Kryokonservierung wird oft als Alles-oder-nichts-Frage behandelt: Entweder wurde jemand konserviert, oder eben nicht. Tatsächlich kann die Qualität der Konservierung sehr unterschiedlich ausfallen, je nachdem, wie gut sich bestimmte technische Probleme bewältigen lassen.
Die Ursachen dieser Probleme sind bekannt. Für jedes dieser technischen Probleme wird an Lösungen gearbeitet.
Die technischen Probleme im Verlauf der Konservierung
Die folgenden fünf Probleme treten im Verlauf der Konservierung auf und hängen miteinander zusammen. Die Probleme bedingen einander, und Fehler zu Beginn können die späteren Schritte erschweren.
Zeit: Ischämische Schäden nehmen laufend zu
Vom Moment des Herzstillstands an leidet das Gehirn unter Ischämie. Nach heutigem Stand lässt sich eine Ischämie bei keinem Patienten vollständig vermeiden. Entscheidend ist, wie lange sie dauert und wie stark sie das Gewebe schädigt.
Ist kein Bereitschaftsteam vor Ort, kann vor der Konservierung eine mehrstündige kalte Ischämie auftreten, der eine deutlich schädlichere Phase warmer Ischämie vorausgeht.
In der Kryonik wird die Belastung durch Ischämie inzwischen mit Kennzahlen wie S-MIX erfasst. Der Zeitverzug beeinflusst die Qualität mit Abstand am stärksten; deshalb muss die Versorgung möglichst rasch beginnen, um den Zellverfall zu begrenzen.
No-Reflow: Wenn sich die Durchblutung nach einer Verzögerung nicht wiederherstellen lässt
Die Folgen einer Ischämie können die spätere Perfusion erschweren. War das Gewebe längere Zeit unterversorgt, lässt es sich oft auch unter Druck nicht mehr ausreichend durchspülen.
Die Durchblutung der kleinsten Gefäße lässt sich dann nur schwer wiederherstellen. In Studien mit verzögert eingeleiteter Perfusion ließ sich der Flüssigkeitsstrom weder durch vorab verabreichte Gerinnungshemmer noch durch nachträglich verabreichte gerinnselauflösende Medikamente wiederherstellen.
Die Gefäßblockade wird demnach nicht in erster Linie durch Blutgerinnsel verursacht. Vielmehr verändern sich die Gefäße und Blutzellen: Die Zellen der Gefäßinnenwand schwellen an und verengen das Gefäßinnere, Flüssigkeit im umgebenden Gewebe drückt die Kapillaren zusammen, und weniger verformbare Blutzellen verstopfen die verbleibenden Durchgänge.
Erreicht die Lösung das Gewebe nicht gleichmäßig, bleiben Teile des Gehirns ungeschützt, ganz gleich, wie gut die Lösung ist.
Eisbildung: Wenn das Wasser im Körper gefriert
Der menschliche Körper besteht zu rund 60 Prozent aus Wasser, das sich beim Gefrieren um etwa 9 Prozent ausdehnt; dabei bildet sich Eis vor allem in den Zwischenräumen der Zellen.
Die Eisbildung kann Zellen durch Druck schädigen und ihnen durch Osmose Wasser entziehen. Um diese Schäden zu verhindern, setzt man auf Vitrifikation statt auf gewöhnliches Einfrieren.
Doch Vitrifikation ist nur so gut wie die Verteilung des Kryoprotektivums im Gewebe. Überall dort, wo das Mittel das Gewebe nicht erreicht, kann weiterhin Eis entstehen.
Toxizität: Schutz vor Eisbildung ohne zusätzliche Schäden
Die Mittel, die Eisbildung verhindern, sind in den dafür nötigen Konzentrationen toxisch, und Gewebe kann beim Abkühlen zusätzlich einen Kälteschaden erleiden.
