«Energy harvesting» 

Konventionelle Herzschrittmacher besitzen Batterien, welche für die Stromversorgung des Gerätes zuständig sind. Diese Batterien haben eine endliche Energiespeicherkapazität, weswegen Schrittmachergeneratorwechsel aufgrund von Batterieerschöpfung häufig sind. Schrittmacher die ohne Batterie auskommen sind darum höchst erwünscht. Reoperationen und daraus entstehende Komplikationen können so vermieden werden. Der folgende Beitrag gibt einen Einblick in die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten im Bereich der batterielosen Schrittmacher.

Les stimulateurs cardiaques conventionnels ont des piles qui sont responsables de l’ alimentation électrique de l’ appareil. Ces batteries ont une capacité de stockage d’ énergie limitée, c’est pourquoi les changements de générateur de stimulateur cardiaque sont fréquents en raison de l’ épuisement des batteries. Les stimulateurs cardiaques qui se passent de piles sont donc très souhaitables. Les réopérations et les complications qui en résultent peuvent ainsi être évitées. L’ article suivant donne un aperçu des activités de recherche et de développement dans le domaine des stimulateurs cardiaques sans piles.

Schrittmacher und ihre Energieversorgung

Implantierbare Herzschrittmacher sind die Therapie der Wahl zur Behandlung relevanter bradykarder Herzrhythmusstörungen. Rasche technische Fortschritte führten bereits in den ersten Jahren nach der Einführung implantierbarer Herzschrittmacher 1958 zur Entwicklung der mittlerweile performanten Geräte. Diese offerieren heutzutage vielfältigste Funktionen. Kardiale Resynchronisation, multisite pacing, Heimüberwachung, Herzinsuffizienz- und ST-Strecken-Monitoring, Arrhythmie-Präventionsfunktionen und vieles andere mehr bieten dem versierten Anwender eine breite Palette an Möglichkeiten um auf patientenspezifische Bedürfnisse eingehen zu können. Diese Funktionalitäten erhöhen leider den Energiebedarf der Geräte – teils nur unwesentlich, teils deutlich.
Obschon die Batterietechnologie seit den Anfängen der Herzschrittmachertherapie massive Fortschritte gemacht hat, sind erschöpfte Batterien klinisch das häufigste Problem bei Herzschrittmacherpatienten. 2017 wurden in der Schweiz etwas mehr als 6 800 Herzschrittmacher implantiert (Zahlen der Arbeitsgruppe Herzschrittmacher und Elektrophysiologie der Schweizerischen Gesellschaft für Kardiologie). 23% davon waren keine Neuimplantationen, sondern lediglich Generatorwechsel, meist aufgrund erschöpfter Batterien. Damit steht die Schweiz nicht alleine da, die Rate an Schrittmacherimplantationen und speziell Generatorwechseln ist europaweit ähnlich und weiter im Steigen begriffen (1).
Von Entwicklerseite wurden Anstrengungen unternommen, die Batterie- und Gerätelebensdauer zu steigern. Beispielsweise hatten vor einigen Jahrzehnten sog. thermonukleare Schrittmacher – betrieben durch die Zerfallswärme von Plutonium 238 – eine gewisse Verbreitung gefunden und brillierten mit hoher Lebensdauer (2). Damit einhergehende sicherheitstechnische und ökologische Bedenken haben verständlicherweise dazu geführt, dass dieser Ansatz aufgegeben worden ist. Schrittmacher die von aussen durch die Haut aufgeladen werden sind wiederum aus Gründen der Patientensicherheit problematisch. Es kann nicht jedem Patienten zugemutet werden, ans regelmässige «Auftanken» des Schrittmachers zu denken.

«Energy harvesting» – oder wie könnte auf Batterien verzichtet werden?

Der Grundgedanke komplett batterieloser Geräte liegt darin, dass die für den Gerätebetrieb notwendige Energie nicht bei der Geräteimplantation mitimplantiert wird, sondern während des laufenden Betriebs gewonnen wird. Damit befasst sich das sog. «energy harvesting». Glücklicherweise ist die Leistungsaufnahme von Schrittmachern extrem klein (im Bereich einiger µW). Mit verschiedenen Ansätzen kann daher versucht werden, dem Körper irgendwo ein kleines Quäntchen Energie abzugewinnen. Nachfolgend präsentieren wir einige Ansätze, die in der Forschung verfolgt werden um batterielose Herzschrittmacher zu entwickeln.

