Frühere Studien haben einen möglichen Zusammenhang zwischen Kopfverletzungen und einem erhöhten Auftreten von Hirntumoren nahegelegt, aber die Beweise sind nicht schlüssig. Eine aktuelle Studie des UCL-Teams hat nun einen möglichen Mechanismus zur Erklärung dieses Zusammenhangs identifiziert. Die Ergebnisse legen nahe, dass genetische Mutationen im Zusammenspiel mit einer Entzündung des Hirngewebes das Verhalten der Zellen so verändern, dass sie eher zu Krebs werden. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass das Gesamtrisiko, an einem Hirntumor zu erkranken, gering ist und im Laufe des Lebens auf weniger als 1 % geschätzt wird, sodass das Risiko auch nach einer Verletzung gering bleibt.
Die UCL-Studie: Ein möglicher Mechanismus
Die Studie wurde von Professor Simona Parrinello (UCL Cancer Institute), Leiterin der Samantha Dickson Brain Cancer Unit und Co-Leiterin des Cancer Research UK Brain Tumour Centre of Excellence, geleitet. Das Team konzentrierte sich auf Gliome, Hirntumore, die häufig in neuralen Stammzellen entstehen. Früher ging man davon aus, dass reifere Arten von Gehirnzellen, wie Astrozyten, weniger wahrscheinlich Tumore bilden. Neuere Erkenntnisse haben jedoch gezeigt, dass Astrozyten nach einer Verletzung wieder Stammzellverhalten zeigen können.
Experimentelle Ergebnisse an Mäusen
Um diese Eigenschaft zu untersuchen, injizierten Professor Parrinello und ihr Team jungen erwachsenen Mäusen mit Hirnverletzungen eine Substanz, die Astrozyten dauerhaft rot färbte und die Funktion eines Gens namens p53 ausschaltete. Es ist bekannt, dass p53 eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung vieler verschiedener Krebsarten spielt. Eine Kontrollgruppe wurde auf die gleiche Weise behandelt, wobei das p53-Gen intakt blieb. Eine zweite Gruppe von Mäusen wurde ohne Verletzung einer p53-Inaktivierung unterzogen.
Professor Parrinello erklärte: "Normalerweise sind Astrozyten stark verzweigt - sie haben ihren Namen von den Sternen -, aber wir haben festgestellt, dass die Astrozyten ohne p53 und nur nach einer Verletzung ihre Verzweigungen zurückgezogen haben und runder geworden sind. Sie waren nicht ganz stammzellähnlich, aber etwas hatte sich verändert."
Nachdem die Mäuse gealtert waren, untersuchten die Forscher die Zellen erneut und stellten fest, dass sie vollständig in einen wurzelähnlichen Zustand zurückgekehrt waren, mit Markern für frühe Gliomzellen, die sich teilen konnten. Dies deutet darauf hin, dass Mutationen in bestimmten Genen in Verbindung mit einer Entzündung des Gehirns, die durch eine akute Verletzung ausgelöst wird und dann im Laufe der Zeit während des natürlichen Alterungsprozesses zunimmt, dazu führen, dass Astrozyten mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Krebserkrankung auslösen. Tatsächlich wurde der Übergang zu einem stammzellähnlichen Verhalten beschleunigt, als den Mäusen eine Lösung injiziert wurde, von der bekannt ist, dass sie Entzündungen verursacht.
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Untersuchung an menschlichen Populationen
Um ihre Hypothese in menschlichen Populationen zu untermauern, suchte das Team nach Beweisen in elektronischen Krankenakten. In Zusammenarbeit mit Dr. Alvina Lai vom UCL-Institut für Gesundheitsinformatik werteten sie die Krankenakten von über 20.000 Personen aus, bei denen Kopfverletzungen diagnostiziert worden waren. Die Hirntumorrate dieser Gruppe wurde mit einer Kontrollgruppe verglichen, die hinsichtlich Alter, Geschlecht und sozioökonomischem Status übereinstimmte.
