Grundlagenforschung und klinische Medizin

Das Geheimnis des Rosetta-Steins, REDOX Code und die Rolle der HOCl / NaOCl Hybrid-Lösungen (Datenanalyse) in der lokalen Therapie der chronischen Wunden

NEUE PERSPEKTIVE EINES ALTEN NATUR-KONZEPTES

Dr. med. DAMIR MARINCIC, Quorum Medis Center, St. Gallen SCHWEIZ

EINLEITUNG

Wir sollten unsere Evolutionsgeschichte (das Leben mit Bakterien und Krebszellen) als Grundlage nutzen, um Erkenntnisse darüber zu gewinnen, was Bakterien, Biofilme / Mikrobiom, chronische Wunden, Krebs und allgemein Krankheiten sind, warum sie entstehen und wie wir sie besser behandeln können. Die Evolution der Natur und der Arten auf der Erde, sowie die menschliche Geschichte ist ein unerschöpflicher Lern-Pool über die Gesetzmässigkeiten und Zusammenhängen in der Natur und in der Gesellschaft. Es gibt so viele interessante evolutiv-historische Parallelen, aus welchen wir lernen können. So eine «story» ist die Parallele zwischen dem Stein der Rosette, dem Redox-Code und der HOCl- und NaOCl-Molekülen als Teil des Redox-Redoxom Systems. Rosetta-Stein wurde im Jahr 196 v.Chr. in 2 Sprachen und in 3 Schriftsystemen im Auftrag von König Ptolomäus geschrieben. Das Artefakt wurde erst 1799 im Dorf Raschid in Ägypten gefunden. Nach 25 Jahren wurde der Schrift von 2 Wissenschaftlern, Ägyptologen J.F. Champollion und einem Arzt und Physikern Thomas Young entziffert. Massgebend war, dass der hieroglyphische Code über die koptische Sprache (alte ägyptische Sprache) geknackt wurde, sonst hätten wir über die ägyptische Geschichte wenig erfahren. Interessant dabei ist eine gewisse Verbindung zwischen dem Thomas Young und dem Redox-Code. Er war ein all-rounder Genie und erster der dem Wort Energie eine wissenschaftliche Bedeutung, basiert auf seiner Forschung über die Physik des Lichts, gegeben hat. Denn die Redox-Reaktionen sind nichts anderes als die Energie bzw. Elektronen-Übertragung zwischen Atomen / Molekülen, Redox-Paaren mit Bildung des Redox-Potentials (elektro-chemisches Potential). Auch der Redox-Code beinhaltet einige physikalische und chemische «Schriften» die wir erst dekodieren mussten. Der Dekodierungsprozess hatte erst vor ca. 100 Jahren begonnen. In dieser Zeit konnte man grosser Teil dieses Netzwerkes und seine Funktion erklären, jedoch dem Mosaikbild fehlen noch immer einige Steinchen. Es ist eine anspornende wissenschaftliche Herausforderung die fehlenden Teile hinzuzufügen und das Puzzlespiel fortzusetzen.

ABB. 1

Rosetta-Stein ist sehr wahrscheinlich das wichtigste archäologische Artefakt in der Welt heute. Andererseits ist der Redox-Code das wichtigste Handwerk der Natur / Evolution, ein komplexes Netzwerk-System, ein Fundament der Regulation der zell-biologischen Prozesse mit der stabilen Balance-Funktion (steady state), dass zwischen Gesundheit-Krankheit und Tod entscheidet. Der Prozess des Lebens und im engeren Sinne der Wundheilung, kann als das Sammeln, Speichern und Manipulieren von freier Energie betrachtet werden. Alles Leben auf der Erde basiert auf Redox-Reaktionen und Elektronenfluss. Das Leben ist grundsätzlich ein Elektron, dass ein Zuhause sucht, meist den Sauerstoff. Wenn es keinen Sauerstoff gibt, können die Elektronen nicht fliessen, und wenn die Elektronen nicht fliessen, ist es egal, wie viel Nährstoffe zu Verfügung stehen. Elektron Management ist Hauptmerkmal der Zell-Biologie. Daraus kann man folgen: kein Sauerstoff, kein Potential, kein endogener elektrischer Strom (direct current), keine Zellwanderung, keine Wundheilung. Genauso sind Sauerstoff und Energie Voraussetzung für die zeitlich-räumliche Funktion der Zell-Signal-Prozesse, Information und Kommunikation, denn Energie und Information sind zwei nicht reduzierbare Voraussetzungen unsere Existenz. Physikalische Natur der Information spielt eine grosse Rolle in biologischen Prozessen. Es ist überraschend wie viel physikalische Regulierung ist noch involviert im Natur Design des Lebens. Das Konzept der Information beinhaltet beides, die quantitative und die qualitative (oder semantische) Aspekte der Information, wodurch eine Verbindung zwischen Physik und Biologie bereitgestellt wird.

EVOLUTION DER REDOX CODE UND RESPIRATORY BURST

Das Redox-System ist ein Methusalem-Konzept der Natur, dass sich vor ca. 600 Millionen Jahren, nach der Anreihung des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre (erst 7%) und Transformation von Proteo-Bakterien in Mitochondrien im Prozess der Endosymbiose in den eukaryotischen Zellen, formiert hat. Sauerstoffproduzierende Cyanobakterien veränderten die Lebensbedingungen und die Sauerstoff-Konzentration von 21%, welche vor 25 Millionen Jahren erreicht wurde, brachte den Durchbruch. Bis heute ausgereift und als Teil der System-Biologie und der komplementären Codes, bildet der Redox-Code ein komplexes Netzwerk mit 4 Grundprinzipien, mit dem Puffer-System (Pro –und Antioxidantien), ähnlich wie das Säuere-Basen System, und ist mit seinen Reaktiven Sauerstoff Spezies (ROS) ein wichtiger Teil des angeborenen Abwehrsystems. Während der ganzen Evolution und Ausreifung des angeborenen Abwehrsystems, sind die endogene HOCl- und NaOCl-Moleküle wichtige Teile dieses Systems, genau wie die andere ROS-Stoffe (RHS und RNS), physikalisch-chemische Derivate des Sauerstoffs, welche weitere wichtige Funktionen ausüben, als Signal-Moleküle («second messenger»), Zell-Rezeptoren und Stimulatoren der Wachstum-Faktoren und Stammzellen.

