Die Gefässe operierter Kinder besser schützen
Eine Herzoperation ist für Kinder besonders belastend. Der Pädiater und Intensivmediziner PD Dr. Serge Grazioli untersucht am Universitätsspital Genf (HUG), wie sich die Herz-Lungen-Maschine auf die winzigen Gefässe von Kindern mit einem angeborenen Herzfehler auswirkt. Von Interesse ist insbesondere eine Schutzschicht, deren Funktion erst in den letzten Jahren entdeckt wurde.
Herr Grazioli, wie viele Kinder kommen in der Schweiz mit einem Herzfehler auf die Welt?
Dr. Serge Grazioli: Wir gehen davon aus, dass rund ein Prozent der geborenen Kinder einen angeborenen Herzfehler hat und davon etwa 35 bis 40 Prozent eine Operation brauchen. Am häufigsten findet man einen Ventrikelseptumdefekt vor. Das heisst, die Scheidewand zwischen den Herzkammern ist nicht geschlossen.
Aber nicht alle Kinder werden für die Operation an eine Herz-Lungen-Maschine angeschlossen.
Das stimmt. Die Herz-Lungen-Maschine wird bei einer Fehlbildung benötigt, die das Innere des Herzens betrifft. Dann muss dafür gesorgt werden, dass sich im Herzen kein Blut mehr befindet und der Herzchirurg oder die Herzchirurgin sehen kann, was er oder sie operiert. Wenn die Fehlbildung die Gefässe ausserhalb des Herzens betrifft, kann man meist ohne Herz-Lungen-Maschine operieren.
Was ist die Funktion der Herz-Lungen-Maschine?
Die Herz-Lungen-Maschine erledigt während der Operation die Aufgaben von Herz und Lunge. Der Herzchirurg oder die Herzchirurgin entnimmt mit einer Kanüle vor dem rechten Herzvorhof das verbrauchte Blut. Dieses gelangt in die Maschine, die es vorwärtspumpt und mit Sauerstoff anreichert. Eine weitere Kanüle speist das sauerstoffreiche Blut in die Aorta. Das ist ein kompletter Bypass des Blutkreislaufes, sodass durch Herz und Lunge kein Blut mehr fliesst.
Die Herz-Lungen-Maschine kann Komplikationen verursachen. Weshalb?
Man muss sich vorstellen, dass das Blut, das sich normalerweise in unseren Gefässen befindet, nun durch die Röhren der Herz-Lungen-Maschine fliesst. Dies kann Blutzellen beschädigen. Die Schädigung wiederum führt zu Entzündungsreaktionen, was die Blutgefässe angreift. Bei kleinen Kindern kommt hinzu, dass die Maschine praktisch die ganze Blutmenge des Körpers benötigt. Damit das Kind nicht unterversorgt ist, brauchen wir zusätzlich fremdes Blut. Dies ist ebenfalls mit Komplikationen verbunden. Eine grosse Herausforderung ist schliesslich, die Kanülen im Herzvorhof und in der Aorta anzubringen. Die Gefässe sind bei Kindern ja sehr viel kleiner als bei Erwachsenen.
PD Dr. med. Serge Grazioli: Kinderarzt, Intensivmediziner und Privatdozent am Universitätsspital Genf
Blicken wir auf die Schädigung der Gefässe, Ihr Hauptinteresse. Weshalb ist das Verständnis dafür wichtig?
Wir wissen seit ein paar Jahren, dass die Funktion der Blutgefässe, insbesondere des Endothels, der innersten Gefässschicht, für unseren Körper eine bedeutende Rolle spielt. Das Endothel wird von manchen sogar als eigenes Organ betrachtet. Bei einem Trauma oder bei gravierenden Infektionen, zum Beispiel einer Blutvergiftung, wird das Endothel beschädigt. Dies beeinflusst die Funktion anderer Organe wie Leber, Herz oder Gehirn. Eine Herzoperation, insbesondere mit einer Herz-Lungen-Maschine, bedeutet für den Körper auch ein Trauma. Deshalb gehen wir davon aus, dass die Blutgefässe ebenfalls angegriffen werden, was zu Komplikationen nach der Operation führt, zu Ödemen und zur Gerinnselbildung.
Im Fokus steht eine spezielle Schicht im Endothel. Sie wird Glykokalyx genannt. Worum handelt es sich dabei?
Es handelt sich um eine Schicht aus Zucker und Proteinen, welche die Endothelzellen schützen – insbesondere davor, dass Blutzellen mit ihnen in Kontakt kommen und dadurch aktiv werden. Sie ist also eine Art Barriere. Ausserdem hilft die Glykokalyx in kleinen Gefässen, den Blutdruck abzuschätzen und den Durchmesser eines Gefässes zu regulieren. Die wichtige Funktion dieser Schicht ist erst in den letzten Jahren entdeckt worden.
Man geht also davon aus, dass eine Herzoperation die Glykokalyx schädigt?
Genau. Die Kombination von chirurgischem Eingriff und der Herz-Lungen-Maschine schädigt die Glykokalyx. Eine unserer Thesen ist, dass davon besonders Kinder betroffen sind, die zyanotisch sind. Also deren sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut aufgrund der Fehlbildung im Herzen gemischt wird. Diese Kinder weisen wohl schon vor der Operation eine Anomalie des Endothels und der Glykokalyx auf, was sie zusätzlich gefährdet.
Wie wollen Sie das herausfinden?
Wir bilden zwei Gruppen, 15 Kinder ohne Zyanose und 15 mit Zyanose. Die Zyanose kann man vor der Operation anhand des Sauerstoffgehalts des Blutes messen. Dann messen wir die nötigen Parameter während der Anästhesie noch vor der eigentlichen Operation, sechs Stunden nach der OP und am Morgen darauf. Zusätzlich schliessen wir eine Kontrollgruppe mit 10 gesunden Kindern ein. So können wir die drei Gruppen im zeitlichen Verlauf vergleichen.
Wie misst man den Schaden an der Glykokalyx?
Die Glykokalyx hat Proteinfäden, die sich im Blut wiegen. Bei einer Schädigung schneiden Enzyme diese Proteinfäden ab, wodurch Teile davon im Blut davonschwimmen. Mithilfe einer Blutentnahme können wir diese abgeschnittenen Proteinstücke messen. Wir finden sie auch im Urin. Je mehr wir davon finden, desto grösser ist der Schaden.
Wie kann man die Gefässe von Kindern, die eine Herzoperation benötigen, künftig besser schützen?
Wenn wir den Mechanismus kennen, der die Gefässe schädigt, können wir uns einen präventiven Schutz überlegen, sowohl vor wie auch nach dem Eingriff. Wir fokussieren uns auf die Entzündungsreaktionen und geben gewissen Kindern heute bereits während der Operation Kortikosteroide. Diese wirken entzündungshemmend. Die ideale Dosis müssen wir noch herausfinden. Ein weiterer Ansatz wären Anpassungen an der Herz-Lungen-Maschine. Es gibt bereits solche, die mittels eines Filters Proteine herausfiltern, die Entzündungen verursachen.
