Muskel, Metabolismus, Ernährung

HyperMet

Die HyperMET-Forschungsgruppe untersucht Effekte von Muskelhypertrophie und -atrophie auf die Stoffwechselgesundheit. Im Rahmen dieses DFG-geförderten Projektes wird an unserer Klinik das Teilprojekt HyperICU durchgeführt, in dem das Ziel verfolgt wird, die Aufnahme und Abgabe von Metaboliten bei kritisch kranken Patienten sowie bei Frauen und Männern mit und ohne Sarkopenie zu erforschen. Ebenso wird untersucht, wie ihr Metabolom auf eine anabole Stimulation mit Leucin reagiert und wie sie Glucose metabolisieren. Hierzu werden fortschrittliche Techniken der Stoffwechselforschung genutzt, wie arteriovenöse Metabolomik und metabolische Flussanalysen mit Tracern, die mit stabilen Isotopen markiert sind. Unter anderem sind folgende Ziele definiert:

  • Identifikation von Metaboliten, die von der Beinmuskulatur schwerkranker Patienten aufgenommen oder abgegeben werden, gemessen zu Zeitpunkten maximaler Atrophie und optimaler Rekonvaleszenz.
  • Untersuchung der Metabolite nach Gabe von 10 g Leucin bei schwerkranken Patienten im Vergleich zu Kontrollen, um festzustellen, ob die Kinetik der Metaboliten die anabole Reaktivität kennzeichnet.
  • Analyse der Metabolite im Plasma, die aus 13C-Glukose bei kritisch kranken Patienten mit Muskelschwund oder Insulinresistenz sowie nach deren Erholung von der kritischen Krankheit, im Vergleich zu Kontrollen, resultieren.

Wir erwarten Einblicke in die metabolischen Mechanismen, die den Einfluss eines raschen Muskelschwunds bei kritischer Krankheit und eines langsamen Muskelabbaus bei Sarkopenie auf den Austausch von Muskelmetaboliten erklären. Das erste Experiment wird die Überflutung des Organismus mit Metaboliten charakterisieren, die eintritt, wenn atrophierende Muskeln ihre Biomasse in Metaboliten umwandeln und in den Blutkreislauf freisetzen. Das zweite Experiment prüft die Eignung eines Tests zur anabolen Reaktionsfähigkeit auf Leucin. Das dritte Experiment untersucht Veränderungen im Glukosestoffwechsel bei kritisch kranken Patienten mit ICU-erworbener Schwäche und Insulinresistenz. Zusammenfassend werden diese Experimente dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Muskelschwund und metabolischen Defekten zu verstehen. Wir erwarten uns Erkenntnisse, die die Grundlage für personalisierte Physiotherapie und Ernährung mit Proteinen und Kohlenhydraten bei kritisch kranken und sarkopenischen Patienten in der Zukunft bilden kann.

Verantwortliche und beteiligte Mitarbeiter:

Prof. Dr. Manfred Blobner

Prof Dr. Adriaan Graw

Dr. Britta Trautwein

Dr. Flora Scheffenbichler

Dr. Marc Landenberger

 

 

IMEMPRO

Improved muscle metabolism by combination of muscle activation and protein substitution: a randomized, outcome-assessor blinded, proof-of-concept study

Schätzungsweise über 40% aller Patienten, die eine intensivmedizinische Betreuung benötigen, entwickeln im Laufe ihrer Erkrankung eine sogenannte erworbene Skelettmuskelschwäche bei kritischer Krankheit (ICUAW). Das Krankheitsbild äußert sich in zunehmender Muskelschwäche mit Bedeutung für das Weaning, der Krankenhausverweildauer und mitunter Jahre anhaltenden funktionellen Einschränkungen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Entwicklung der Muskelschwäche zu verringern. Dabei hilft kritisch kranken Menschen die frühzeitige Aktivierung der Muskulatur. Außerdem könnte eine frühzeitige Ernährung mit ausreichend Eiweiß unterstützen. Wir wollen untersuchen, ob die Kombination aus muskulärer Aktivierung (Training) und erhöhter Eiweißzufuhr, die negativen Auswirkungen auf die Muskulatur abmildern können.

Die IMEMPRO-Studie wird multizentrisch an der Charité Universitätsmedizin Berlin, am Klinikum rechts der Isar in München und am Universitätsklinikum Ulm durchgeführt. Während die Kontrollgruppe die Standardtherapie auf der Intensivstation erhält, wird die Interventionsgruppe speziell behandelt, nämlich:

  • Tägliche Einschätzung der Mobilisierbarkeit und entsprechende Mobilisierung
  • Unterstützung und Anregung zur Bewegung (Physiotherapie, Pflege)

Zusätzlich:

  • 2x täglich Neuromuskuläre elektrische Stimulation (NEMS) (ähnlich wie häufig in Fitnessstudios angeboten)
  • Angepasste Ernährung mit höherem Eiweißgehalt (enteral)

Nach Muskelübungen zusätzliche Proteinzufuhr

Die Auswirkung auf die Muskulatur wird mittels funktioneller Testungen, Ultraschall und Muskelbiopsien untersucht, ferner werden auch Blut- und Urinproben genommen.

Prüfärzte:

Dr. med. Flora Scheffenbichler

Dr. med. Marc Landenberger

Doktorand:

Lukas Beirle

ERWIN

Im Rahmen einer randomisierten, kontrollierten, prospektiven Studie soll gezeigt werden,

dass die Verwendung des neu entwickelten digitalen Kalorienbedarfsrechners ERWIN zu einer Veränderung in der Kalorienzufuhr bei Intensivpatienten führt im Vergleich zur Standardtherapie. Ziel der Studie ist, die Umsetzung der Leitlinienempfehlungen in der alltäglichen Praxis auf Intensivstationen zu vereinfachen. Die Webapplikation ERWIN führt die bisher manuell durchzuführenden Rechenschritte anhand der Eingabe von in der Leitlinie genannten Ausgangsparametern, die in der intensivmedizinischen Routine standardmäßig erfasst oder gemessen werden, vollautomatisch durch. Als Ergebnis wird ein patientenindividuelles, tagesaktuelles Kalorienziel für die nächsten 24h der Intensivtherapie ausgegeben.

ERWIN ist ein IIT (investigator initiated trial), bei dem alle Schritte von der Planung über die Softwareentwicklung, die technische Umsetzung und Validierung im Rahmen einer randomisiert kontrollierten Studie in Eigenregie von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin umgesetzt werden.

Verantwortliche und beteiligte Mitarbeiter:

Dr. Jacqueline Rieser

Prof. Dr. Adriaan Graw

PD Dr. Simone Kagerbauer

Moritz Knaut, B.Sc.

Stefan Bäder, Ingenieur Medizintechnik