ABB. 2

Nichts in der Biologie macht einen Sinn, ausser im Licht der Evolution. Die Evolution hat wirtschaftliche Mechanismen und Systeme konserviert / gespeichert, welche viele Funktionen, schneller oder besser, mit weniger durchführen. Dabei ist die mehrstufige Funktionalität einer der ersten biologischen Prinzipien, und die Abwehr das älteste Naturgesetz. In dieser multistufigen Funktionalität bringt der Sauerstoff alle Puzzle-Teile wieder zusammen, da der Redox-Code in einem sauerstoffanhängigen Leben / Zyklus reichhaltig begründet ist.

ABB. 3

Wir unterscheiden zwischen primären und sekundären Reaktiven Sauerstoff Spezies (ROS). Die primäre ROS sind mehr Signal-Moleküle, die sekundäre mehr antimikrobielle Stoffe, dabei werden die primäre besser durch die endogenen Antioxidantien kontrolliert. Im Rahmen des Redox-Systems setzt sich das angeborene Abwehr-System, bezogen auf die «respiratory burst»-Reaktionen, hauptsächlich aus 3 Komponenten zusammen:

  1. ROS / NADPH, Superoxid und H2O2 welche als Aktivatoren der Signalwege und «trigger»-Moleküle wirken
  2. RHS (Reactive Halogen Species), MPO und HOCl / NaOCl / OCl-Anion mit Reaktionszyklen («periodic oscillations»), welche als Verstärker und Akzeleratoren wirken (mit 100 bis 1000 Zyklen), und
  3. RNS (Reactive Nitrogen Species), Sickstoffoxid und Peroxynitrit mit dem Signalweg der als Deaktivator oder Terminator des halogenen Zyklus funktioniert (siehe Abb. 1)

ABB. 4

Der Redox-Code ist ein Satz von Prinzipien, der die Positionierung der NADH / NADPH –und NOX-Oxidasen und anderen Redox-Systeme in Raum und Zeit in den biologischen Systemen definiert. Redox-Systeme bilden Redox-Paare mit ihren Interaktionen zwischen ROS, RHS- und RNS-Stoffen. Diese Redox-Paare haben unterschiedliche Spannungen, Redox-Potential, was Elektronenfluss zwischen Paaren ermöglicht und somit die Dynamik der Redox-Reaktionen. Das Redox-Potential bezieht sich auf die Energie, die eine Substanz (ROS) im Verhältnis zu anderen Substanzen in Bezug auf die Elektronenaffinität hat. Die gesamte Energie, die für die unzähligen Lebensprozesse benötigt wird, stammt aus der Energie von Sauerstoff und Redox-Reaktionen. Unter normalen physiologischen Bedingungen gehört das Redox-optimierte ROS-Gleichgewicht dem grundlegenden und mächtigen evolutionären Drang nach maximaler Energieleistung und der wesentlichen ROS-abhängigen Signal –und antimikrobiellen Funktion von Mitochondrien (Leck in der Elektronen-Transport-Kette), ROS Produktion in Neutrophilen, Makrophagen und Epithelzellen ( «respiratory burst»), sowie der Regulierung von Zelltod / Apoptose. Der Kommunikationsprozess zwischen den Zellen zum Schutz (Verteidigung), zur Reparatur und zum Ersatz ist die Funktion von Redox-Signalmolekülen.

Die molekulare Dynamik des Lebens kann am besten verstanden werden im Rahmen der komplementären Code, ihrem Nexus und ihrer Interaktionen. Parallel zu den evolutionären Epochen (Symbionten) und der Entstehung des Lebens war es zwingend erforderlich, Systeme zur Steuerung physikalischer, chemischer, molekularer und zellulärer Netzwerke mit den komplementären Code, als molekulare Logik des Lebens zu entwickeln. Der Nobelpreisträger für Chemie 1967 Manfred Eigen meinte sogar: «Unsere Vorfahrer waren ursprünglich keine Lebewesen, sondern Prozesse (physikalische, chemische, biologische). Er prägte die Physik der Biologie und Begriff der evolutionären  Dynamik, bekannt auch als «quasi-species» Theorie.                         Die komplementäre  Code steuern und sind Regulatoren vieler verschiedener Funktionen. Die Zell-Biologie ist tatsächlich durch die komplexen Netzwerke reguliert. Wir befinden uns im Prozess der Dedarwinifikation und bewegen uns vom Baum des Lebens zum Web des Lebens hin, eine Verschiebung in Richtung eines dynamischen Interaktionsnetzwerks auf molekularen, zellulären und extra-zellulären Niveau (Symbionten). Dabei sind Redox, epigenetischer und symbiotischer Code für die Immunabwehr, Gen-Expression und Gewebereparatur / Regeneration, sowie für die Wundheilungsprozesse eminent wichtig. Im Kern dieser Nexus-Reaktionen steht der Redox-Code, der sich aus 4 Prinzipien zusammensetzt:

  1. Energetische und metabolische Organisation
  2. Verbindung zwischen Metabolismus und Struktur, vor allem der Proteine
  3. Redox-«sensing» (Sauerstoff) und Redox-«signaling» (ROS) und die räumlich-zeitliche Differenzierung des Redox-Metabolismus, wo die ROS eine «interface» Rolle spielen

Redox-Systeme adaptieren sich an unsere Umgebung («environment») und auch auf die «micro-environment» in der Wunde (epigenetischer Code), wo die ROS-Stoffe als Rezeptoren wirken und die Expression der Gene regulieren.

