Klinische Gefässforschung

«Der Mensch ist so alt wie seine Gefässe.» (R. Virchow, 1821–1902)


Forschungsteam Klinische Gefässforschung Hinten (v.l.n.r.): PD Dr. Frank Enseleit, Amira, PD Dr. Andreas Flammer, Matthias Ausdorf. Vorne (v.l.n.r.): Prof. Frank Ruschitzka, Dr. Michelle Frank, PD Dr. Isabella Sudano, Silviya Cantatore. Nicht abgebildet: Dr. Matthias Nägele.

Seit Jahren liegen die Stärken der Gruppe „Klinische Gefässforschung" in der Bearbeitung klinisch relevanter Fragestellungen zur Entstehung von Herzkreislauferkrankungen, insbesondere dem Einfluss von Medikamenten und der präventiven und therapeutischen Wirkung von Nahrungsmitteln auf das Herzkreislaufsystem.  Besonderen Wert wird auf eine gute Teamarbeit gelegt. Wichtig ist dem Team der klinischen Forschung, dass sich ihre Probanden und Patienten wohl fühlen und dass innovative Methoden bei klinischen Studien Verwendung finden. Der Schwerpunkt der Forschungsgruppe liegt auf Messungen der Endothelfunktion [Abb. 1], der systemischen «arteriellen» Steifigkeit (Pulswellengeschwindigkeit), der Plättchenfunktion, der Gefässdicke der Halsschlagadern und der Sympathikusaktivität.

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Abb. 1 Links: Messung der flussabhängigen Dilatation der Arteria brachialis mittels Ultraschall durch PD Dr. Isabella Sudano bei einer Probandin. Rechts: Die Funktion der Gefässe wird mittels Ultraschall gemessen. Mit dem Ultraschall wird die Armarterie dargestellt sowie deren Diameter und Blutfluss gemessen. Eine Blutdruckmanschette wird am Unterarm platziert und für fünf Minuten aufgepumpt. Danach werden erneut Durchmesser und Blutfluss bestimmt. Bei normaler Endothelfunktion erweitert sich das Gefäss («flussabhängige Vasodilatation»).

Die Arteriosklerose entsteht nach heutigem Wissensstand bereits im jugendlichen Alter und durchläuft über mehrere Jahrzehnte ein asymptomatisches Stadium, bevor es durch stenosierende Veränderungen oder akute thrombotische Prozesse zur klinischen Manifestation kommt. Die frühesten Merkmale der Atherosklerose sind funktionelle Veränderungen des Endothels bis zu einer manifesten Endotheldysfunktion sowie eine verminderte Gefässelastizität.
Die Endothelfunktion kann heute auf mehreren Wegen klinisch untersucht werden und ist somit ein potentiell wichtiger Parameter zur Früherkennung des Arteriosklerose-Risikos geworden. Die Messung der endothelabhängigen Vasodilatation kann auf invasivem (intrakoronare Infusion von Acetylcholin, quantitative Koronarangiographie nach Cold pressor-Test, Vorderarm-Mikrozirkulation während Plethysmographie) oder nicht-invasivem Wege (flussabhängige Vasodilatation der Arteria brachialis, Haut-Mikrozirkulation mittels Doppler-Laser) erfolgen. Die flussabhängige Vasodilatation der Arteria brachialis [Abb. 1] ist heute der Goldstandard für die nicht-invasive klinische Evaluation der Endothelfunktion. Sie zeigte eine gute Reproduzierbarkeit und korreliert in vielen klinischen Studien invers mit der Rate an kardiovaskulären Ereignissen. Aktuell wird auch die Endothelfunktion am Augenhintergrund (Gefässe der Retina) gemessen: Durch die Anwendung von  Flickerlicht erhöht sich der retinale Blutfluss, u.a. mittels Stimulation der NO- Freisetzung. Eine kontinuierliche Messung der Durchmesser der arteriellen und venösen Netzhautgefässe vor (basal) und nach der Anwendung von Flickerlicht wird hierbei als quantitativer Parameter der mikrovaskulären endothelialen Funktion genutzt.