Solarbetriebene Herzschrittmacher

Subkutane Solarzellen ermöglichen Energiegewinnung im Körper. Sonnenlicht könnte demzufolge als Energiequelle für Schrittmacher verwendet werden. Das Prinzip wurde bereits mehrfach beschrieben und getestet (3-5) und beruht auf der Umwandlung der geringen Lichtmenge im subkutanen Gewebe in elektrische Energie. Die Haut scheint eigentlich undurchsichtig zu sein, dies relativiert sich aber durch folgendes Experiment: hält man sich eine starke Taschenlampe vor die Hand, kann ein Teil des Lichtes auf der anderen Seite beobachtet werden. Insbesondere im nahen Infrarotbereich ist menschliches Gewebe erstaunlich transparent. Bashkatov et al. (6) haben die Transmission von Licht in menschlicher Haut gemessen. Die Messungen ergeben eine Transmission von 26.5% übertragener Lichtenergie (Wellenlängen 400 – 2000 nm) in einer Implantationstiefe von 2 mm. Mit der von Wettermessstationen bekannten Sonneneinstrahlung und Lichttransmission der Haut kann damit die Ausgangsleistung einer subkutanen Solarzelle abgeschätzt werden. In (Abb. 1) (rechts) ist die Auswertung der abgeschätzten Durchschnittsleistung der subkutanen Solarzellen in Europa abgebildet. Es wurde angenommen, dass sich eine Testperson von Montag bis Freitag jeweils 10 min am Mittag und zu Tagesrandzeiten der Sonne aussetzt und eine nur 3.6 cm² grosse Solarzelle 2 mm unter der sonnenexponierten Haut implantiert hat. Der grosse zentrale Punkt zeigt, ob die Durchschnittsleistung der Solarzelle im ganzen Jahr 2015 ausgereicht hätte, um den typischen Energiebedarf eines Herzschrittmachers zu decken (falls Punkt grün). Die kleinen Punkte um den zentralen Punkt zeigen, ob die monatliche Durchschnittsleistung ausgereicht hätte um den Herzschrittmacher zu versorgen. Die Grafik zeigt, dass bis auf in Nordschottland überall genug Energie hätte gewonnen werden können.
Das einfache Prinzip des solarbetriebenen Herzschrittmachers wurde in Prototypenform bereits umgesetzt (7) und erfolgreich im Labor und im lebenden Organismus getestet. Zudem untersuchten Bereuter et al. (8) in einer Langzeituntersuchung, wie viel Energie von subkutanen Solarzellen im Alltag von 32 in der Schweiz lebenden Personen gewonnen werden kann. Die Langzeitstudie zeigt vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Umsetzbarkeit des unkonventionellen Konzepts eines solarbetriebenen Herzschrittmachers.