Die Ergebnisse zeigten, dass Patienten, die eine Kopfverletzung erlitten hatten, ein fast viermal höheres Risiko hatten, später im Leben an einem Hirntumor zu erkranken, als diejenigen, die keine Kopfverletzung hatten.
Professor Parrinello erklärte: "Wir wissen, dass normales Gewebe viele Mutationen trägt, die scheinbar einfach nur da sind und keine größeren Auswirkungen haben. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass, wenn zu diesen Mutationen noch eine Verletzung hinzukommt, ein synergistischer Effekt entsteht. In einem jungen Gehirn ist die Entzündungsrate niedrig, so dass die Mutationen selbst nach einer schweren Hirnverletzung in Schach gehalten werden. Unsere Untersuchungen an Mäusen zeigen jedoch, dass mit zunehmendem Alter die Entzündung im gesamten Gehirn zunimmt, jedoch stärker an der Stelle, an der die frühere Verletzung stattgefunden hat."
Schädel-Hirn-Trauma: Eine genaue Betrachtung
Ein Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist eine Verletzung des Gehirns, die durch eine äußere Gewalteinwirkung verursacht wird. Diese Gewalteinwirkung kann zu vorübergehenden oder dauerhaften Beeinträchtigungen der Hirnfunktion führen.
Ursachen und Pathologie
Zu den häufigsten Ursachen für ein Schädel-Hirn-Trauma gehören:
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- Stürze (besonders bei älteren Erwachsenen und kleinen Kindern)
- Kraftfahrzeugunfälle
- Körperlicher Übergriff
- Sportliche Aktivitäten
Die Pathologie eines Schädel-Hirn-Traumas kann von groben strukturellen Schäden bis hin zu mikroskopischen Veränderungen reichen. Verletzungen werden üblicherweise in "offen" und "geschlossen" unterteilt:
- Offene Kopfverletzungen: Durchdringen die Kopfschwarte und den Schädel, häufig durch Kugeln oder scharfe Gegenstände.
- Geschlossene Kopfverletzungen: Entstehen, wenn der Kopf aufschlägt, von einem Objekt getroffen oder heftig geschüttelt wird.
Geschlossene Kopfverletzungen können zu verschiedenen Arten von Schäden führen, darunter:
- Gehirnerschütterung: Eine traumatisch bedingte, vorübergehende und reversible Veränderung des mentalen Zustands.
- Hirnkontusion: Eine Hirnprellung, die je nach Ausmaß und Lokalisation zu Beeinträchtigungen der Hirnfunktionen führen kann.
- Diffuser Axonschaden: Eine generalisierte, ausgedehnte Zerreißung von Axonen und Markscheiden, die häufig zu Bewusstseinsverlust führt.
- Hämatome: Blutansammlungen im oder um das Gehirn, die epidural, intrazerebral, subdural oder subarachnoidal auftreten können.
- Schädelfrakturen: Können linear, impressionell oder trümmerartig sein und das Risiko von Hirnschäden erhöhen.
Pathophysiologie
Die Hirnfunktion kann unmittelbar durch eine direkte Schädigung des Hirngewebes beeinträchtigt sein. Weitere Schädigungen können kurze Zeit später durch von der Initialverletzung ausgelöste Ereignisse entstehen. Jede Art von Schädel-Hirn-Trauma kann ein Hirnödem verursachen und den Blutfluss im Gehirn verringern. Da die Schädelhöhle in der Größe begrenzt ist, kann sich eine Schwellung durch ein Ödem oder ein intrakranielles Hämatom nirgendwohin ausdehnen und erhöht den Hirndruck (ICP).
Die Hirndurchblutung hängt vom zerebralen Perfusionsdruck (CPP) ab, der die Differenz zwischen dem mittleren arteriellen Druck (MAD) und dem mittleren ICP darstellt. Wenn der ICP steigt (oder der MAD sinkt), sinkt der CPP. Wenn der CPP unter 50 mmHg fällt, kann das Gehirn ischämisch werden. Ischämie und Ödeme können verschiedene sekundäre schädigende Mechanismen auslösen, was zu weiteren Zellschäden, weiteren Ödemen und weiteren Erhöhungen des ICP führt.