ABB. 5

Trotz der Millionenjahre alten Geschichte des Redox-Phänomens und «respiratory burst» Kaskaden in den Abwehrzellen des angeborenen Immunsystems, kam man erst vor knapp 100 Jahren auf die Spuren und Bedeutung des «respiratory / oxidative burst» auf. Diese wurde im Jahr 1933 von Baldridge und Gerard beschrieben. Im Jahr 1964 haben Rossi und Zatt festgestellt, dass Enzym NADPH-Oxidase den «respiratory burst» Prozess in Neutrophilen triggert. 1967 fand S.J.Klebenoff in Seattle aus, dass MPO-H2O2-Halids-H2-Chlorid Ionen Komplex (und Thiocyanat) als ein kraftvolles anti-mikrobielles System in Neutrophilen und Makrophagen funktioniert. 1973 berichteten Babior, Kipnes und Curnutte, dass Superoxid-Anion das Erste Produkt des «respiratory burst» Prozesses ist. In den letzten 50 Jahren wurden viele Geheimnisse dieses Natur-Phänomens und seine Funktion enthüllt und Zell-Physik und Zell-Biologie viel verständlicher gemacht.

Die ROS-Stoffe / Moleküle werden ubiquitär produziert, in Abwehrzellen (Neutrophilen, Makrophagen), Epithelzellen und in Mitochondrien beim Leck entlang der Elektronentrasportkette (ETC). Da die Elektronen für die ATP-Synthese nicht weiter transportiert werden, werden sie von NADH-Oxidase direkt auf den Sauerstoff umgeleitet mit der Bildung des Superoxid-Radikals. Die Mitochondrien haben bis heute ihre doppelte evolutiv- verankerte Funktion, nämlich ATP und ROS zu produzieren, beibehalten. Dieser Prozess der Mitohormese (Adaptation und Toleranz) mit der hormetischen Wirkung-Dosis Kurve, findet statt auch in Makrophagen mit der Reprogrammierung zwischen pro-oxidativer und pro-reparativer Phase (OXPHOS) im Prozess der Wundheilung. Nach Untersuchungen von J. Jantsch fördert die kutane Salz / NaCl Speicherung und das hypertone Milieu (Hyperosmolarität) die Makrophagen-getriebene Abwehrfunktion. Es gibt Parallelen zwischen dem Prozess der Oxidativen Phosphorylierung (OXPHOS) in Mitochondrien und dem «respiratory / oxidative burst» Prozess in Abwehrzellen / Neutrophilen. Das bestätigt beeindruckend, dass die Abwehr das älteste Naturgesetz ist.

DIE GESCHICHTE DER EXOGENEN HOCl / NaOCl HYBRID-STOFFE IN DER WUNDBEHANDLUNG

Im Gegenteil zu endogenen ROS-Stoffen, welche in Neutrophilen, Makrophagen, Epithelzellen und Mitochondrien produziert werden, haben die «exogene» HOCl- und NaOCl-Moleküle bzw. HOCl / NaOCl Hybrid-Lösungen eine relativ kurze Geschichte von nur 235 Jahren. Diese fängt im Jahr 1785 (40 Jahren vor der Deschiffrierung des Rosetta-Steins) mit der chemischen Produktion von NaOCl-Lösung durch Barthollet / Eau de Barthollet. 7 Jahre später 1792 wurde auch chemisch KOCl / Kalium Hypochlorit- Lösung gewonnen, im Vorort von Paris, Javel, Eau de Javel, Lösung welche bis heute fälschlich als Natrium Hypochlorit betrachtet wird. Nach 90 Jahren, 1882 kam auf dem Markt Eau de Labaraque, eine Mischung aus KOCl und NaOCl, ebenfalls durch den chemischen Prozess gewonnen. Erst vor 125 Jahren, 1895 kam zur ersten Gewinnung des Hypochlorits und der hypochlorigen Säure durch die elektro-chemische Aktivierung / ECA (Elektrolyse) einer Salzlösung durch Walter Nernst (Nobelpreis für Chemie und Physik 1920), bekannt auch für die Nernst-Gleichung, welche die Berechnung des Redox-Potentials ermöglicht. Das ECA-Verfahren für die Gewinnung der HOCl / NaOCl Hybrid-Lösungen ist Jahrzehnte in Vergessenheit geraten, nicht zuletzt wegen der chemischen Instabilität. 1915 / 1916 brachten Carell und Dakin während dem 1. Weltkrieg eine Na-Hypochlorit Lösung (0,5-1,0 %) auf dem Markt, bekannt als Dakin’sche-Lösung für die lokale Behandlung der infizierten Wunden bei verletzten Soldaten, jedoch auch diese wurde chemisch gewonnen und wegen der Instabilität gepuffert. Wie die endogene ROS / RHS-Stoffe verstärken auch die exogene HOCl / NaOCl / OCl-Anion Moleküle die zyklischen Reaktionen des «respiratory burst»-Prozesses und somit üben sie eine signifikante antimikrobielle Wirkung im Rahmen der Immunabwehr aus. Im Jahr 2018 brachte das wissenschaftliche Team der Abteilung für Biochemie, Universität Bochum den filmischen Beweis, dass unser Immunsystem Chlorbleiche (HOCl / NaOCl / OCl) zum Abtöten von Bakterien nutzt. Die Menge / Konzentration der ROS / RHS-Stoffe sollte nicht viel grösser, als diejenige der endogenen sein, wobei die immanente Reaktivität eines Stoffes eine wichtigere Rolle spielt als die Konzentration. Reaktivität der hypochlorigen Säure / HOCl ist um ca. 80-mal höher als die des Hypochlorits / NaOCl), jedoch dadurch zelltoxischer, da sie auch als Präkursor der Freien Radikalen gilt (A. Panaschenko).

