M.A. Dirk de Pol, Veröffentlicht am: 12.03.2024, Lesezeit: 9 Minuten

Aortenaneurysmen stellen ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar, aber es gibt Hoffnung am Horizont. Die Nanopartikelbehandlung, ein hochmodernes medizinisches Verfahren, ist vielversprechend für die Behandlung von Aortenaneurysmen. 

Aorten-Aneurysmen verstehen

Aortenaneurysmen sind durch Ausstülpungen der Aorta gekennzeichnet, des größten Blutgefäßes, das sauerstoffreiches Blut vom Herzen zum restlichen Körper transportiert. Diese Ausbuchtungen können durch verschiedene Faktoren verursacht werden, darunter Rauchen, Bluthochdruck, Diabetes und Verletzungen. Aortenaneurysmen treten häufiger bei kaukasischen Männern auf, die über 65 Jahre alt sind und rauchen. Das weiche Gewebe, aus dem die Blutgefäße bestehen, funktioniert wie ein Gummiband mit elastischen Fasern, die sich dehnen und zurückschnellen können. Diese Fasern regenerieren sich jedoch nicht oder werden nach Verletzungen nicht auf natürliche Weise repariert, was zu geschwächtem Gewebe und der Bildung von Aneurysmen führt. Mit der Zeit können diese Aneurysmen wachsen und schließlich reißen, was oft tödlich endet.

Aktuelle Einschränkungen bei der Behandlung von Aortenaneurysmen

Derzeit gibt es keine Behandlung für Aortenaneurysmen in der ersten Wachstumsphase. Die Patienten werden regelmäßig mittels bildgebender Verfahren untersucht, um die Wachstumsrate des Aneurysmas zu überwachen. Sobald das Aneurysma eine Größe erreicht hat, die ein hohes Risiko für eine Ruptur birgt, ist eine Operation die einzige Option. Eine Operation ist jedoch ein riskantes Verfahren, insbesondere für ältere Patienten. Der Bedarf an einer weniger invasiven und wirksameren Behandlungsmöglichkeit hat Forscher dazu veranlasst, alternative Ansätze wie die Nanopartikelbehandlung zu erforschen.

Das Versprechen der Nanopartikelbehandlung

Forscher der Lehigh University sind führend in der Entwicklung minimalinvasiver Methoden zur Regeneration und Reparatur der elastischen Fasern in den Blutgefäßen mithilfe von Nanopartikeln. Diese Nanopartikel, ob polymerer oder biologischer Natur, sind so konzipiert, dass sie neuartige regenerative Therapeutika freisetzen. Ziel ist es, eine Behandlung kurz nach der Entdeckung eines Aneurysmas zu ermöglichen, die das Wachstum des Aneurysmas verlangsamen, rückgängig machen oder sogar stoppen kann. Die kürzlich im Journal of Biomedical Materials Research veröffentlichten Ergebnisse sind ein bedeutender Fortschritt auf dem Weg in eine Zukunft, in der eine Operation nicht mehr die einzige Behandlungsmöglichkeit darstellt.

Gezielter Einsatz von Therapeutika

In früheren Forschungsarbeiten hat das Team der Lehigh University Medikamente und genabtötende Wirkstoffe identifiziert, die erwachsene kranke Gefäßzellen zur Produktion neuer elastischer Fasern anregen und die Enzyme hemmen können, die für den Abbau vorhandener Fasern verantwortlich sind. Die Herausforderung besteht darin, diese Therapeutika effizient an den Ort der Gewebereparatur zu bringen. Um dieses Problem zu lösen, hat das Team ein Nanopartikeldesign entwickelt, das als Active-Targeting bezeichnet wird. Diese Nanopartikel enthalten kleine Proteinfragmente, so genannte Peptide, auf ihrer Oberfläche. Diese Peptide erkennen spezifisch die für das Aneurysmagewebe typischen Komponenten. Bei der Injektion in den Blutkreislauf haften die Nanopartikel nur an der Aneurysmenwand, werden allmählich abgebaut und setzen die therapeutischen Wirkstoffe frei.