Die Konzentration muss hoch genug sein, um die Vitrifikation des Gewebes zu ermöglichen, darf es aber nicht zu stark schädigen. Das Gewebe muss rasch genug abgekühlt werden, damit sich kein Eis bildet; zugleich muss die Abkühlung so kontrolliert erfolgen, dass keine thermischen Spannungen entstehen.
Bei der Entwicklung der Schutzlösungen ging es über lange Zeit vor allem darum, den nutzbaren Konzentrationsbereich zu erweitern; viele Fortschritte der Verfahren beruhen darauf.
Rissbildung bei extremer Kälte
Vitrifiziertes Gewebe befindet sich in einem glasartigen Zustand und kann bei zu großen thermischen Spannungen Risse bekommen.
Beim Abkühlen auf −196 °C können mikroskopisch kleine Risse entstehen; deshalb wird die Abkühlgeschwindigkeit so weit verringert, wie es das Verfahren zulässt.
Deshalb wird in der Kryonik unter anderem an einer Lagerung bei Temperaturen gearbeitet, die unterhalb der Glasübergangstemperatur, aber oberhalb der Temperatur von flüssigem Stickstoff liegen.
Warum die Qualität der Konservierung von Person zu Person unterschiedlich ausfällt
Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich eine ernüchternde Konsequenz: Zwei Mitglieder, die denselben Vertrag unterschreiben, können mit messbar unterschiedlicher Qualität konserviert werden.
Die Ursache liegt selten im festgelegten Verfahren. Entscheidend sind vielmehr die Bedingungen, unter denen die Konservierung durchgeführt wurde.
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, ist ein so rascher Beginn der Kühlung nicht möglich.
Bei manchen Todesfällen ist zunächst eine Obduktion gesetzlich vorgeschrieben; unter bestimmten Umständen ist eine Konservierung gar nicht möglich. Näheres dazu steht im Beitrag „Wann eine Kryokonservierung nicht möglich ist“.
Auch der Transport kostet Stunden; Logistik und bürokratische Hürden beeinflussen daher unmittelbar die technischen Bedingungen der Konservierung.
Pauschale Werbeversprechen werden diesen Qualitätsunterschieden nicht gerecht. Nötig sind Messungen, die Offenlegung der Ergebnisse und eine Qualitätskontrolle, die den tatsächlichen Ablauf jeder Konservierung dokumentiert.
Mitglieder haben Anspruch darauf, die tatsächlich gemessenen Werte zu erfahren, auch wenn die Ergebnisse enttäuschend ausfallen.
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 eingesetzten Schutzlösungen sind weniger toxisch geworden. Verbesserte Abläufe ermöglichen eine raschere Versorgung der Patienten. Die Qualität wird inzwischen anhand von Kennzahlen beurteilt, statt nur mit allgemeinen Beschreibungen.
Die Lagerung bei mittleren Temperaturen soll gezielt Risse verhindern; die dafür vorgesehenen Anlagen sollen über Jahrzehnte stabile Lagerbedingungen gewährleisten.
Mehr über diese Arbeit erfahren Sie unter „Das Feld voranbringen“ und in unseren Forschungs- und Entwicklungsinitiativen.
Die grundlegenden Aufgaben bleiben dieselben: den Patienten rasch erreichen, die Durchblutung wiederherstellen, das Schutzmittel gleichmäßig verteilen, das Gewebe ohne übermäßige toxische Schäden vitrifizieren und so abkühlen, dass keine Risse entstehen.
Bei jedem dieser Schritte können weiterhin Fehler auftreten, die den Erfolg der Konservierung gefährden; entscheidend für das Ergebnis ist der am wenigsten gelungene Schritt.
Kurz gesagt: Die Qualität der Konservierung hängt davon ab, ischämische Schäden zu begrenzen, die Durchblutung wiederherzustellen, das Kryoprotektivum gleichmäßig zu verteilen, toxische Schäden zu begrenzen, Eisbildung zu vermeiden und thermische Spannungen gering zu halten. Schon ein Fehler bei einem einzigen Schritt kann das Ergebnis verschlechtern.
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