Cortical Spreading Ischaemia and
Delayed Ischaemic Neurological Deficits
after Subarachnoid Haemorrhage

Habilitationsschrift

zur Erlangung der Lehrbefähigung
für das Fach


Neurologie

vorgelegt dem Fakultätsrat der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von

Herrn Dr. Jens P. Dreier


geboren am 11.09.1965 in Kassel

Präsident: Prof. Dr. rer. nat. J. Mlynek

Dekan: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

eingereicht am:12/2002

Öffentlich-wissenschaftlicher Vortrag am: 21.07.2003

Gutachter:
1. Herr Prof. Dr. rer. nat. Heiko Luhmann
2. Herr Prof. Dr. med. Peter Schmiedek

Abstract

The coupling between neuronal activity and cerebral blood flow is a fundamental process, which underpins all cerebral functions. The topic of my Habilitation is the discovery of a new variant of ischaemia in which neuronal activation triggers a cerebral ischaemic event through the inversion of the coupling between neuronal activation and cerebral blood flow. This inversion occurs when red blood cell products are present in the subarachnoid space. The most distinct feature of this variant of ischaemia is its propagation in the cerebral cortex together with the wave of neuronal activation. Therefore, I named the phenomenon ‘cortical spreading ischaemia’. The presented animal model may have implications for the delayed ischaemic neurological deficits after subarachnoid haemorrhage. The link with this clinical syndrome has been based: (a) on the induction of cortical spreading ischaemia by red blood cell products in the subarachnoid space, (b) the correspondence between the characteristic patterns of the cortical ischaemic lesions, and (c) the therapeutic effects of nimodipine and moderate hypervolaemic haemodilution in clinical syndrome and animal model. With the aid of this model, it was possible to experimentally confirm the hypothesis that red blood cell products can induce cerebral ischaemia. I hope that the model will contribute to develop new strategies for the treatment of patients with subarachnoid haemorrhage.

Keywords: Spreading Depression, cerebral ischemia, subarachnoid hemorrhage, cortical spreading ischemia

Zusammenfassung

Die Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und cerebralem Blutfluss ist ein fundamentaler Prozess, der alle cerebralen Funktionen begleitet. Das Thema meiner Habilitation ist die Entdeckung einer neuen Ischämievariante, bei der neuronale Aktivierung eine cerebrale Ischämie auslöst, indem sich die Kopplung zwischen neuronaler Aktivierung und cerebralem Blutfluss umkehrt. Diese Umkehrung wird durch Produkte roter Blutkörperchen im Subarachnoidalraum hervorgerufen. Die eigentümlichste Eigenschaft dieser Ischämievariante ist ihre Wanderung im cerebralen Cortex gemeinsam mit der Welle neuronaler Aktivierung. Deshalb habe ich das Phänomen ‘cortical spreading ischaemia’ genannt. Das vorgestellte tierexperimentelle Modell könnte für die verzögerten ischämischen neurologischen Defizite nach Subarachnoidalblutung Implikationen besitzen. Die Verbindung mit diesem klinischen Syndrom basiert auf: (a) der Induktion der cortical spreading ischaemia durch Produkte roter Blutkörperchen im Subarachnoidalraum, (b) der Übereinstimmung im Läsionsmuster mit corticalen ischämischen Infarkten, und (c) den therapeutischen Effekten von Nimodipin und mässiger hypervolämischer Hämodilution im klinischen Syndrom und im Tiermodell. Mit Hilfe dieses Modells ist es zum ersten Mal gelungen, experimentell die Hypothese zu bestätigen, dass Produkte roter Blutkörperchen eine cerebrale Ischämie induzieren können. Ich hoffe, dass das Modell dazu beitragen wird, neue Strategien bei der Behandlung von Patienten mit Subarachnoidalblutung zu entwickeln.

Eigene Schlagworte: Spreading Depression, cerebrale Ischämie, Subarachnoidalblutung, cortical spreading ischemia

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08.02.2004