Studie entdeckt neuronale Prozesse, die dem Wiederauftauchen des Bewusstseins nach Anästhesie zugrunde liegen.

13. April 2023 feature

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von Ingrid Fadelli , Medical Xpress

Vor chirurgischen Eingriffen und anderen invasiven medizinischen Verfahren werden Patienten in der Regel einer Anästhesie unterzogen. Die Anästhesie besteht darin, den Patienten eine Klasse von Medikamenten (d.h. Anästhetika) zu verabreichen, die sie dazu bringen, in bestimmten Bereichen des Körpers das Gefühl zu verlieren (d.h. lokale Anästhesie) oder während des Eingriffs vollständig das Bewusstsein zu verlieren (d.h. Vollnarkose). Diese Anästhetika können den Patienten mittels Injektion, Inhalation, hautbetäubender Lotionen und anderer Mittel verabreicht werden.

In der Vergangenheit betrachteten Ärzte und medizinische Forscher die Vollnarkose als passiven Prozess, der nicht beeinflusst oder unterbrochen werden konnte, sobald die anästhetischen Medikamente verabreicht wurden. Mehrere Studien zeigten jedoch, dass es sich tatsächlich um einen aktiven Hirnprozess handelt, der experimentell kontrolliert und darauf eingewirkt werden kann.

Ein Forschungsteam an der Southern University of Science and Technology in China führte kürzlich eine Studie durch, die die Prozesse untersuchte, die den Gehirnzuständen während einer Vollnarkose zugrunde liegen, und die mit dem anschließenden Wiederauftauchen des Bewusstseins verbunden sind. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Neuroscience, zeigen mögliche Strategien auf, die Anästhesisten helfen könnten, die Dauer von Anästhesie zu verlängern und zu vertiefen oder zu verkürzen.

"Wir zeigen bei Mäusen, dass bei verschiedenen Anästhetika, wenn das Gehirn durch Zwang in einen minimal reaktionsfähigen Zustand versetzt wird, eine schnelle Herunterregulierung des K+/Cl−-Transporters 2 (KCC2) im ventralen posteromedialen Kern (VPM) als gemeinsamer Mechanismus dient, durch den das Gehirn das Bewusstsein wiedererlangt", schrieben Jiang-Jian Hu, Yuexin Liu und ihre Kollegen in ihrem Papier.

Um die neuronalen Prozesse zu untersuchen, die mit dem Wiedererwachen des Bewusstseins nach der Anästhesie verbunden sind, führten die Forscher eine Reihe von Experimenten an erwachsenen Mäusen durch. Sie verabreichten den Mäusen eines von drei verschiedenen anästhetischen Medikamenten (d.h. Ketamin, Propofol und Pentobarbital) und betrachteten dann die molekularen Mechanismen, die während des Wiedererwachens des Bewusstseins auftraten.

Um das Bewusstsein der Mäuse zu bewerten, maßen Hu, Liu und seine Kollegen den sogenannten Verlust des Reaktionsvermögens (LORR), einen Punkt, an dem Tiere nicht mehr auf ihren Instinkt reagieren, sich mit dem Bauch nach oben zu legen. Darüber hinaus beobachteten sie die Verhaltensreaktionen der Tiere auf externe Reize.

Die Experimente des Teams lieferten interessante Ergebnisse, die einen neuen neuronalen und molekularen Mechanismus identifizierten, durch den das Gehirn nach einer Vollnarkose das Bewusstsein wiedererlangt. Sie zeigten auch, dass der ventrale posteromediale Kern (VPN), Teil des Thalamus, eine Schlüsselregion des Gehirns ist, die mit dem Wiedererwachen des Bewusstseins verbunden ist.

"Die ubiquitinproteasomale Degradation ist für die Herunterregulierung von KCC2 verantwortlich, die durch das Ubiquitinligase Fbxl4 angetrieben wird", erklärten Hu, Liu und ihre Kollegen in ihrem Papier. "Die Phosphorylierung von KCC2 bei Thr1007 fördert die Interaktion zwischen KCC2 und Fbxl4. Die Herunterregulierung von KCC2 führt zu einer gABA-Rezeptor-vermittelten Entinhibierung, die eine beschleunigte Erholung der Erregbarkeit von VPM-Neuronen und das Wiedererwachen des Bewusstseins aus der anästhetischen Hemmung ermöglicht. Dieser Erholungsweg ist ein aktiver Prozess und tritt unabhängig von der Anästhetikawahl auf."

Insgesamt zeigt die jüngste Arbeit dieses Forscherteams, dass der Abbau von KCC2-Transporterneuronen im VPM, mittels Ubiquitin, einer Verbindung in lebenden Zellen, die zum Abbau überflüssiger oder fehlerhafter Proteine im Gehirn beiträgt, ein wesentlicher Schritt im Auftreten des Bewusstseins nach einer Vollnarkose bei Mäusen ist. Diese wichtige Erkenntnis könnte potenziell die Entwicklung von Strategien zur Erweckung von Patienten, die sich in einem vegetativen oder minimal bewussten Zustand befinden, informieren.

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