Die Rolle der transkutanen Vagusnervstimulation bei der Behandlung akuter Hirnverletzungen

Akute Hirnverletzungen gehören zu den führenden Gesundheitsproblemen der heutigen Zeit. Sie weisen eine hohe Sterblichkeits- und Krankheitsrate auf, begrenzte therapeutische Optionen und verlängerte Krankenhausaufenthalte, wodurch Patienten mit Behinderungen zurückbleiben, die die Lebensqualität beeinträchtigen und die Gesundheitskosten erhöhen. Die Ätiologie der Hirnverletzung kann traumatisch oder nicht-traumatisch sein. Die globale Inzidenz von traumatischen Hirnverletzungen (TBI) wird auf 27 bis 69 Millionen Fälle pro Jahr geschätzt, hauptsächlich aufgrund von Stürzen und Verkehrsunfällen. Zu den herausforderndsten nicht-traumatischen Hirnverletzungen gehört die aneurysmatische Subarachnoidalblutung (aSAH) mit einer Inzidenz von 10-15 Patienten pro 100.000 pro Jahr. In der Behandlung von primären und sekundären Hirnverletzungen sind sowohl chirurgische als auch nicht-chirurgische Verfahren wichtig. Begrenzte therapeutische Optionen bei der Behandlung von Hirnverletzungen haben die Tür für die Betrachtung neuer nicht-invasiver Methoden geöffnet. Aktuelle Studien zeigen, dass die durch Vagusnervstimulation (VNS) induzierte Neuromodulation zu besseren Ergebnissen bei Patienten mit Hirnverletzungen beitragen kann.

Die erste Anwendung von VNS in einem klinischen Umfeld war ein invasives Verfahren zur Behandlung von pharmakoresistenter Epilepsie. Anschließend wurde eine nicht-invasive Methode der transkutanen VNS (tVNS) entwickelt, die neuroprotektive und immunprotektive Wirkungen haben kann. Laut bestehender Forschung bietet tVNS einen sichereren Ansatz bei der Behandlung von Hirnödem, epileptischen Anfällen, Störungen der Blut-Hirn-Schranke, Wiederherstellung motorischer und kognitiver Funktionen sowie Immunmodulation. Transkutane VNS induziert eine verstärkte Regulation der endogenen noradrenergen Aktivität durch Aktivierung des Locus coeruleus und die Freisetzung von Noradrenalin in der Amygdala sowie höhere Gesamtkonzentrationen von Noradrenalin im Gehirn. Dementsprechend ermöglicht eine Erhöhung des zerebralen Perfusionsdrucks (CPP) eine bessere Sauerstoffversorgung des Hirngewebes und Reperfusion der Penumbra-Zone. Noradrenalin unterdrückt Anfälle durch Schutz von GABAergen Neuronen und Reduzierung neuronaler Hypererregbarkeit. Darüber hinaus übt es entzündungshemmende Wirkungen auf Mikrogliazellen aus, wodurch die Produktion von Zytokinen und Chemokinen reduziert wird. Acetylcholin (ACh) reduziert unter Vagalstimulation ebenfalls pro-inflammatorische Zytokine wie Tumornekrosefaktor (TNF), Interleukine IL-1β, IL-6 und IL-18. Gleichzeitig beeinflusst es den Mikroglia-Phänotyp, reduziert den pro-inflammatorischen M1-Mikroglia-Phänotyp, der oxidativen Stress und mitochondriale Schäden fördert, zugunsten des neuroprotektiven M2-Phänotyps. Aktuelle Studien zeigen, dass tVNS auch signifikant Serum-Entzündungszytokine bei Patienten mit Sepsis moduliert. Ein weiterer entzündungshemmender Mechanismus ist die Interaktion von VNS mit dem Peptidhormon Ghrelin. Serum-Ghrelin-Konzentrationen steigen unter Vagalstimulation an, was zu einer anschließenden Reduktion von TNF-α-Spiegeln und anderen pro-inflammatorischen Zytokinen nach Hirnverletzung führt. Ghrelin spielt auch eine wichtige Rolle bei der Reduzierung von intrazerebralen Blutungen durch Hemmung von NLRP3 und Stimulierung des Nrf2/ARE-Signalwegs. Die Analyse von Biomarkern für Hirngewebeschäden, wie S100-Protein und neuronenspezifische Enolase (NSE), kann zur Bewertung von Sterblichkeit und Morbidität sowie Ergebnissen der neurointensivmedizinischen Behandlung verwendet werden, und nicht-invasive tVNS-Stimulation könnte zu einer Reduktion ihrer Werte führen und bei der Überwachung des klinischen Zustands von Patienten mit Hirnverletzungen dienen.

Die motorische Genesung hängt von der Neuroplastizität des Gehirns ab, und die Ergebnisse früherer Studien deuten auf eine signifikant bessere funktionelle motorische Genesung hin, wenn Rehabilitations- therapie mit tVNS kombiniert wird. Nicht-invasive tVNS kann auch kognitive Dysfunktion lindern, da sie Neuroinflammation reduziert und die Gedächtnisfunktion durch Stimulation peripherer und zentraler Cholecystokinin (CCK)-Rezeptoren verbessert.

Die Anwendung von tVNS ist bei Patienten mit aSAH und Schlaganfall sicher und verbessert signifikant die funktionelle Genesung bei Patienten in einem minimal bewussten Zustand nach transaurikulärer tVNS, die über einen Zeitraum von vier Wochen verabreicht wird.

Nach bestem Wissen wurde tVNS in Kroatien noch nicht in klinischen Studien eingesetzt, noch wurde es in Fallberichten oder kleinen Kohortenstudien beschrieben. Die erhaltenen Ergebnisse werden mit gesammelten Daten zum klinischen Status der Patienten, Verlauf und Dauer der Krankenhausbehandlung, Auftreten von Komplikationen und Behandlungsergebnissen korreliert.