Arterielle Verschlusskrankheit der hirnversorgenden Arterien – Epidemiologie und spezielle Pathophysiologie

Verschlussprozesse der hirnversorgenden Arterien sind eine häufige Ursache für ischämische Hirninfarkte. Die wesentlichen Grundlagen der Pathophysiologie – Atherosklerose als emboligene Gefäßerkrankung und Kollateralfluss als protektiver Faktor – wurden schon sehr früh erkannt: Nach Thomas Willis wurde vor ca. 400 Jahren der basale Hirnarterienkranz benannt (Teive et al. 2022). Im Jahr 1905 veröffentlichte Hans Chiari seine post-mortem Untersuchungen zu Thrombosen der A. carotis interna und postulierte, dass hier Embolien entstehen und sich lösen können, sodass Schlaganfälle auftreten (Morris et al. 2017).

Dieses Kapitel stellt epidemiologische Aspekte und Prinzipien der Pathophysiologie von Stenosen und Verschlüssen hirnversorgender Arterien nicht als Eingefäßerkrankung, sondern im Kontext eines ganzen arteriellen Gefäßsystems des Gehirns dar. Diese Betrachtungsweise bildet die Grundlage für das Verständnis der Ergebnisse von Therapiestudien zur Revaskularisation stenosierender Erkrankungen der hirnversorgenden Arterien, die trotz im Laufe der Jahrzehnte verbesserten Materialen und Techniken gefäßchirurgischer und endovaskulärer Verfahren allenfalls für die chirurgische Sanierung symptomatischer, hochgradiger Stenosen der A. carotis interna (ACI) eine Überlegenheit gegenüber der konservativen Therapie zeigt (North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial Collaborators et al. 1991) (Kap. „Stenosen und Verschlüsse der extrakraniellen A. carotis“).

In Deutschland ereignen sich jedes Jahr ca. 275.000 Schlaganfälle, davon ca. 200.000 erstmalige Ereignisse. Etwa jeder 3.–4. Patient stirbt an den Folgen innerhalb des ersten Jahres nach dem Schlaganfall. Dementsprechend sind Schlaganfälle in Deutschland die dritthäufigste Todesursache und nicht zuletzt eine Hauptursache von Behinderung im Erwachsenenalter (S3-Leitlinie Schlaganfall 2023). Vor dem Hintergrund deutlich steigender Schlaganfallraten in den letzten Jahrzehnten, auch mitbedingt durch die deutliche Zunahme der Adipositas als kardiovaskulärem Risikofaktor, ist mit einer auch zukünftig weiter steigenden Inzidenz zu rechnen (GBD Stroke Collaborators 2021).

Sie machen etwa 85 % aller Schlaganfälle aus und sind von den hämorrhagischen Schlaganfällen infolge intrakranieller (meist intrazerebraler) Blutung abzugrenzen (Kap. „TIA und ischämischer Schlaganfall“).

Die Einteilung ischämischer Schlaganfälle nach der Ursache bildet das Grundgerüst für Entscheidungen bezüglich der medikamentösen (in erster Linie antithrombotischen) Therapie und bezüglich des Einsatzes revaskularisierender Maßnahmen zur Sekundärprophylaxe. Im Jahr 1993 war es H. P. Adams, der eine Klassifikation mit Einteilung ischämischer Schlaganfälle nach vermuteter Genese vorstellte (sog. TOAST-Klassifikation) (Adams et al. 1993). Gemäß dieser Klassifikation lassen sich ischämische Schlaganfälle in 5 Gruppen einteilen:

• arterio-arteriell embolisch,
• kardioembolisch,
• mikroangiopathisch,
• seltene spezifische Ursache (z. B. Dissektion, zerebrale Vaskulitis),
• kryptogen.

Generell wird der Anteil an arterio-arteriell embolisch bedingten Schlaganfällen auf bis zu 20–25 % geschätzt. Jedoch bestehen sowohl eine deutliche Altersabhängigkeit als auch geografische/genetische Unterschiede (O’Donnell et al. 2016; Schoberl et al. 2017). So ist beispielsweise der Anteil an Patienten mit Stenosen > 50 % großer hirnversorgender Arterien in der 2.–4. Lebensdekade sehr gering. In Südamerika wurden nur 4 % der ischämischen Schlaganfälle dieser Ätiologie zugeordnet, während dies in Indien 31 % waren (O’Donnell et al. 2010). Mögliche bzw. wahrscheinliche, arterio-arteriell embolisch bedingte Schlaganfälle werden in der TOAST-Klassifikation allerdings nur bei Stenosen > 50 % angenommen. Am häufigsten sind diese am Abgang der ACI lokalisiert; die Prävalenz von > 50 %igen Abgangsstenosen der ACI in der Allgemeinbevölkerung wird auf ca. 4 % beziffert (S3-Leitlinie Diagnostik, Therapie und Nachsorge der extracraniellen Carotisstenose 2022).