Durch die Entdeckung des Penicillins durch A. Fleming in 1928 und Einführung 10-15 Jahren später in der Klinik geraten die antimikrobiellen Stoffe und Antiseptika in Vergessenheit. Ca. 40 Jahren später, etwa Anfang-Mitte der 80-gen Jahre, und Zunahme von bakteriellen Resistenzen durch inadäquate Antibiotika Anwendung, welche Fleming schon relativ früh vorausgesagt hat, nahm die Bedeutung der Antiseptika wieder zu.

KONSENSUS-GUIDELINES vs. FAKTEN UND MEINUNGEN

Seit dieser Zeit explodierte die Zulassung der antimikrobiellen Produkte, auch der HOCl / NaOCl Lösungen für die lokale Behandlung der chronischen, nicht-heilenden Wunden, mit der entsprechenden Marketing-Propaganda. Es wurden Konsensus-Statements und Therapie-Leitlinien ausgegeben, wobei nach Informationen aus der Literatur 2/3 von denen von beteiligten Firmen organisiert und bezahlt wurden / werden, um jeweils ihr Produkt auf die Spitze zu bringen. Im deutschsprachigen Raum haben wir seit etwa 2004 Konsensus-Papers über die Antiseptika in der lokalen Wundbehandlung mit fast immer gleichen Panellisten, welche sich erst im Jahr 2018 / 2019 getraut haben die HOCl / NaOCl Hybrid-Lösungen als gleichwertig zur Octenidin-PHMB-Povidon-Jod Produkte zu stellen und zu bewerten. In diesen Leitlinien wurde die Topic-Oxygen-Therapy (TOT) vergessen, obwohl im Mai 2017 die Empfehlung und Leitlinie für die TOT-Therapie von der EWMA ausgegeben wurde. Dabei ist bekannt, dass ohne den Sauerstoff, keine Sauerstoff-Derivate / ROS-Stoffe gebildet werden können, kein Sauerstoff-Gradient im Gewebe und in der Zelle (pO2) aufgebaut werden kann und kein physikalisch gelöster Sauerstoff, welche Zellen für ihre Arbeit und metabolische Prozesse brauchen, zur Verfügung steht.
Eine normal funktionierende Zelle braucht pro Tag etwa 10^12 02-Moleküle. Eine lädierte Zelle noch mehr. Das Gewebe der chronischen Wunden ist hypoxisch, azidotisch, energiearm, ohne Bio-elektrizität (Strom), mineralienarm (fehlende elektrische Konduktivität) und mit niedrigem Redox-Potential, was eine höhere bakterielle Persistenz und Resistenz zur Folge hat. Neutrophilen stoppen ihre Migration im hypoxischen und azidotischen Gewebe, sowie bei schwachem endogenem Gleichstrom. Elektrischer Strom, «injury current» ist ein übergeordnetes Signal für Zellmigration und Wundheilung. Damit eine Wunde heilen kann, muss der Körperstoffwechsel, die Energieproduktion bei sauberen Wunden um 20% und die infizierten Wunden um 50% erhöhen. Dazu macht eine lokale Überbehandlung («overuse therapy») chronischer Wunden die Wunde stagnierend und «kranker», energiearmer und wahrscheinlicher, nicht zu heilen. Nicht mehr Therapie bringt Besserung, sondern eine adäquate, gezielte Therapie. Alles das gilt zu korrigieren in unseren Therapie-Konzepten, falls wir wollen, dass sich die stagnierenden / nicht-heilenden Wunden in die Richtung der Heilung fortbewegen. Es reicht nicht nur die Eradikation der pathogenen Bakterien und Wundbiofilmen. Es erleichtert die Arbeit / Therapie schon, aber es ist nur eine Halbesache.
Wegen den «bias»-Elementen in Konsensus / Guidelines-Papers, allgemein gesehen, sollte man sie nicht «tel quel» folgen und nur «cum grano salis» umsetzen. Die Schlussfolgerungen und die Begründungen über die Anwendung der bestimmten lokalen Wundprodukte, kommen einem manchmal vor, wie das Orakel von Delphi, eben eine zweideutige Weissagung, Ratschläge für Therapie, welche eher zum Rätsel werden können, sodass das Orakel zum Debakel werden kann. Die weissagende Hohepristerin Pythia im Apollon-Tempel wurde in Trancezustand, wegen den Sauerstoffmangel (wie in chronischen Wunden), als Folge der Erdgasvergiftung (wurde in Delphi geologisch bewiesen) versetzt. Deswegen (aktuelle Theorie) machte sie zweideutige Weissagungen. Was damals die Hohepristerin machte, macht heute die «Big-Pharma» bewusst und die Gefahr eines Pharmageddons ist immer näher. Beispiele gibt es leider genug.
Man bewegt sich immer mehr vom Optimismus zur Ernüchterung über das Engagement für Transparenz im medizinisch-industriellen Komplex. Wissenschaftliche Ehrlichkeit sollte das Markenzeichen jedes Experiments sein, sei es in der Grundlagenforschung oder im klinischen Bereich, jedoch die Landschaft der wissenschaftlichen Veröffentlichungen verändert sich. Zahl der wissenschaftlichen Zeitschriften explodiert (über 20.000) und die Qualität / Power der Publikationen erodiert. Es mag sich reimen vielleicht, aber es macht keinen Sinn (Gottfried Schatz: «The risks of playing safe»). Andererseits die Menge der «evidence bias medicine» Publikationen und «peer review fraud» Fälle steigt weiter. Und der Schwanz wedelt weiter mit dem Hund, da wir etwas schaffen, das für die Wundheilungsprozesse von untergeordneter Bedeutung ist. Das ist die Wahrheit, die wir alle kennen, über die wir aber nicht sprechen wollen, obwohl wir mit dem Elefanten (Problem) im Raum zu tun haben.

