Cortical Spreading Depolarization bei Patienten mit malignem Schlaganfall
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurde in einer monozentrischen, prospektiv beobachtenden, klinischen Phase I Diagnostikstudie untersucht, inwiefern neuronale Massendepolarisationen, sogenannte Cortical Spreading Depolarizations (CSDs), zu einer hämodynamischen und metabolischen Beeinträchtigung des Periinfarktgewebes bei Patienten mit einem malignen Mediainfarkt führen. Intraoperative Aufzeichnungen der Blutflussänderung zeigten, dass die Mehrzahl der auftretenden CSDs im Periinfarktgewebe an eine hyperämische Blutflussantwort gekoppelt sind. Zur Untersuchung der metabolischen Beeinträchtigung wurde die technisch herausfordernde Hochfrequenz Repeat Sampling Mikrodialyse eingesetzt, mit der es jedoch nicht gelang, die direkte metabolische Beeinträchtigung aufgrund von CSDs im Gewebe nachzuweisen. Allerdings konnte sowohl ein zeitlicher Verlauf der hämodynamischen als auch der metabolischen Beeinträchtigung bei Patienten mit malignem Mediainfarkt dargestellt und Zusammenhänge im Langzeitverlauf erkannt werden. Durch die Nutzung von moderner Laser Speckle Contrast Analyse (LASCA) konnte zudem das Periinfarktgewebe sowie die CSDs intraoperativ dargestellt werden. Dies ermöglichte zum einen eine eingehende Analyse der Ausbreitungsgeschwindigkeit der CSDs und zum anderen eine präzise Darstellung der davon betroffenen kortikalen Fläche. Diese Untersuchungen wurden im Rahmen eines Folgeantrages weitergeführt, um die Frage, inwiefern CSDs abhängig von ihrer hämodynamischen Kopplung zu einer metabolischen Beeinträchtigung des Periinfarktgewebes bei Patienten mit einem malignen Mediainfarkt führen, zu beantworten. Hierbei lag der Fokus vor allem auf der Kopplung des Sauerstoffpartialdrucks. Dieser korrelierte insbesondere bei kurzanhaltenden CSDs signifikant mit dem Erholungsergebnis. Dabei zeigte sich, dass sich Patienten mit einer biphasischen Sauerstoffpartialdruckantwort auf CSDs besser erholten als Patienten mit einer reinen hypoxischen Sauerstoffpartialdruckantwort. Ergänzt wurden diese Befunde durch tierexperimentelle Arbeiten, in denen gezeigt werden konnte, dass eine verzögerte Induktion von CSDs auch in der Spätphase mit einer Zunahme des Infarktvolumens einhergeht. Diese Daten unterstreichen, dass die Infarktprogression auch mehrere Tage nach Infarkt voranschreitet und durch CSDs moduliert wird. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass auch nach Ischämiebeginn verzögert auftretende CSDs zu einer Schadensprogression beitragen können. Hierbei ist zu unterstreichen, dass nicht die Anzahl von CSDs relevant ist, sondern wie lang einzelne CSDs anhalten. Dies spricht dafür, dass im klinischen Zusammenhang vor allem langanhaltende CSDs blockiert werden sollten. Eine Interventionsstudie hierzu ist in Planung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Propagation of cortical spreading depolarization in the human cortex after malignant stroke. Neurology. 2013;80:1095-102
Woitzik J, Hecht N, Pinczolits A, Sandow N, Major S, Winkler MK, Weber-Carstens S, Dohmen C, Graf R, Strong AJ, Dreier JP, Vajkoczy P; COSBID study group
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Excitotoxicity and metabolic changes in association with infarct progression. Stroke. 2014;45:1183-5
Woitzik J, Pinczolits A, Hecht N, Sandow N, Scheel M, Drenckhahn C, Dreier JP, Vajkoczy P
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Supply-demand mismatch transients in susceptible peri-infarct hot zones explain the origins of spreading injury depolarizations. Neuron. 2015;85:1117-31
von Bornstädt D, Houben T, Seidel JL, Zheng Y, Dilekoz E, Qin T, Sandow N, Kura S, Eikermann-Haerter K, Endres M, Boas DA, Moskowitz MA, Lo EH, Dreier JP, Woitzik J, Sakadžić S, Ayata C
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Infarct prediction by intraoperative laser speckle imaging in patients with malignant hemispheric stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2016;36:1022-32
Hecht N, Müller MM, Sandow N, Pinczolits A, Vajkoczy P, Woitzik J
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Standard-sampling microdialysis and spreading depolarizations in patients with malignant hemispheric stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2017;37:1896-1905
Pinczolits A, Zdunczyk A, Dengler NF, Hecht N, Kowoll CM, Dohmen C, Graf R, Winkler MK, Major S, Hartings JA, Dreier JP, Vajkoczy P, Woitzik J
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Infarct volume predicts outcome after decompressive hemicraniectomy for malignant hemispheric stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2018;38:1096-1103
Hecht N, Neugebauer H, Fiss I, Pinczolits A, Vajkoczy P, Jüttler E, Woitzik J
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Terminal spreading depolarization and electrical silence in death of human cerebral cortex. Ann Neurol. 2018;83:295-310
Dreier JP, Major S, Foreman B, Winkler MKL, Kang EJ, Milakara D, Lemale CL, DiNapoli V, Hinzman JM, Woitzik J, Andaluz N, Carlson A, Hartings JA
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The negative ultraslow potential, electrophysiological correlate of infarction in the human cortex. Brain. 2018;141:1734-1752
Lückl J, Lemale CL, Kola V, Horst V, Khojasteh U, Oliveira-Ferreira AI, Major S, Winkler MKL, Kang EJ, Schoknecht K, Martus P, Hartings JA, Woitzik J, Dreier JP
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Perfusion-Dependent Cerebral Autoregulation Impairment in Hemispheric Stroke. Ann Neurol. 2021;89:358-368
Hecht N, Schrammel M, Neumann K, Müller MM, Dreier JP, Vajkoczy P, Woitzik J
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Physiological variables in association with spreading depolarizations in the late phase of ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2022;42(1):121-135
Schumm L, Lemale CL, Major S, Hecht N, Nieminen-Kelhä M, Zdunczyk A, Kowoll CM, Martus P, Thiel CM, Dreier JP, Woitzik J
