De droom van prof. dr. ir. Michel van Putten en prof. dr. Jeanette Hofmeijer
“Zuurstoftekort leidt tot beschadiging van de hersenen met alle gevolgen van dien. Die beschadiging kan ontstaan door een acuut zuurstoftekort, als het hart stopt met kloppen, of door een chronisch zuurstoftekort, zoals bij vermindering van de bloedtoevoer naar de hersenen bij het ouder worden. Onze droom is om hersenbeschadigingen als gevolg van zuurstoftekort te voorkomen en waar nodig zo veel mogelijk te herstellen.”
De patiënt
Erik (32) * was een kerngezonde vent die ogenschijnlijk niets mankeerde en gezond leefde. Totdat hij twee jaar geleden tijdens het klussen plotseling werd getroffen door een hartstilstand. Zijn vrouw Femke kwam in actie, toen ze een klap achter het huis hoorde. Erik lag buiten bewustzijn op de grond, maar leefde gelukkig nog. Met de ambulance werd hij zo snel mogelijk naar de Intensive Care-afdeling van het ziekenhuis gebracht. Daar constateerde de artsen dat ze Erik alleen nog kunstmatig in leven konden houden. Contact met hem is sindsdien nauwelijks nog mogelijk, zegt Femke. “Hij heeft ernstige hersenbeschadiging opgelopen. Als je hem dingen vraagt, bijvoorbeeld ‘doe je mond open’ of ‘bevestig dit met je wenkbrauw’, dan doet hij dat. Maar meer zit er gewoon niet in. Het is vreselijk. Erik leeft nog wel, maar hij zal nooit meer herstellen, nooit meer de oude worden. Eigenlijk ben ik mijn man van vroeger voorgoed kwijt.”
De uitdaging
Coma na een acuut zuurstoftekort overkomt circa 7.000 mensen per jaar. Bekende voorbeelden zijn Ajax-voetballer Abdelhak Nouri en prins Friso. Deze patiënten worden na de fatale gebeurtenis (in dit geval een hartstilstand en een skiongeval) opgenomen op een intensive-care afdeling. Daar worden ze beademd, licht gekoeld en behandeld met slaapmiddelen, maar de effecten hiervan op de hersenen zijn onduidelijk. Medicijnen die het hersenherstel bevorderen, zijn niet voorhanden. Ongeveer de helft van deze patiënten overlijdt.
Een zuurstoftekort in de hersenen, met bijbehorende schade, kan ook ontstaan door ouderdom. Algemeen wordt aangenomen dat dit komt door een verminderde bloedtoevoer naar de hersenen. Een gevolg kan zijn dat ons kortetermijngeheugen op hogere leeftijd afneemt. Dingen van vroeger kunnen we ons vaak nog goed herinneren, maar recent opgedane kennis houden we minder goed vast. Ongeveer 20% van de mensen boven de 50 jaar krijgt hiermee te maken. Bij mensen boven de 80 jaar is dat zelfs 50%. De uitdaging is om de diagnose van de hersenschade te verbeteren en mogelijkheden te vinden die tot herstel van hersenbeschadigingen kunnen leiden.
Waarvoor vragen wij uw steun?
“Om erachter te komen wat in de hersenen precies misgaat bij een acuut zuurstoftekort, maken de we gebruik van gekweekte hersencellen op een plaatje met meetelektroden: brain-on-a-chip. Het direct meten aan hersencellen bij levende patiënten is namelijk niet mogelijk. De ‘minihersenen’ maken het mogelijk om verschillende hersenziektes na te bootsen en te bestuderen. Parallel hieraan loopt onderzoek bij verschillende ziekenhuizen in het land met patiënten met een hersenbeschadiging als gevolg van een zuurstoftekort.
Bij coma na acuut zuurstoftekort wordt microscopisch onderzoek gedaan naar de aard van de hersenschade. Dat gebeurt met zowel hersenen van patiënten die overlijden na een hartstilstand als gekweekte ‘mini-hersenen’ waarop een zuurstoftekort wordt toegepast (brain-on-a-chip). Verder ontwikkelen we technieken waarmee we hersenactiviteit kunnen meten bij comateuze patiënten voor een nauwkeurige inschatting van de aard en mate van hersenbeschadiging op de intensive care. Veel van deze technieken zijn gebaseerd op het EEG. Daarnaast gaan we medicijnen screenen in brain-on-a-chip om nieuwe, potentieel effectieve behandelingen te identificeren. Veelbelovende nieuwe behandelingsmethoden worden getest bij patiënten.