Durchdringung der Blutgefäßwand

Um eine wirksame Verabreichung von Therapeutika zu gewährleisten, ist es entscheidend zu verstehen, wie Nanopartikel die Blutgefäßwand durchdringen. Das Team der Lehigh University führte eine Studie durch, um zu untersuchen, wie die Form und das Seitenverhältnis von Nanopartikeln ihre Fähigkeit beeinflussen, die Endothelzellenbarriere zu überwinden. Endothelzellen kleiden alle Blutgefäße aus und können aufgrund von Entzündungen oder Gewebeschäden undicht werden, wodurch Lücken zwischen den Zellen entstehen. Diese Lücken ermöglichen es weißen Blutkörperchen, die Gewebereparatur einzuleiten, und dienen als Eintrittspforte für Nanopartikel, die die Heilung beschleunigen.

Die Studie ergab, dass stäbchenförmige Nanopartikel mit einem hohen Aspektverhältnis selektiv von kranken Endothelzellen aufgenommen wurden, während die Aufnahme in gesunde Endothelzellen minimal war. Diese selektive Aufnahme ist vorteilhaft, da sie die Wechselwirkungen mit gesunden Gefäßwänden minimiert. Darüber hinaus ergab die Studie, dass die Partikel das betroffene Gewebe vor allem durch Paravasation, d. h. durch Passage durch die Zellzwischenräume, erreichten. Je länger und dünner die Nanopartikel sind, desto effektiver ist ihr Transport zum betroffenen Gewebe für die Therapie.

Künftige Richtungen und mögliche Ergebnisse

Die Ergebnisse dieser Forschung werden das Team der Lehigh University bei der Entwicklung von Nanopartikeln für einen effizienteren Transport zur Aneurysma-Wand leiten. Durch die Integration dieser Erkenntnisse in ihre Arbeit zum aktiven Targeting, bei dem es um die Erkennung von Proteinen geht, die von kranken Zellen exprimiert werden, will das Team eine nicht-chirurgische regenerative Therapie entwickeln, die das Wachstum des Aneurysmas verlangsamen kann. Das ultimative Ziel ist es, die Zeit von der Entdeckung eines Aneurysmas bis zu seiner Ruptur zu verlängern, möglicherweise von sieben auf fünfzehn Jahre. Ein noch ehrgeizigeres Ziel wäre die Rückbildung des Aneurysma-Wachstums durch die Stimulierung der Produktion elastischer Fasern und die Hemmung des Faserabbaus.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Welches sind die Risikofaktoren für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas?

Risikofaktoren für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas können verschiedene Faktoren sein, die die Gesundheit der Blutgefäße beeinträchtigen. Das Rauchen ist einer der Hauptfaktoren, der das Risiko für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas erhöht. Der Tabakkonsum schwächt die Gefäßwände und erhöht den Blutdruck, was zu einer erhöhten Belastung der Aorta führen kann.

Ein unzureichend behandelter Bluthochdruck kann das Risiko für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas erhöhen. Hoher Blutdruck belastet die Gefäßwände und kann zu Schwachstellen führen.

Das Risiko für ein Aortenaneurysma steigt auch mit dem Alter. Personen über 65 Jahren sind besonders gefährdet. Männer haben dabei ein höheres Risiko für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas als Frauen. Dies könnte auf genetische und hormonelle Unterschiede zurückzuführen sein.

Eine familiäre Veranlagung kann das Risiko für ein Aortenaneurysma erhöhen. Wenn nahe Verwandte wie Eltern oder Geschwister bereits ein Aortenaneurysma hatten, besteht ein erhöhtes Risiko. Bestimmte genetische Erkrankungen wie das Marfan-Syndrom oder das Ehlers-Danlos-Syndrom können auch das Risiko für die Entwicklung eines Aortenaneurysmas erhöhen.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Risikofaktoren das Risiko erhöhen können, aber nicht zwangsläufig zu einem Aortenaneurysma führen. Es ist ratsam, regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen durchzuführen und einen gesunden Lebensstil zu pflegen, um das Risiko zu minimieren.

Welche Behandlungsmöglichkeiten gibt es derzeit für Aortenaneurysmen?

