Bei der Kryokonservierung wird oft nur danach gefragt, ob jemand konserviert wurde oder nicht. Tatsächlich kann die Qualität einer Konservierung stark variieren, je nachdem, wie gut sich bestimmte technische Hürden überwinden lassen.
Die Ursachen dieser Schwierigkeiten sind bekannt. Für jedes dieser technischen Probleme wird an Lösungen gearbeitet.
Die technischen Hürden im Ablauf der Konservierung
Die fünf im Folgenden beschriebenen Hürden hängen miteinander zusammen und treten im Verlauf der Konservierung nacheinander auf. Wie gut sich eine Hürde bewältigen lässt, hängt von den vorherigen Schritten ab; ein früher Fehler erschwert alle späteren Schritte.
Zeit: Die Ischämie schreitet unaufhaltsam fort
Vom Moment des Herzstillstands an leidet das Gehirn unter Ischämie. Bei allen Patienten kommt es unter den heutigen Bedingungen in gewissem Ausmass zu einer Ischämie. Die einzige Frage ist, wie stark.
Ist kein Bereitschaftsteam vor Ort, kann auf eine besonders schädliche Phase warmer Ischämie eine stundenlange Phase kalter Ischämie folgen.
Das Ausmass der Ischämie wird inzwischen mit Kennzahlen wie S-MIX erfasst und nicht mehr nur beschrieben. Die Dauer der Ischämie hat mit Abstand den grössten Einfluss auf die Qualität; deshalb muss sie so kurz wie möglich gehalten werden, um den zellulären Zerfall zu begrenzen, was den gesamten Wettlauf gegen den zellulären Zerfall bestimmt.
No-Reflow: Wenn sich die Durchblutung nach einer Verzögerung nicht wiederherstellen lässt
Die Folgen einer Ischämie können auch dann fortbestehen, wenn die Versorgung wieder einsetzt. Ist Gewebe eine Zeit lang unterversorgt gewesen, lässt sich Flüssigkeit oft nicht einfach wieder durchpressen.
Die Durchblutung der kleinsten Gefässe lässt sich dann nur schwer wiederherstellen. In Studien zu verzögerter Perfusion liess sich die Durchströmung weder durch vorbeugend verabreichte Gerinnungshemmer noch durch nachträglich eingesetzte gerinnselauflösende Medikamente wiederherstellen.
Die Blockade wird demnach nicht hauptsächlich durch Blutgerinnsel verursacht. Die Ursachen liegen vielmehr in strukturellen Veränderungen: Geschwollene Endothelzellen verengen die Gefässe, Flüssigkeit im umliegenden Gewebe drückt die Kapillaren zusammen, und weniger verformbare Blutzellen verstopfen die verbleibenden Durchgänge.
Erreicht die Lösung das Gewebe nicht gleichmässig, bleiben Teile des Gehirns ungeschützt, ganz unabhängig davon, wie gut die Lösung selbst ist.
Eisbildung: Wenn das Wasser im Körper gefriert
Ein menschlicher Körper besteht zu etwa 60 % aus Wasser, und Wasser dehnt sich beim Gefrieren um rund 9 % aus, wobei vor allem in den Räumen zwischen den Zellen Eis entsteht.
Das zerdrückt Zellen mechanisch und entzieht ihnen osmotisch Wasser. Um diese Schäden zu verhindern, wird das Gewebe vitrifiziert, statt es gefrieren zu lassen.
Ob die Vitrifikation gelingt, hängt davon ab, wie gleichmässig sich das Kryoprotektivum im Gewebe verteilt. Überall dort, wo das Mittel nicht hingelangt, kann sich weiterhin Eis bilden.
Toxizität: Abwägen zwischen zwei Schadensrisiken
Die Mittel, die Eisbildung verhindern, sind in den benötigten Konzentrationen toxisch, und Gewebe kann beim Abkühlen zusätzlich einen Kälteschaden erleiden.
Die Konzentration muss hoch genug sein, damit das Gewebe vitrifiziert, und zugleich niedrig genug, um toxische Schäden zu vermeiden. Das Gewebe muss schnell genug abgekühlt werden, damit sich kein Eis bildet; zugleich muss die Abkühlung so kontrolliert erfolgen, dass keine thermischen Spannungen entstehen.