EVIDENZ-BASIERTE MEDIZIN, EINE BEWEGUNG IN DER KRISE?

Auch die «Evidence-Based Medicine» / EBM mit dem Integrationstrias nach David Sackett (1990): die beste verfügbare Beweise kombiniert mit dem klinischen Erfahrung / Wissen und den Werten und Erwartungen des Patienten, zielt vor allem auf die bestimmten Diagnosen und ist nicht immer auf den individuellen Patienten anwendbar. Diesbezüglich sagte selbst David Sackett einmal: Die Praxis wird gedroht von der Evidenz tyrannisiert zu werden.
Fakten und Meinungen haben in der Forschung und Klinik komplementäre Funktionen bei den Entscheidungen und das gute an den Fakten ist, dass man sie nachprüfen kann. Dabei müssen wir über die Halbwertzeit der Fakten, über die Subjektivität der (eigenen) Meinungen und über die Relativität vom Falsch zu liegen nachdenken. Die Hälfte dessen, was man in der medizinischen Ausbildung lernt, wird sich innerhalb von 5 Jahren entweder als völlig falsch oder als veraltet erweisen: Das Problem ist, dass niemand sagen kann, welche Hälfte (David Sackett, 1996). Die Prozesse der Bildung und der Weiterbildung bedeutet nicht nur das Erlernen von Fakten; sie sind viel mehr das Training des Verstandes, über die Fakten nachzudenken (Albert Einstein).
Eine etablierte Meinung ist nicht immer richtig: De-Konstruktion und Re-Konstruktion von Theorien ist ein Teil des wissenschaftlichen Prozesses, da auch die Fakten ihre Halbwertzeit haben. Nichts in der Geschichte des Lebens ist beständiger als der Wandel / Veränderung (Charles Darwin). Die medizinische Wissenschaft beschleunigt sich und schreitet immer weiter voran, aber wir stagnieren und weigern uns manchmal neue Erkenntnisse in unsere Therapiekonzepte einzubringen. Denn, nicht das was wir bisher wussten bringt uns weiter, sondern nur das was wir bisher nicht wussten. Denn wer an der Küste bleibt, kann keinen neuen Ozean entdecken (F. Magellan).
Evolution ist die grundlegendste Wissenschaft (Evolutionsbiologie) der Medizin und die Naturgesetze des evolutionären Erbes zeigen uns den richtigen Weg. Schon vor 500 Jahren sagte Paracelsus, der erste moderne Wundarzt: « Die Natur folgt nicht dir, sondern du musst ihr folgen. Die Heilung der Wunden und Verletzungen geschieht seit jeher, und sicher auch noch morgen, nach bestimmten Gesetzen». Wie brillant / genial, obwohl er damals nicht wusste, dass es sich um die Naturgesetze des Redox-Systems und die Funktionen der ROS-Signalwege für die Reparatur- und Heilungsprozesse handelt.
Darum, ohne basische wissenschaftliche Prozesse zu verstehen, Wirkmechanismen zu kennen kann man keine gezielte, erfolgversprechende Therapie Konzepte entwickeln, oder wie es Max Planck sagte: « Das Verstehen muss dem Anwenden vorausgehen». Wissen entsteht, wenn man die Dinge auseinander nimmt: ANALYSE, aber Weisheit entsteht indem man die Dinge zusammenfügt: SYNTHESE (J.A. Morrison). Aus diesen Gründen ist ratsam erst zu analysieren, welche lokale Therapeutika für die Behandlung der chronischen, nicht-heilenden Wunden und pathogenen Biofilmen, sowie für die Unterstützung der Heilungsprozesse, angewendet werden, um anschliessend diese Evidenz synthetisch zu betrachten und zusammenfügen, um sich auf die Gruppe der HOCl / NaOCl Hybrid- Produkte zu orientieren.

ABB. 6

«MODERNE» LOKALE WUNDTHERAPIE, NEUE PERSPEKTIVE EINES ALTEN NATUR-KONZEPTES

In der lokalen Wundtherapie werden grundsätzlich 2 Gruppen der lokalen Therapeutika eingesetzt: Xenobiotika und Endo / Eubiotika. Dazu kommen in Kombination, auch aus hygienischen Gründen, die unvermeidliche «Hilfsmittel», inerte und aktive Wundauflagen und Verbände (schätzungsweise mehrere tausend Produkte auf dem Markt). Durch die Forschung in den letzten Jahren und Entwicklung der Biotechnologie stehen an der Schwelle der klinischen Anwendung einige neue lokale Wundtherapeutika. Die Antibiotika werden in der lokalen Wundtherapie nicht mehr empfohlen und kaum mehr, wegen der Gefahr der Resistenz-Bildung, angewendet. Xenobiotika sind unseren Zellen fremde Stoffe, meistens grosse Moleküle (Polymere) mit der Potenz Immunreaktionen (allergische) auszulösen. Diese Gruppe ist sehr heterogen. Bei längerer Anwendung, vor allem der subletalen Dosen (für die Mikroorganismen) ist die Bildung der bakteriellen Resistenz möglich. Es sind schon Kreuzresistenzen zwischen diesen Stoffen bekannt geworden, z.B. Chlorhexidin. Dazu können sie keine Signal-Moleküle und somit keine direkte aktive Unterstützung des Heilungsprozesses sein, sekundär vielleicht durch ihre antimikrobielle Wirkung. Einige Wundprodukte aus der Gruppe der Xenobiotika und einige Metalle gehören zu der Gruppe der oligodynamischen (wenige Kraft) Substanzen mit langer Wirkungseintrittszeit und dadurch erhöhtem zelltoxischem Potential, sodass einige von denen die Hilfe von Tensiden / Detergenzien brauchen, um durch die Verkürzung der Einweichzeit bessere Wirkung zu erzielen.