Nach dem Vorbild der TOAST-Klassifikation, die erst ab einem Stenosegrad von 50 % großer hirnversorgenden Arterien diese als Ursache arterio-arterieller Embolien in Gehirn definierten, waren < 50 % Stenosen u. a. für die ESUS („embolic stroke of undetermined source“) Working Group 2014 keine relevante Emboliequelle und postulierten, dass kryptogene Schlaganfälle nach extensiver kardiologischer Untersuchung, dem MR-tomographischen Ausschluss einer Mikroangiopathie und eben dem Ausschluss eines Stenosegrades > 50 % hirnversorgender Arterien von einer Antikoagulation profitieren würden (Hart et al. 2014). Allerdings konnte keine Studie mit einem direkten oralen Antikoagulans einen Benefit gegenüber einer Thrombozytenaggregationshemmung zeigen, was evtl. an emboligenen atherosklerotischen Läsionen ohne relevante Lumenstenosierung (< 50 %) gelegen haben könnte (Harloff and Schlachetzki 2018; Hart et al. 2018; Diener et al. 2019). In diesem Zusammenhang konnte eine Reihe von Studien seitdem zeigen, dass atherosklerotische Läsionen mit einem Stenosegrad unter 50 % keinesfalls immer nur Marker eines allgemein erhöhten kardiovaskulären Risikos sind. Freilinger et al. beispielsweise fanden in 37 % der Läsionen mit Stenosegrad unter 50 % komplizierte Plaques mittels hochauflösender MR-Tomografie (Freilinger et al. 2012). Die 2022 veröffentlichte CAPIAS-Studie konnte mit verfeinerter MR-Technik gar bei 104 von 196 Patienten mit kryptogenem Schlaganfall und ACI-Stenosen <50 % Charakteristika einer vulnerablen Plaque (s. auch Abschn. 3.4) identifizieren und ein erhöhtes ipsilaterales Schlaganfallrisiko im Verlauf feststellen (Kopczak et al. 2022).

Vor diesem Hintergrund wird auf der einen Seite ersichtlich, dass die Klassifikation von arterio-arterieller Emboliequellen nach Stenosegrad um den Begriff der vulnerablen Plaque oder emboligenen Atherosklerose erweitert werden sollte (Saba et al. 2024a). Auf der anderen Seite ist die Prävalenz atherosklerotischer Veränderungen der A. carotis in der Allgemeinbevölkerung sehr hoch. So fand die populationsbasierte Hamburg-City-Health-Studie eine Prävalenz atherosklerotischer Plaques der A. carotis bei Menschen zwischen 45 und 74 Jahren (n = 10.000, medianes Alter 63 Jahre) von 35,3 % (Männer) bzw. 23,4 % (Frauen) (Behrendt et al. 2023). Trotz oder gerade wegen der hohen Prävalenz empfehlen zahlreiche Guidelines kein breites Screening auf asymptomatische ACI-Stenosen, allenfalls bei selektionierten Hochrisikopatienten zur frühzeitigen Optimierung der Primärprävention (Paraskevas et al. 2024). Detaillierte Ausführungen zu den Charakteristika vulnerabler Plaques, den Mechanismen der Plaqueruptur und Methoden zur Identifikation vulnerabler Plaques finden sich in Abschn. 3.4.

Kardioembolische Schlaganfallursachen (Vorhofflimmern, persistierendes Foramen ovale) werden im Kap. „Ischämischer Schlaganfall“ thematisiert. Zu den seltenen Ursachen von Schlaganfällen, die insbesondere auch für Gefäßmediziner relevant sind, zählen die Dissektionen der extrakraniellen hirnversorgenden Arterien (Kap. „Dissektionen der extrakraniellen hirnversorgenden Arterien“). Mikroangiopathien als Schlaganfallursachen werden hingegen in diesem Buch nicht abgehandelt.

Circa 20 % aller ischämischen Schlaganfälle bleiben ohne sichere Ursache und verbleiben kryptogen bzw. „of undeterminded source“. Der Anteil kryptogener Schlaganfälle steigt, je jünger der Patient ist, auf über 40 % bei Patienten in der 2. Lebensdekade, und der Begriff kryptogen schließt sowohl fehlende Ursachen als auch mehrere konkurrierende Ursachen mit ein (Adams et al. 1993; Schoberl et al. 2017).

Das menschliche Gehirn erhält ca. 750 ml Blut pro Minute und somit ca. 15 % des Herzminutenvolumens. Unter physiologischen Bedingungen besteht eine strenge Kopplung zwischen Hirndurchblutung und Hirnstoffwechsel bzw. -funktion. Somit muss die durch Herzleistung, arteriellen Mitteldruck, peripheren Gefäßwiderstand und intrakraniellen Druck determinierte Hirndurchblutung in engen Grenzen bedarfsgerecht reguliert bzw. konstant gehalten werden (Autoregulation durch präkapilläre Arteriolen). Für das Verständnis von Erkrankungen der hirnversorgenden Arterien sind somit insbesondere Grundkenntnisse der zerebrovaskulären Hämodynamik essenziell.

In Ermangelung überzeugender Studien zur revaskularisierenden Therapie bei asymptomatischen steno-okklusiven Prozessen hirnversorgender Arterien (Kap. „Stenosen und Verschlüsse der extrakraniellen A. carotis“, „Stenosen und Verschlüsse der intrakraniellen hirnversorgenden Arterien“) ist ein fundiertes Wissen über die anatomischen und pathophysiologischen Grundlagen des zerebrovaskulären Systems essenziell für die individualisierte Therapieplanung. Da asymptomatische Stenosen kaum einmal hämodynamisch bedingte Komplikationen erzeugen, ist die Kenntnis von Kriterien „vulnerabler Plaques“ sehr bedeutsam.