuchungsreihe belegen konnten, ist das Myokard am Morgen deutlich anfälliger für Reperfusionsschäden als am Nachmittag.

Es ließe sich eine schwere kardiovaskuläre Komplikation vermeiden, wenn jeder elfte Patient statt morgens am Nachmittag operiert werden würden, resümieren die Studienautoren um Dr. David Montaigne.

Das Herz hat seinen eigenen Rhythmus

In früheren Studien hatte sich bereits angedeutet, dass das Herz einer eigenen zirkadianen Uhr unterliegt. So haben Patienten, die am Morgen einen Myokardinfarkt erleiden, einen ausgedehnteren Infarktschaden als jene, bei denen das Ereignis später am Tag aufgetreten war.

Zu Myokardschädigungen kann es aber auch während einer Operation am offenen Herzen kommen. Die vorrübergehende Entkopplung des Herzens vom Körperkreislauf versetzt das Myokard in eine kurzzeitige Ischämie. Die nachfolgende Wiederherstellung der Durchblutung durch Anschließen einer Herz-Lungen-Maschine verursacht dann einen Reperfusionsschaden, ähnlich wie man es bei einem Myokardinfarkt mit anschließender perkutaner Intervention oder CABG beobachtet.

Aufwendige Studie mit 4 Versuchsteilen

In ihrem ersten Versuchsteil wollten die französischen Wissenschaftler zunächst herausfinden, ob das Ausmaß solcher perioperativer Myokardschäden von der Tageszeit abhängig ist, an welcher der Eingriff stattfindet. Dafür haben sie die Häufigkeit von postoperativen Komplikationen bei einer Kohorte von 596 Patienten mit chirurgischem Aortenklappenersatz in Beziehung zum Operationszeitpunkt gesetzt.

Und tatsächlich kam es innerhalb der ersten 500 Tage nach dem Eingriff bei den Patienten, die am Nachmittag operiert worden sind, deutlich seltener zu perioperativen Herzinfarkten oder zu einer Entwicklung einer Herzinsuffizienz als bei den morgens operierten Patienten (9,4 vs. 18,1%; Hazard Ratio, HR: 0,5).

Randomisierte Studie soll Kausalität belegen

Im nächsten Schritt entschlossen sich Montaigne und Kollegen dann, die Kausalität hinter diesen beobachteten Zusammenhang zu prüfen. In ihrer Klinik haben sie den OP-Termin bei 88 Patienten randomisiert entweder am Morgen oder am Nachmittag festgelegt. Ein Unterschied der Komplikationsraten in der Zeit bis zur Entlassung ließ sich zwar nicht belegen. Dafür sei die Studie auch nicht gepowert, so die Studienautoren.

Es stellte sich aber heraus, dass der Troponin T-Anstieg bei den Patienten, bei denen die Herzklappe morgen ersetzt worden ist, deutlicher ausgefallen war als bei den am Nachmittag operierten Patienten (225 vs. 179 ng/L). Die Höhe des Troponin-Anstiegs spiegelt bekanntermaßen das Ausmaß der Myokardschädigung wider.

Welcher Mechanismus steckt dahinter?

Der Wissensdurst der französischen Ärzte war nach dieser Studie aber immer noch nicht gestillt. Sie wollten wissen, welcher Mechanismus hinter der tageszeitabhängigen Suszeptibilität des Myokards steckt. Bei 30 Teilnehmern des randomisierten Versuchsteils entnahmen sie Gewebeproben aus dem Herzen und setzten diese experimentell einem Hypoxie-Reperfusion-Zyklus aus.

Das Ergebnis dieses ex-vivo-Versuchs bestätigt die Vermutung der Wissenschaftler. Die Kardiomyozyten der nachmittags operierten Patienten erlangten nämlich deutlich schneller ihre Kontraktionsfähigkeit wieder.

Somit scheine tatsächlich der intrinsische Biorhythmus der Herzmuskelzellen verantwortlich für die schlechtere Prognose der morgens operierten Patienten zu sein, schlussfolgern die Studienautoren. Zu dieser Hypothese passt auch das Ergebnis der Genexpressions-Analyse, die die Forscher bei den Gewebeproben anschließend vorgenommen haben. 287 Genen, die mit der zirkadianen Uhr in Verbindung gebracht werden, waren bei den nachmittags operierten Patienten hochreguliert.

Proof-of-Concept für therapeutische Intervention

Damit noch nicht genug des Forscherdrangs. Am Ende ihrer Versuchsreihe hatten die Wissenschaftler aus Lille die Idee, in den kardialen Biorhythmus eingreifen zu können. Als Angriffspunkt auserkoren haben sie den Kernrezeptor Rev-ErbA alpha.  Das Protein reguliert den zirkadianen Rhythmus, indem es die Expression unterschiedlicher Downstream-Gene beeinflusst.

Die Herzen von Mäusen, in denen Rev-ErbA alpha auf Genebene oder medikamentös durch einen Inhibitor ausgeschalten war, erholten sich schneller von einem induzierten Ischämie-Reperfusions-Zyklus als das Myokardgewebe der Kontrollmäusen.

Mit diesem Versuch sei den französischen Wissenschaftler ein exzellenter Machbarkeitsnachweis gelungen, lobten Thomas Bochaton und Michel Ovize die Arbeit in einem Kommentar. Nun scheint es zwar utopisch, im Klinikalltag jegliche Operationen auf den Nachmittag zu legen. Doch können sich die beiden Kommentatoren trotzdem vorstellen, dass diese neuen Erkenntnisse auch praktische Relevanz haben. „Man könnte sich beispielsweise überlegen, ob man Hochrisikopatienten bevorzugt am Nachmittag operiert.“ Ehe man zu einem solchen Prozedere übergeht, sind selbstverständlich noch weitere Studien an mehreren Zentren notwendig. 

Literatur