ABB. 7

Eubiotika Gruppe machen hauptsächlich die HOCl / NaOCl Stoffe / Lösungen / Gele. Diese kleine reaktive, pro-oxidative Moleküle replizieren einen körpereigenen antimikrobiellen Mechanismus im Rahmen des oxidativen Berstens, wie in unseren Abwehrzellen. In den letzten 50 Jahren haben ROS-Stoffe einen langen «Weg nach Damaskus» gemacht und die Umwandlung vom Saulus zum Paulus vollzogen. Sie sind primär die «Shielding»-Moleküle, oder ein Effekt (Antwort) auf die Zellläsion oder Krankheit und nicht primär die Ursache, denn das lädierte Gewebe (Zellen) löst die Produktion der ROS-Stoffe aus. Bei hoher Konzentration können, vor allem die sekundäre Reaktive Sauerstoff Spezies, welche über keinen Schutz durch die endogene, enzymatische Antioxidantien verfügen, die Stress-Reaktion und Gewebeschädigung verursachen. Sie sind wie der Singulett-Sauerstoff die Oxymoron-Moleküle. Wenn sie im Balance mit den Antioxidantien stehen, sprechen wir von Eustress, denn es ist besser für das Gewebe / den Körper mehr Reaktive Sauerstoff Spezies (ROS), als mehr Antioxidantien zu haben, was auch einige klinischen Krebs-Studien gezeigt haben.

Wenn man genaue Datenanalyse über die Herstellungstechnologie, Konzentration der Inhaltsstoffe und der physikalisch-chemischen Parametern durchführt, muss man feststellen, dass auch die HOCl / NaOCl Hybrid Gruppe, eine gewisse Heterogenität aufweist. Diese Heterogenität spiegelt sich vor allem in den physikalisch-chemischen Parametern, genauso wie in den klinischen «Efficacy-Safety-Effectiveness» Ergebnissen wieder, Faktoren welche über die Äquivalenz und / oder Diskrepanz (Abweichung vom Idealzustand) innerhalb der Gruppe entscheidet. Über 90% der HOCl / NaOCl Produkte für die lokale Wundtherapie wird durch die ECA Technologie gewonnen, wenige chemisch und durch Puffer stabilisiert. Konzentration der Inhaltstoffe, pH-Wert und andere physikalisch-chemische Parameter können recht unterschiedlich sein, sodass dadurch unterschiedliche Produkt-Komplexe entstehen können, wie das die Studien-Lage und das Literatur-Studium sehr klar darlegen.

Konzentration von Inhaltsstoffen / ROS spielt eine mitbestimmende Rolle aus verschiedenen Aspekten. Die Degradationskinetik ist bei niedriger HOCl / NaOCl Konzentration, saurem pH-Wert und höherer Protein-Konzentration in der Wunde schneller und dem entsprechend die Wirkung schwächer. Bei einer HOCl / NaOCl Konzentration unterhalb von 0,01 % (100 ppm) wird das «second messenger»-Molekül di-cy-GMP in Biofilmen auf die Bildung von EPS / Matrix stimuliert, was auch mit der Therapieresistenz einhergeht. Bei niedriger, subletaler Konzentration besteht auch die Gefahr der Entwicklung der bakteriellen Toleranz. Bei einer HOCl / NaOCl Konzentration zwischen 0,01-0,08 % ist die antibakterielle Wirkung auf die planktonischen Bakterien in vitro zwischen 4-6 log10 effektiv, jedoch in vivo, in der Wunde deutlich schwächer, nur 1-2,5 log10. Das spricht auch dafür dass die klinische Evidenz grössere Bedeutung, als in vitro Daten hat. Labortests simulieren nur die klinische Bedingungen und korrelieren meist nicht mit der klinischen Leistung.

ABB. 8

An dieser Stelle ist wissenswert zu erwähnen dass auch im Körpergewebe ein sog. bioelektrischer / elektro-biozeutischer Effekt sich abspielt, etwas ähnlich wie ECA. Die Untersuchungen zeigen, dass Chlorid ein wichtiger Parameter ist, der nachweislich die antimikrobielle Wirkung des endogenen elektrischen Stroms erhöht. Wenn in vivo ein Gleichstrom (direct current) aufgebaut wird, in dem Chlorid reichlich vorhanden ist, ist die Erzeugung von Chlor (RHS) eine unvermeidliche Folge. Anderes ausgedrückt: Es findet im Gewebe eine Mikro-Elektrolyse statt.

Wir sind basische Lebewesen und das Leben ist im Urmeer, in alkalischer pH-Umgebung und hypertonischer Salzlösung entstanden, dabei war das Urmeer millionenjahrelang das Versuchslabor der Evolution. Die meisten Strukturen in der Zelle, im Gewebe arbeiten auch optimal in einem neutral-basischen Bereich. Der pH mit seinem Spektrum ist ein modulierender Faktor der chemischen Reaktionen und Koordinator der physikalisch-chemischen Parametern. Der adäquate pH-Wert (sauer oder basisch) steuert auch den Kaskadenablauf des «oxidative burst» Prozesses. Die zeitlich-räumliche pH-Dynamik in chronischen Wunden ist multifaktoriell und fluktuierend, wie auch das Wundmikrobiom. Der pH-Wert beeinflusst die Wechselwirkung zwischen physikalisch-chemischen Parametern, dabei verhindert das Salz die Azidifikation der Lösung / des Gewebes und beeinflusst stützend die elektrische Konduktivität und das Redox-Potential. Die Bakterien haben ihren besten pH-Bereich für das Wachstum, genauso wie die Antiseptika für ihre Wirkung, wobei diese den oberflächlichen pH-Wert der Wunden beeinflussen können. Wichtig ist dass man realisiert, dass in einer chronischen Wunde eine reziproke molekulare Dynamik und ein Kampf zwischen verschiedenen «Teilnehmern» und ein Mangel an «Baumaterial», aber auch ein Chaos herrscht. Therapeutisch gilt es eine Ordnung in diesen stochastischen Verhältnissen im Wundgewebe wieder zu bringen und das physiologische Milieu und geordnete, nicht zufällig ablaufende Prozesse herzustellen.

