Bei der Kryokonservierung wird oft nur danach gefragt, ob jemand konserviert wurde oder nicht. Tatsächlich kann die Qualität der Konservierung sehr unterschiedlich ausfallen, je nachdem, wie gut sich bestimmte technische Schwierigkeiten bewältigen lassen.
Diese Schwierigkeiten sind bekannt. Für jedes dieser technischen Probleme wird an Lösungen gearbeitet.
Die technischen Hürden im Ablauf der Konservierung
Die folgenden fünf Hürden treten im Verlauf der Konservierung auf und hängen miteinander zusammen. Die Probleme beeinflussen einander: Fehler zu Beginn können spätere Schwierigkeiten verschärfen.
Zeit: Schäden durch Ischämie nehmen zu
Vom Moment des Herzstillstands an leidet das Gehirn unter Ischämie. Bei allen Patienten kommt es vor der Kryokonservierung nach heutigem Stand zu einer Ischämie. Entscheidend ist, wie stark die Ischämie ausgeprägt ist.
Ohne Bereitschaftsteam vor Ort kann auf eine Phase warmer Ischämie eine kalte Ischämie folgen, die Stunden dauert. Die warme Ischämie ist dabei weitaus schädlicher.
Das Ausmaß der Ischämie wird in der Kryonik inzwischen mit Kennzahlen wie S-MIX erfasst. Die Zeit bis zum Beginn der Behandlung hat mit Abstand den größten Einfluss auf die Qualität der Konservierung. Sie muss deshalb möglichst kurz gehalten werden, um den Zerfall der Zellen zu begrenzen.
No-reflow: Wenn sich die Durchströmung nach einer Verzögerung nicht wiederherstellen lässt
Eine Ischämie kann die anschließende Durchströmung des Gewebes erschweren. War das Gewebe längere Zeit unterversorgt, lässt es sich oft nicht ohne Weiteres wieder mit Flüssigkeit durchströmen.
Die Durchströmung der kleinsten Blutgefäße lässt sich dann nur schwer wiederherstellen. In Studien mit verzögert einsetzender Perfusion ließ sich die Durchströmung weder mit vorab verabreichten Gerinnungshemmern noch mit nachträglich verabreichten gerinnselauflösenden Medikamenten wiederherstellen.
Die Blockade wird demnach nicht hauptsächlich durch Blutgerinnsel verursacht. Vielmehr verändern sich die Gefäße und Blutzellen: Angeschwollene Endothelzellen verengen die Gefäße, Flüssigkeit im umgebenden Gewebe drückt Kapillaren zusammen, und weniger verformbare Blutzellen verstopfen die verbleibenden Durchgänge.
Erreicht die Lösung das Gewebe nicht gleichmäßig, bleiben Teile des Gehirns ungeschützt, egal wie gut die Lösung selbst ist.
Eisbildung: Wenn Wasser im Gewebe gefriert
Ein menschlicher Körper besteht zu etwa 60 % aus Wasser, und Wasser dehnt sich beim Gefrieren um rund 9 % aus, wobei Eis vor allem in den Räumen zwischen den Zellen entsteht.
Die Eisbildung kann Zellen durch mechanischen Druck schädigen und ihnen durch Osmose Wasser entziehen. Um diese Schäden zu verhindern, wird das Gewebe durch Vitrifikation in einen glasartigen Zustand überführt.
Ob die Vitrifikation gelingt, hängt jedoch davon ab, wie gleichmäßig sich das Kryoprotektivum im Gewebe verteilt. Überall dort, wo das Mittel nicht hinkommt, kann sich weiterhin Eis bilden.
Toxizität: Abwägen zwischen zwei Schadensrisiken
Die Wirkstoffe, 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 begrenzen. Das Gewebe muss schnell genug abgekühlt werden, um Eisbildung zu verhindern. Zugleich muss die Abkühlung so gesteuert werden, dass keine thermischen Spannungen entstehen.
Bei der Entwicklung neuer Schutzlösungen ging es immer wieder darum, diesen Spielraum zu vergrößern. Dieses Ziel hat die Weiterentwicklung der Verfahren wesentlich geprägt.