Symptome und Diagnose
Die Symptome eines Schädel-Hirn-Traumas können je nach Schweregrad der Verletzung variieren. Zu den häufigen Symptomen gehören:
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- Bewusstlosigkeit
- Kopfschmerzen
- Übelkeit und Erbrechen
- Verwirrtheit
- Gedächtnisverlust
- Sprachschwierigkeiten
- Krampfanfälle
Die Diagnose eines Schädel-Hirn-Traumas basiert auf der Anamnese, der körperlichen Untersuchung und bildgebenden Verfahren wie der Computertomographie (CT).
Behandlung
Die Behandlung eines Schädel-Hirn-Traumas hängt von der Art und dem Schweregrad der Verletzung ab. Die erste Behandlung umfasst die Sicherung der Atemwege und die Aufrechterhaltung von Atmung, Sauerstoffversorgung und Blutdruck. Ein chirurgischer Eingriff kann erforderlich sein, um den Hirndruck zu überwachen und zu kontrollieren, Hämatome zu entfernen oder Schädelfrakturen zu stabilisieren. Nach der Akutbehandlung benötigen viele Patienten eine Rehabilitation, um ihre körperlichen, kognitiven und emotionalen Funktionen wiederherzustellen.
Die Rolle von CT-Untersuchungen
Computertomographische Untersuchungen (CT) sind wichtige diagnostische Instrumente, die lebensrettende Informationen liefern können. Allerdings sind Patient*innen dabei einer höheren Strahlendosis ausgesetzt als bei Röntgenaufnahmen. Mehrere frühere Studien deuteten bereits darauf hin, dass CT-Untersuchungen des Kopfes bei Kindern mit einem erhöhten Hirntumorrisiko verbunden sind.
Eine aktuelle Studie analysierte Daten von 658.752 Kindern, die eine oder mehrere CT-Untersuchungen erhalten hatten. Die Ergebnisse zeigten einen statistischen Zusammenhang zwischen der Strahlendosis und dem Hirntumorrisiko. Die Studie schätzte, dass pro 10.000 Kinder, die ein Kopf-CT erhielten, ein strahleninduzierter Hirntumor innerhalb von 5-15 Jahren nach der CT zu erwarten ist.
Die Forschenden betonen, dass die Ergebnisse die Notwendigkeit unterstreichen, jede CT-Untersuchung zu rechtfertigen und die Strahlendosis so weit wie möglich zu senken.
Epidurale Hämatome: Eine spezifische Komplikation
Das epidurale Hämatom (EDH) ist eine ernste Erkrankung, die durch eine Blutansammlung zwischen der äußeren Hirnhaut (Dura mater) und dem Schädel gekennzeichnet ist. Diese Erkrankung ist häufig die Folge einer traumatischen Kopfverletzung und kann zu erheblichen neurologischen Beeinträchtigungen oder sogar zum Tod führen, wenn sie nicht rechtzeitig diagnostiziert und behandelt wird.
Ursachen und Symptome
Epidurale Hämatome werden in erster Linie durch ein Trauma verursacht, das zu einem Riss eines Blutgefäßes führt. Die Symptome können je nach Größe des Hämatoms und der Geschwindigkeit seiner Entwicklung variieren. Zu den häufigsten Symptomen gehören:
- Starke Kopfschmerzen
- Übelkeit und Erbrechen
- Verwirrtheit
- Pupillenveränderungen
- Schwäche
Diagnose und Behandlung
Die Diagnose eines epiduralen Hämatoms beginnt mit einer gründlichen klinischen Untersuchung und wird durch bildgebende Studien, insbesondere die Computertomographie des Kopfes, bestätigt. Die häufigste Behandlung eines erheblichen epiduralen Hämatoms ist die chirurgische Entfernung.
Vorbeugung und Prognose
Die Vorbeugung epiduraler Hämatome zielt in erster Linie auf die Reduzierung des Risikos von Kopfverletzungen ab. Die Prognose für Patienten mit einem epiduralen Hämatom hängt maßgeblich von der Geschwindigkeit der Diagnose und Behandlung ab.
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