ABB. 9

Die chronischen Wunden (wie auch die Tumorwunden / Ulzera) sind energiearm, hypoxisch, azidotisch, mineralienarm und stromschwach (injury current) mit niedrigem Redox-Potential. Tumore sind Wunden, die nicht heilen. Wundheilung-Prozess, chronische Fibrose, Krebsprogression und Metastasierung benützen, bis zum gewissen Punkt ähnliche Signalwege, sodass man auch vom WHFC-Trias spricht. Seit der Forschung an Tumorzellen schon vor 100 Jahren, durch den Nobelpreisträger Otto Warburg, weisst man dass die Tumorzellen von der Respiration auf die Fermentation umschalten (sog. aerobe Glykolyse). Schon damals sagte Otto Warburg, dass kein Tumor und keine Krankheit in einem oxygenierten, basischen und mineralisierten (Linus Pauling) Gewebe entstehen kann.
Aus diesen Gründen gilt es therapeutisch diesen pathologischen Zustand zu ändern. In den chronischen Wunden mit dem Infekt, Biofilmen und chronischer Entzündung herrscht ein Kampf um den Sauerstoff und die Energie, sowie ständiger Versuch das pathologische Milieu in das Physiologische wieder zu transformieren. Ohne diesen Kampf zu gewinnen, stagniert die Wunde und heilt nicht. Die «trigger»-Faktoren und «support»-Mechanismen, die Stimulierung der Signalwege liegt nicht im Armamentarium der Xenobiotika, sondern ist die Waffe und der Wirkmodus eines ausgeklügelten «Oxygen-ROS-Redox» Komplexes mit seinem physikalisch-energetischen Potential und ausgewogenen physikalisch-chemischen Parametern. Dieser Komplex müsste idealerweise die Prinzipien des Redox-Codes folgen und im Rahmen seines Netzwerks arbeiten. Und gerade hier sind die Wurzeln der Unterschieden und Diskrepanzen in dem Aktionsmodus, in der Sicherheit und Effektivität / Nutzen innerhalb der HOCl / NaOCl Hybrid-Gruppe, weil nicht alle die drei folgenden strategisch-taktischen therapeutischen Schritte erfüllen können:

  1. Zufuhr vom Sauerstoff (Singulett und Triplett) und Energie, Korrektur der Hypoxie und Azidose mit der pH-Modulation der enzymatischen Reaktionen. In chronischen Wunden herrscht ein Wettbewerb zwischen Immunzellen (respiratorischer Burst), Mitochondrien (ATP-Synthese), Bakterien in Biofilmen, Reparaturzellen (Keratinozyten und Fibroblasten) und Wachstumsfaktoren, wobei die Prozesse der Signalwege auch die Energie verbrauchen. Der chronische Entzündungszustand der nicht-heilenden Wunden ist fast immer von Hypoxie begleitet, und die Hypoxie und Azidose blockiert die Migration der Neutrophilen und Makrophagen.
  2. Zufuhr von elektrolytischer, serumähnlicher, basisch-ionisierter und hypertonischer (hyperosmolarer) Meersalz-Lösung, um das pathologische Wundmilieu (chronic wound fluid) in das Physiologische umzuändern, was zur Auflösung der Biofilmen und Beschleunigung der Heilungsprozesse führt. Das zeigt zugleich wie wichtig der epigenetische Code, auch im Mikroklima der Wunde (Wundbiotop) für die Genexpression und wieder Herstellung des physiologischen Zustandes im Gewebe ist.
  3. Reduzierung von «Bioburden», Biofilmen, Entzündung und Wundinfekt durch die ROS-Stoffe ((HOCl / NaOCl / OCl-Anion und Singulett-Sauerstoff), sowie durch das Redox-Potential, elektrische Konduktivität, basischer pH-Wert (Blockade von «quorum sensing») und auch durch Meersalz und die Hyperosmolarität, im Sinne der synergistischen antimikrobiellen Wirkung, wie im ActiMaris Komplex.

Die Biofilme in chronischen Wunden sind eine richtige therapeutische Herausforderung. Laut Literatur und klinischer Erfahrung rechnet man dass sie in 85-90 % der Wunden zu finden sind, wobei sich das Wundmikrobiom während der verschiedenen Wundphasen ändern kann und meistens tut. Ein stabiles Wundmikrobiom spricht eher für eine Therapieresistenz der Wunde. Die Biofilme weisen eine sehr rege molekulare und elektrische Dynamik auf, unter dem Motto: «Stay in touch, while on to go». Die Biofilme haben eine 3D-Architektur und sind wie «Facebook» für Bakterien mit einem mehrstufigen, integrierten Kommunikationssystem (M. Williams). Die Bildung von Biofilmen in der Wunde fängt mit pathologischem Wundmilieu und Adhäsion von planktonischen Zellen mit Bildung von Mikrokolonien. Die Biofilme produzieren das pathologische Milieu nicht, sondern sie wachsen weil sie ein «guter» Nährboden zum Wachsen finden. Dem folgt häufig vergessene Elektroattraktion mit elektrischen Signalen über die Kalium-Kanäle mit Migration mittels Modulation der Taumelfrequenz zum Biofilmzentrum. Nach der Biofilm-Reifung und Diffusion und Penetration in das Wundgewebe erfolgt die Dispersion der sessilen Bakterien wieder in die planktonische Form. Das ist fast ein «perpetuum mobile», und Grund dafür dass eine Anti-Biofilm Therapie eine therapeutische Crux darstellt. Um die Biofilme auf der chronischen Wunden zu eradizieren muss man zuerst ihre chemische ( mit basischem pH-Wert über 8,2 und Blockade von N-Acyl-Homoserin-Lacton / «quorum sensing») und elektrische (Redox-Potential, elektrische Konduktivität), Kommunikation zerstören, um durch die ROS-Stoffe freiwerdenden planktonischen Bakterien zu töten. Für eine erfolgreiche Anti-Biofilm Wirkung muss man auch die Biofilm-Matrix zerstören. Durch die chemische und elektrische Aktion ist mehr als die halbe Arbeit, aber nicht die ganze Arbeit getan. Es braucht noch eine hypertone Salzlösung und die Kraft einer hohen Hyperosmolarität, um physikalisch Matrix zu degradieren. Es bleibt noch Bedarf an einer starken antimikrobiellen Wirkung, aber die Konzentrationen / Dosis für eine effiziente Anti-Mikrobiofilm Wirkung, muss nach Forschungsergebnissen, mindestens 10-100 mal, bis 1000 mal höher, als für die Tötung der planktonischen Bakterien sein. Die Schlussfolgerung aus dieser Argumentierung und Datenanalyse kann nur eine sein, und zwar dass nur die wenige Produke das Ziel erreichen können. Nach deduktiven Prinzipien und wesentlichen Merkmalen einzelnen HOCl / NaOCl Hybrid-Produkten und der Evidenz-Lage («basic science and clinical experience») sollte der Entscheid über die Auswahl nicht schwer fallen.