Rissbildung bei tiefster Kälte
Vitrifiziertes Gewebe ist glasartig und kann bei zu großen thermischen Spannungen Risse bekommen.
Beim Abkühlen auf −196 °C können mikroskopische Risse entstehen. Deshalb wird die Temperatur in möglichst kleinen Schritten gesenkt, soweit es der zeitliche Ablauf zulässt.
Deshalb wird in der Kryonik unter anderem an einer Lagerung bei Temperaturen geforscht, die unterhalb der Glasübergangstemperatur, aber oberhalb der Temperatur von flüssigem Stickstoff liegen.
Warum die Qualität der Konservierung von Patient zu Patient variiert
Daraus ergibt sich eine ernüchternde Konsequenz: Zwei Mitglieder, die denselben Vertrag unterschreiben, können mit messbar unterschiedlicher Qualität konserviert werden.
Der Unterschied liegt selten am festgelegten Behandlungsablauf. Entscheidend sind die Bedingungen, unter denen die Behandlung durchgeführt werden musste.
Ist der Tod absehbar und ein Bereitschaftsteam vor Ort, kann die Kühlung innerhalb von Sekunden nach dem Herzstillstand beginnen. Stirbt jemand unbemerkt und ist kein Team in der Nähe, lässt sich die Kühlung nicht so schnell einleiten.
In manchen Fällen ist zunächst eine Obduktion gesetzlich vorgeschrieben; unter anderen Umständen ist eine Konservierung ausgeschlossen. Mehr dazu erfahren Sie im Beitrag „Wann eine Kryokonservierung nicht möglich ist“.
Auch der Transport kann Stunden dauern. Logistik und behördliche Vorgaben beeinflussen deshalb die technischen Bedingungen der Konservierung.
Pauschale Werbeversprechen werden diesen Qualitätsunterschieden nicht gerecht. Nötig sind Messungen, transparente Berichte und Qualitätsprüfungen, die den tatsächlichen Verlauf jeder Konservierung dokumentieren.
Mitglieder haben Anspruch auf die tatsächlich gemessenen Werte, auch wenn die Ergebnisse enttäuschend sind.
Was sich tatsächlich verbessert
An allen fünf Problemen wird geforscht, und bei jedem hat sich der Forschungsstand gegenüber dem Stand vor einem Jahrzehnt weiterentwickelt.
Die verwendeten Schutzlösungen sind weniger toxisch geworden. Die Abläufe wurden so verbessert, dass die Behandlung der Patienten schneller beginnen kann. Die Qualität wird inzwischen anhand von Kennzahlen beurteilt, statt nur mit allgemeinen Wertungen beschrieben zu werden.
Die Lagerung bei mittleren Temperaturen soll gezielt die Rissbildung verhindern. Die Lagereinrichtung ist darauf ausgelegt, die Lagerbedingungen über Jahrzehnte konstant zu halten.
Mehr dazu erfahren Sie im Beitrag „Fortschritte in der Kryonik“ und in der Übersicht unserer Forschungs- und Entwicklungsinitiativen.
Die grundlegenden Aufgaben bleiben dieselben: den Patienten schnell erreichen, die Durchströmung des Gewebes wiederherstellen, das Schutzmittel gleichmäßig verteilen, toxische Schäden bei der Vitrifikation begrenzen und das Gewebe ohne Rissbildung abkühlen.
Bei jedem dieser Schritte können Fehler den Erfolg der Konservierung gefährden. Für das Ergebnis ist entscheidend, welcher Schritt am schlechtesten gelingt.
Kurz gesagt: die Qualität der Konservierung hängt davon ab, Ischämie zu begrenzen, die Durchströmung des Gewebes wiederherzustellen, das Kryoprotektivum gleichmäßig zu verteilen, toxische Schäden zu begrenzen, Eisbildung zu vermeiden und thermische Spannungen zu verringern. Ein Fehler bei einem beliebigen dieser Schritte kann das Ergebnis verschlechtern.
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