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Vollnarkose kann die Entwicklung des Gehirns bei Kindern stören
Eine an Mäusen durchgeführte Studie zeigt, dass ein allgemeines Anästhetikum namens Isofluran das Wachstum von Neuronen im sich entwickelnden Gehirn signifikant stört. Diese beunruhigenden Ergebnisse unterstützen eine Reihe früherer Studien.
Könnten Allgemeinanästhetika die Entwicklung des Gehirns bei Säuglingen verändern?
Allgemeinanästhetika werden jedes Jahr in den USA an Hunderttausenden von Kindern eingesetzt. In den letzten Jahren wurden jedoch einige Bedenken laut. So sehr, dass im April 2017 die US-amerikanische Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) vor potenziellen Risiken für sich entwickelnde Gehirne warnte.
Sie schreiben, dass "wiederholte oder langwierige Anwendung von Betäubungs- und Sedierungsmitteln bei Kindern unter 3 Jahren oder bei Schwangeren während des dritten Trimesters die Entwicklung des kindlichen Gehirns beeinträchtigen könnte."
Die Warnung kommt nach Studien, die auf langfristige kognitive Defizite bei Kindern nach Anästhesie hingewiesen haben. Zum Beispiel fanden retrospektive Studien heraus, dass Kinder, die einer Operation unterzogen wurden, in sprachlichen und kognitiven Tests schlechter abschnitten und eine Zunahme der Medicaid-Abrechnungscodes, die für Lernstörungen relevant waren, beobachteten.
Vollnarkose und das sich entwickelnde Gehirn
Die früheren Studien beweisen an sich keinen direkten Zusammenhang. Wenn sich ein Kind einer Operation unterzieht, muss es einen zugrunde liegenden medizinischen Zustand geben, und natürlich könnte der chirurgische Eingriff selbst dafür verantwortlich sein. Es gibt noch andere Faktoren, die eine Rolle spielen könnten, wie zum Beispiel elterlicher Stress.
Über die retrospektiven Studien am Menschen hinaus gibt es eine wachsende Zahl von Tierforschungen, die zu ähnlichen Ergebnissen gekommen sind. Zum Beispiel fand eine Studie, die 2015 veröffentlicht wurde und die wiederholte anästhetische Exposition gegenüber Rhesus-Affen untersuchte, eine erhöhte Häufigkeit von Angst-bezogenem Verhalten im Alter von 6 Monaten.
Kürzlich hat ein Forscherteam begonnen zu verstehen, was im Gehirn passieren könnte, um diese kognitiven Veränderungen bei Säuglingen hervorzurufen. Zu diesem Zweck verwendeten sie ein Mausmodell und die Vollnarkose Isofluran.
Die Gruppe wurde von Eunchai Kang und Dr. David Mintz, beide der Johns Hopkins School of Medicine in Baltimore, MD, geführt und ihre Ergebnisse werden diese Woche in veröffentlicht PLOS Biologie.
Isofluran wurde erstmals 1979 in den USA zugelassen. Es wird regelmäßig bei Kindern angewendet und gilt allgemein als sicher und wirksam.
Die Forscher waren speziell daran interessiert, ihren Einfluss auf den Gyrus dentatus, einen Teil des Hippocampus, zu kartieren. Diese Gehirnregion ist lebenswichtig für das Lernen und die Bildung neuer Erinnerungen. Der Hippocampus beherbergt eine große Population von Neuronen, die sich in der Zeit kurz nach der Geburt entwickeln.
Fünfzehn Tage alte Mäuse wurden 4 Stunden Isofluran-Dosen ausgesetzt, was den Dosen entspricht, die bei Kindern verwendet wurden. Die Entwicklung ihres Hippocampus wurde anschließend aufgezeichnet.
Chart-Änderungen im Gehirn
Insbesondere wurden die Gyrus-Granulum-Zellen des Zahnkranzes signifikant durch das Anästhetikum beeinflusst; ihre Dendriten oder Verzweigungen waren fast doppelt so lang wie die der unbehandelten Kontrollmäuse.
Es ist bekannt, dass die Körnerzellen im Gyrus dentatus für die Gedächtnisbildung wichtig sind, sich aber besonders spät entwickeln. Bei Ratten zum Beispiel werden ungefähr 85 Prozent von ihnen nach der Geburt erzeugt.
Das Team sah auch eine Verringerung der Anzahl von reifen dendritischen Stacheln, die Strukturen, die Synapsen beherbergen.
In der nächsten Phase der Studie untersuchten die Forscher die Auswirkungen dieser Veränderungen auf Lernen und Verhalten. Mit einem Objekt-Platz-Erkennungstest und einem Y-Labyrinth-Test wurden die Mäuse auf Herz und Nieren geprüft.
Die Isoofluran verabreichten Mäuse zeigten in beiden Studien "signifikant schlechter".
Im letzten Teil der Studie erhielten die Forscher einen Einblick, wie das Anästhetikum diese negativen Veränderungen hervorrufen könnte, und ein Protein namens mTOR scheint beteiligt zu sein.
mTOR agiert als Knotenpunkt und sammelt Signale aus verschiedenen Quellen. Es wurde von den Wissenschaftlern als potenzielles Ziel in dieser Studie ausgewählt, weil es mit anderen neurologischen Entwicklungsstörungen wie Autismus-Spektrum-Störungen und Schizophrenie in Verbindung gebracht wurde.
Rapamycin, eine Verbindung, die das Immunsystem unterdrückt, hemmt auch den mTOR-Weg; Sie fanden heraus, dass, wenn Rapamycin neben dem Anästhetikum verabreicht wurde, die negativen kognitiven Effekte und Entwicklungsveränderungen im Gehirn verhindert wurden. Dies führt dazu, dass mTOR möglicherweise an den molekularen Mechanismen beteiligt ist, die hinter der veränderten Gehirnentwicklung stehen. Die Autoren schreiben:
"Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass Isofluran eine anhaltende Zunahme der Aktivität im mTOR-Signalweg bewirkt, die zu Dendritenwachstumsbeschleunigung und entweder Synapsenverlust oder verminderter Synapsenbildung in DGCs (dentatus gyrus granula cells) führt."
Die Studie bestätigt frühere Schlussfolgerungen, dass eine signifikante Exposition gegenüber Allgemeinanästhetika während der Entwicklung das wachsende Gehirn negativ beeinflusst. Aufgrund der weitreichenden Auswirkungen der Studie wird zweifellos mehr Forschung folgen.
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