Es gibt verschiedene Behandlungsmöglichkeiten für Aortenaneurysmen, die je nach Größe, Lage und individuellen Umständen des Patienten angewendet werden können. Die beiden Hauptansätze sind die endovaskuläre Therapie mit Kathetertechnik und die klassische offene Operation.

Endovaskuläre Therapie mit Kathetertechnik:  Bei dieser minimalinvasiven Methode wird ein Katheter über eine kleine Inzision in der Leiste oder am Arm eingeführt und unter Röntgenkontrolle bis zum Aneurysma vorgeschoben. Durch den Katheter wird eine Stentprothese platziert, die das Aneurysma abdichtet und die geschwächte Gefäßwand unterstützt. Diese Methode ist schonender als eine offene Operation und kann bei geeigneten Patienten zu einer schnelleren Genesung führen.

Klassische offene Operation: Bei größeren Aneurysmen oder bestimmten anatomischen Gegebenheiten kann eine offene Operation erforderlich sein. Dabei wird der betroffene Abschnitt der Aorta entfernt und durch ein Kunststoff- oder Gewebepatch ersetzt. Diese Operation erfordert einen größeren Schnitt in der Bauch- oder Brustregion und wird unter Vollnarkose durchgeführt.

Die Wahl der Behandlungsmethode hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Größe und Lage des Aneurysmas, des Gesundheitszustands des Patienten und der Expertise des behandelnden Arztes. In einigen Fällen kann auch eine Kombination aus endovaskulärer Therapie und offener Operation erforderlich sein.

Warum ist ein chirurgischer Eingriff für ältere Patienten mit Aortenaneurysmen ein riskantes Verfahren?

Eine Operation ist für ältere Patienten aufgrund ihres Alters und möglicher Komplikationen im Zusammenhang mit der Operation selbst ein riskantes Verfahren. Ziel ist es, weniger invasive und sicherere Behandlungsmöglichkeiten für diese Patienten zu finden.

Wie funktioniert die Nanopartikelbehandlung bei Aortenaneurysmen?

Bei der Nanopartikelbehandlung werden Nanopartikel verwendet, die so konzipiert sind, dass sie regenerative Therapeutika freisetzen. Diese Nanopartikel können die Produktion neuer elastischer Fasern anregen und den Abbau vorhandener Fasern in den Blutgefäßwänden hemmen. Ziel ist es, das Wachstum des Aneurysmas zu verlangsamen, umzukehren oder zu stoppen.

Was versteht man unter aktivem Targeting in der Nanopartikelbehandlung?

Beim aktiven Targeting in der Nanopartikelbehandlung werden kleine Proteinfragmente, so genannte Peptide, auf die Oberfläche der Nanopartikel aufgebracht. Diese Peptide erkennen spezifische Komponenten des Aneurysma-Gewebes, so dass die Nanopartikel an der Aneurysma-Wand haften bleiben und die therapeutischen Wirkstoffe direkt an den Ort der Gewebereparatur bringen.

Fazit

Die Therapie mit Nanopartikeln bietet Hoffnung für die Behandlung von Aortenaneurysmen. Durch den Einsatz gezielter Verabreichungssysteme und das Verständnis des Eindringens von Nanopartikeln in die Blutgefäßwand machen die Forscher große Fortschritte bei der Entwicklung einer nicht-chirurgischen regenerativen Therapie. Zu den möglichen Ergebnissen gehören eine Verlangsamung des Aneurysma-Wachstums, eine Verlängerung der Zeitspanne zwischen Entdeckung und Ruptur und sogar eine Rückbildung des Aneurysma-Wachstums. Mit weiteren Fortschritten in der Nanopartikelbehandlung könnten wir einen Paradigmenwechsel in der Behandlung von Aortenaneurysmen erleben, der den Patienten sicherere und wirksamere Alternativen zur Operation bietet.

Quellen und weiterführende Informationen

  1. Yau, J.,et al. (2024). Assessing trans‐endothelial transport of nanoparticles for delivery to abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomedical Materials Research Part Aorg/10.1002/jbm.a.37667.
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Abdominal_aortic_aneurysm
  3. Aortenaneurysma • Ursachen, Symptome und Therapie, DHZB, 2023.

ddp


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