Durch die Bestimmung der Pulswellengeschwindigkeit und des Augmentationsindexes mittels Applanationstonometrie können frühzeitig Schäden und Fehlfunktionen der Gefässwand bestimmt sowie Aussagen zum Elastizitätsverlust und damit zum biologischen Altern der Arterien gemacht werden. Diese Parameter korrelieren mit der Entwicklung der Atherosklerose und ihren klinischen Komplikationen.
Die aktuellen Richtlinien der Europäischen Gesellschaft für Hypertonie und der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie empfehlen diese Tests bei Patienten mit arterieller Hypertonie, um frühzeitig Schäden zu entdecken.

Medikamente sowie Änderungen der Ernährung können die Gefässfunktion beeinflussen

Ein weiterer Fokus der Forschungsgruppe ist die Testung der kardialen Sicherheit von häufig verschriebenen Medikamenten. Unter anderem untersucht wurde die Wirkung von Paracetamol, einem häufig verwendeten Schmerzmittel, auf Blutdruck und Endothelfunktion bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass Paracetamol nicht wie angenommen ohne Nebenwirkungen ist, sondern den Blutdruck erhöhen kann. Des Weiteren wurden die Effekte von polyphenolreihen Substanzen (dunkle Schokolade, Pycnogenol) auf die Endothelfunktion bei Patienten mit Herzinsuffizienz oder koronarer Herzkrankheitauf die Gefässfunktion untersucht. Wir konnten zeigen, dass sowohl Pycnogenol als auch schwarze Schokolade die Endothelfunktion bei diesen Patienten verbessern kann und somit mutmasslich der Entstehung der Atherosklerose entgegenwirken kann. Eine der letzten Studien beschäftigte sich mit der Wirkung von am Auge applizierten VEGF-Antagonisten auf die systemische Gefässfunktion (und somit der Gefässgesundheit) bei Patienten mit feuchter Makuladegeneration. Hintergrund für diese Studie waren Hinweise, dass die Hemmung von VEGF mit einer erhöhten Rate an Herzkreislauferkrankungen einhergehen könnte. In unserer vom Schweizerischen Nationalfond (SNF) unterstützten Studie konnten wir keine signifikanten Veränderungen der flussinduzierten Gefässerweiterung der Brachialarterie, der Pulswellengeschwindigkeit oder der Plättchenaggregation beobachten. Die in einigen Studien beobachteten erhöhten Raten an Herzkreislaufkrankheiten unter VEGF-Inhibitoren bleiben deshalb weiterhin ungeklärt. Das Forschungsteam plant in einer Folgestudie weitere mögliche Ursachen genauer zu untersuchen.

In einem weiteren, ebenfalls vom SNF unterstützten Projekt, wurden die Gefässfunktion und die Sympatikusaktivität von Patienten mit nachgewiesenem Takotsubo-Syndrom mit ? gleichaltrigen ? Patienten verglichen. Wir konnten zeigen, dass Patienten mit Takotsubo Syndrom eine beeinträchtigte Endothelfunktion und eine erhöhte Aktivität des sympathischen Sympathikus-Nervensystems im Vergleich zur Kontrollgruppe aufwiesen. Diese Studie unterstreicht die möglicherweise zentrale Rolle von Stress und Stressverarbeitung bei der Entstehung dieser Erkrankung.

Aktuell beschäftigt sich das Forschungsteam Klinische Gefässforschung auch mit der Rolle der Endothelfunktion bei Herzinsuffizienz. In einer Beobachtungsstudie verglichen werden die Endothelfunktion in den kleinen Gefässen im Auge mit der Endothelfunktion am Oberarm sowie der Gefässsteifigkeit bei Patienten mit Herzinsuffizienz, Patienten mit kardiovaskulären Risikofaktoren und gesunden Kontrollen. Das Team erhofft sich hierdurch neue Erkenntnisse über die Unterschiede der verschiedenen Gefässfunktionsmessungen bei Herzschwäche und dem Verhältnis der Gefässschädigung der kleinen und grossen Gefässe (Mikro- und Makrozirkulation).