Das lokale Therapie-Konzept ist grundsätzlich ganz einfach und kann im Rahmen eines SLOGANS zusammengefasst werden:

VERSORGE das Gewebe mit Sauerstoff / ROS und Energie

SORGE für eine gesunde Wundumgebung

REDUZIERE die mikrobielle –und Gewebebelastung, sowie die therapeutische Überladung

SPRICH die SPRACHE der Zellen und UNTERSTÜTZ ihre Reparatur –und Signalisierungswege

 

Der exzellente Kenner der Redox-Biologie Chandan K. Sen drückte die Formel für die Lösung diese Problematik im lädierten Gewebe / Wunde, so aus: «Let there be oxygen, let`s charge the zell battery and let`s walk the talk of cells, because the oxygen put all the pieces together again».

Anhand der gewiesen Diskrepanzen und Abweichung vom Idealzustand der physikalisch-chemischen Parametern und Konzentrationen kann man die HOCl / NaOCl Hybrid-Produkte grundsätzlich in 4 Gruppen einteilen, wie in der Abbildung 9 dargestellt.

ABB. 10

Es sind die 6 Parameter und zusätzlich noch die Konzentration der ROS-Stoffen und Art und Konzentration des Salzes, welche rechtfertigen diese Einteilung vorzunehmen und eine eigene 4. Gruppe nur für den ActiMaris Komplex zu bilden. ActiMaris Produkte sind die einzigen lokalen Wundprodukte mit 2-«power level» Aktion ( Sensitiv und Forte) und 3-«speed level», nach Wirkungseintritt Zeit (Beginn und Dauer der Wirkung). ActiMaris Forte (10-60 Sekunden), ActiMaris Sensitiv (1-10 Minuten) und das ActiMaris Gel mit dem «slow releasing» Modus und prolongierter Wirkung wegen höherer Viskosität, 3 % Meersalz und hohem basischem pH-Wert. Diese variablen Eigenschaften lassen sich an vielen Arten von akuten und chronischen Wunden und entsprechend der Heilungsphasen, sowie klinischen Situationen individuell gut anpassen. Solche therapeutische Breite finden sich bei keinem der lokalen Wundprodukten / Lösungen und Gelen aktuell auf dem Markt. Dieses «multilevel» , «multifunctionality» und «multitarget» Konzept mit 3 (6) Produkten, jedoch mit äquivalentem Komplex, bedeutet auch ein Paradigmawechsel in der lokalen Therapie der akuten und chronischen, nicht-heilenden Wunden unterschiedlicher Ätiologie, sowie der entzündlichen und infektiösen Haut –und Schleimhaut Prozessen. Im Gegensatz zur «unitarget»-Therapie kann die optimierte, «multitarget» Behandlung stärkere klinische Wirkung erzielen, die Zelltoxizität verringern und die Resistenzentwicklung erschweren oder ganz verhindern. Das Konzept wird aktuell in einer laufenden klinischen Studie, «Comparative Effectiveness Research» nach Norm EN ISO 14155, erneut geprüft. Der leitende Gedanke ist dabei im Sinne des Aphorismus von Albert Einstein:» Bemühe dich nicht um den Erfolg, sondern vielmehr um die Werte», konkret im diesen Fall, um die klinische Ergebnisse von welchen unsere Patienten therapeutisch profitieren können.

ABB. 11

Das Wundmanagement ist eine Sache des Wissens, der Weisheit und der klinischen Erfahrung, wird jedoch nicht so selten mit unterschiedlichen Interessen und Sichtweisen kontaminiert. Sinnbildlich als Wundreinigungsmittel, Dekolonisationsmittel («breakung the point of pathogenecity») und lokales Wundtherapeutikum  weist uns zum Beispiel der ActiMaris Komplex mit Koordinaten einer fast perfekten Leistung den Weg, den wir gehen sollten. Denn, wie Konfuzius vor 2500 Jahren sagte: Der Weg (Lernprozess) ist das Ziel. Es geht weniger darum, was wir am Ende der Reise erreichen, als um das, was wir während der Reise erleben, lernen und welche Werte / Ergebnisse wir schaffen. Eine Abkürzung auf diesem Weg zu nehmen lohnt es sich nicht, da diese uns fehlleiten kann, denn die Probleme mit der Therapie der nicht-heilenden Wunden kann man nicht mit derselben Denkweise lösen, durch welche sie entstanden sind.

Vorheriger Beitrag
ActiMaris® am WUWHS 2022
Nächster Beitrag
ActiMaris® an EWMA 2023

Ähnliche Beiträge