Bei der Weiterentwicklung der Schutzlösungen ging es immer wieder darum, diesen Spielraum zu vergrössern; dieses Ziel hat die Entwicklung der Verfahren wesentlich geprägt.
Rissbildung bei tiefster Kälte
Vitrifiziertes Gewebe ist glasähnlich und kann bei zu grossen thermischen Spannungen reissen.
Beim Abkühlen bis auf −196 °C können mikroskopische Risse entstehen; deshalb wird die Temperatur in dem Mass schrittweise gesenkt, wie es die verfügbare Zeit erlaubt.
Deshalb werden Verfahren zur Lagerung bei mittleren Temperaturen entwickelt: Die Patienten werden unterhalb der Glasübergangstemperatur gelagert, jedoch bei höheren Temperaturen als der von flüssigem Stickstoff.
Warum die Qualität von Fall zu Fall unterschiedlich ist
Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich eine unbequeme Tatsache: Zwei Mitglieder, die denselben Vertrag unterschreiben, können mit messbar unterschiedlicher Qualität konserviert werden.
Der Unterschied liegt selten am Protokoll. Er liegt an den Umständen, unter denen das Protokoll angewendet werden musste.
Ist der Tod absehbar und ein Bereitschaftsteam vor Ort, kann die Kühlung innerhalb von Sekunden nach dem Herzstillstand beginnen. Tritt der Tod unbemerkt und weit entfernt von einem Team ein, ist ein so rascher Beginn der Kühlung nicht möglich.
Bei manchen Todesfällen ist zunächst eine Obduktion gesetzlich vorgeschrieben; unter bestimmten Umständen ist eine Konservierung ganz ausgeschlossen. Näheres dazu erläutert der Artikel «Wann eine Kryokonservierung nicht möglich ist».
Der Transport kostet zusätzliche Stunden; deshalb haben auch Logistik und administrative Abläufe unmittelbaren Einfluss auf das technische Ergebnis.
Pauschale Werbeversprechen werden diesen Unterschieden nicht gerecht. Entscheidend ist, den Verlauf jedes einzelnen Falls durch Messungen und Qualitätskontrollverfahren zu dokumentieren und die Ergebnisse offenzulegen.
Ein Mitglied hat Anspruch auf die tatsächlich gemessenen Werte, auch wenn sie enttäuschend ausfallen.
Was sich tatsächlich verbessert
An allen fünf technischen Problemen wird geforscht, und bei jedem wurden gegenüber dem Stand vor einem Jahrzehnt Fortschritte erzielt.
Die Lösungen sind weniger toxisch. Die vorgesehenen Massnahmen können bei den Patienten früher beginnen. Der Verlauf wird inzwischen anhand von Kennzahlen erfasst und nicht mehr nur beschrieben.
Die Lagerung bei mittleren Temperaturen soll gezielt die Rissbildung verhindern; die Lagereinrichtung soll über Jahrzehnte stabile Bedingungen gewährleisten.
Mehr dazu steht in den Artikeln «Fortschritte in der Kryonik» und «unsere Forschungs- und Entwicklungsinitiativen».
Die grundlegenden Aufgaben bleiben dieselben: den Patienten schnell erreichen, den Kreislauf wiederherstellen, das Schutzmittel verteilen, das Gewebe ohne übermässige toxische Schäden vitrifizieren und so abkühlen, dass keine Risse entstehen.
Bei jedem dieser Schritte können weiterhin Fehler auftreten, die das Gesamtergebnis gefährden; entscheidend ist der Schritt mit den grössten Mängeln.
Kurz gesagt: die Qualität einer Konservierung hängt davon ab, die Ischämie zu begrenzen, den Kreislauf wiederherzustellen, das Kryoprotektivum gleichmässig zu verteilen, die Toxizität zu kontrollieren, Eisbildung zu vermeiden und thermischen Stress zu beherrschen. Eine Schwäche in einem einzelnen Schritt kann das Ergebnis verschlechtern.
Dieses praktische Werkzeug nutzen
Nutzen Sie das interaktive Werkzeug, um die Frage dieses Artikels zu prüfen.
Das interaktive Tool wird geladen …
Weiterführende Artikel