Bij chronisch zuurstoftekort als gevolg van veroudering willen we met behulp van gekweekte hersencellen (brain-on-a-chip) ontdekken wat er precies misgaat als de zuurstofvoorziening afneemt. We willen snappen hoe het komt dat een lichte afname van de doorbloeding leidt tot een functiestoornis in de hersencellen. Uiteindelijk hopen we de klachten die daarmee gepaard gaan, te verlichten en dat we een medicijn kunnen vinden om verdere achteruitgang van het geheugen af te remmen. Misschien is zelfs een herstel van het geheugen mogelijk, door middel van gerichte training.
Wat kunnen we doen met 1 miljoen?
“We gaan hiermee meer nieuwe, potentieel effectieve behandelingen voor verschillende hersenziektes testen, gebruikmakend van ‘brain-on-a-chip’. Met 1 miljoen kunnen we onze vakgroep uitbreiden. Dat helpt ons om wetenschappelijk inzichten versneld naar de markt te brengen. Behandelingen die veelbelovend en veilig zijn, komen zo eerder beschikbaar voor patiënten.”
Wie is Michel van Putten?
Prof. dr. Michel van Putten (1963) is hoogleraar aan de UT en werkt als neuroloog/klinisch neurofysioloog in het Medisch Spectrum Twente. In zijn onderzoeksgroep wordt vooral onderzoek gedaan naar de effecten van zuurstofgebrek op de hersenen, onder andere bij patiënten die na een reanimatie op de intensive care worden behandeld, en naar de effecten van chronisch zuurstoftekort op de hersenfunctie.
Wie is Jeannette Hofmeijer?
Prof. dr. Jeannette Hofmeijer (1971) is naast onderzoeker aan de UT ook vasculair neuroloog in ziekenhuis Rijnstate. Zowel in het ziekenhuis als in het onderzoek richt zij zich op de effecten van zuurstoftekort op hersenen. “Mijn ambitie is een brug te slaan tussen klinisch en fundamenteel onderzoek, om te komen tot een meer diepgaand begrip van hersenaandoeningen in het algemeen en het effect van zuurstoftekort op de hersenen in het bijzonder.”
Universiteit Twente
De onderzoeksgroep Klinische Neurofysiologie van de Universiteit Twente bestaat uit basale wetenschappers, ingenieurs en patiëntendokters. Deze unieke combinatie zorgt ervoor dat het laboratoriumonderzoek van de groep steeds zeer nauw aansluit bij vraagstellingen die in de patiëntenzorg leven. Tevens is er ruime ervaring met wetenschappelijke onderzoeken bij comateuze patiënten na een hartstilstand, bij wie de onderzoekers zelf vrijwel dagelijks aan het bed staan. De Twentse groep werkt hierbij nauw samen met collega’s uit meerdere (academische) ziekenhuizen, zowel in als buiten Nederland (o.a. MST, Rijnstate, UMC Radboud en AMC). Ze is koploper op het gebied van analyse van hersenactiviteit bij comateuze patiënten op de intensive care.
*De hier beschreven patiëntcasus is fictief en gebaseerd op de ervaringen met verschillende echte patiënten, zoals onze onderzoekers ze tegenkomen in de klinieken.
Endorsement
“Het hele leven is netwerken en de hersenen doen niet anders. Voor het optimaal functioneren van de hersenen is een goed functionerend hooggespecialiseerd netwerk van belang. Het netwerk van de hersenen overtreft in complexiteit alle computers, maar is verrassend simpel georganiseerd als een small world netwerk. Kern hiervan zijn de synapsen, die als het ware de contactpunten van de hersenen zijn. Vele ziektes van de hersenen veroorzaken verlies of beschadigingen van de synapsen. Het bestuderen van de synaps in gekweekte hersencellen is dan ook van eminent belang voor het ontrafelen van ziekten waarbij geheugenverlies optreedt, zoals Alzheimer. Het ontwikkelen van geneesmiddelen die de synaps beschermen, het onderzoek van de Universiteit Twente, is dan ook van groot belang en verdient alle steun.”
Prof. dr. Philip Scheltens, directeur Alzheimercentrum Vumc