Bewegungsbasierte Energiegewinnung im Herzen

Eine weitere zuverlässige und performante Energiequelle stellt das menschliche Herz selbst dar. Um den Körper zu durchbluten wendet das Herz durchschnittlich rund 1 Watt an hydraulischer Energie auf – so viel wie ein heutiges Mobiltelefone durchschnittlich konsumiert. Moderne Herzschrittmacher benötigen gerade mal einige Mikrowatt. Ein weiterer Ansatz macht sich darum ein automatisches Uhrwerk zu Nutze, welches – ähnlich wie am Handgelenk einer Person – die Bewegung des Herzmuskels in elektrische Energie umwandelt (9). Das Gerät wird epikardial auf den linken Ventrikel angebracht und erfährt somit starke Beschleunigungen (Abb. 2). Eine Schwungmasse im Innern des Geräts beginnt dadurch zu oszillieren und treibt damit einen elektrischen Generator an. Die so generierte elektrische Energie wird kurzzeitig zwischengespeichert um eine Schrittmacherelektronik immer mit genügend Energie versorgen zu können. Dank der unmittelbaren Nähe zum Herzen und der kontinuierlichen Bewegung sind weder lange Schrittmacherkabel noch eine grosser Zwischenspeicher nötig (10-12). Sollte dennoch ein medizinisches Problem (Abnahme der Ventrikelkontraktilität) oder ein technischer Mangel vorliegen, könnte dies zu Energieeinbussen führen. Um eine Unterversorgung des Schrittmachers abzuwenden wird ein Zwischenspeicher als Energiereserve eingesetzt, der es dem Patienten ermöglicht einen Spezialisten rechtzeitig aufzusuchen. Damit hätte ein solches Gerät das Potenzial, eine lebenslange Energiequelle eines Herzschrittmachers zu sein. Das beschriebene Grundprinzip wird derzeit weiter verfeinert um Verträglichkeit und Implantationsart des Geräts weiter zu verbessern.
Ein wichtiger Beitrag dazu leistet ein anderes Energiegewinnungskonzept welches eine Implantation im rechten Ventrikel (und nicht epikardial) vorsieht. Das Gerät gleicht in Form und Grösse einem modernen kabellosen Einkammer-Schrittmacher und kann mittels Katheter in einem minimalinvasivem Routineeingriff endokardial implantiert werden (Abb. 3). Endokardial fest verankert wird auch dieses Gerät den Beschleunigungen des Herzens ausgesetzt. Im Innern des Geräts befindet sich ein Magnetstapel, der zwischen zwei Spiralfedern aufgehängt ist und von der Myokardbewegung in Schwingung gerät. Die Bewegung des Magnetstapels induziert Strom in den darum liegenden Kupferspulen. Eine Studie dazu hat gezeigt, dass dieses Gerät bei vielen getesteten Herzbewegungen genügend Energie genieren könnte (13). Die Effizienz dieses Prinzips müsste aber noch weiter gesteigert werden um auch bei Herzen mit «ungünstigen Bewegungen» (z.B. grossen nicht kontraktilen Bereichen nach Myokardinfarkten) noch genügend Energie liefern zu können. Allerdings wurde das System mit einem mathematischen Modell optimiert und somit ist unter gleichbleibenden Rahmenbedingungen für dieses Prinzip nur eine kleine Effizienzsteigerung denkbar. Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung ist die Frequenzkonvertierung, wobei eine tiefe Frequenz (z.B. die Herzfrequenz) in eine höhere Frequenz umgewandelt wird. Diese Art der Effizienzoptimierung bewährte sich schon im Prinzip des Uhrwerks. Ein Ansatz der die Frequenzkonvertierung und die endokardiale Energiegewinnung kombiniert wird im nächsten Abschnitt vorgestellt.

Blutflussbasierte Energiegewinnung im Herzen

Eine der grossen Herausforderungen von bewegungs- oder vibrationsbasierten Energiegeneratoren ist die Nutzung der tiefen Herzfrequenz (1 Hz bei einem Puls von 60 / min). Viele elektromagnetische Generatoren benötigen möglichst hohe Beschleunigungen um effizient zu funktionieren. Daher wird untersucht wie die vergleichsweise niedrigen Beschleunigungen und tiefen Frequenzen des Herzens in höhere umgewandelt werden können (14). Ein Ansatz für die Umwandlung ist in (Abb. 4) gezeigt. Der Generator basiert auf dem elektromagnetischen Energieumwandlungsprinzip. Ein einseitig fixierter Spulenträger wird am nicht-fixierten Ende durch einen Hebelarm ausgelenkt und anschliessend schlagartig in eine hochfrequente freie Vibration entlassen (15). Der Hebelarm wird durch den niederfrequenten Blutfluss ausgelenkt. Die freie Vibration des Trägers hat eine um Faktor 100 höhere Frequenz als die native Herzfrequenz. Diese Frequenzkonversion erlaubt eine effiziente Energieumwandlung und die Generierung von genügend nutzbarer Energie um einen Herzschrittmacher betreiben zu können.

Vergleich der Methoden und Zukunftsausblick

Die oben präsentierten unterschiedlichen Ansätze zur Energiegewinnung im menschlichen Körper weisen unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. Um beispielsweise die Batterien konventioneller Herzschrittmacher zu ersetzen, scheint ein solarbasiertes Verfahren möglich, Robustheit und Langlebigkeit von Solarzellen sind bekanntermassen gut. Allerdings müsste eine Implantation ehestens im Sonnenlichtexponierten Halsbereich stattfinden, was dort wiederum störend empfunden werden könnte. Die modernen kabellosen Herzschrittmacher könnten wiederum gut von endokardialen «energy harvestern» profitieren. Die kabellosen Schrittmacher werden direkt in den rechten Ventrikel implantiert, werden dort über die Zeit eingekapselt und können danach nicht mehr einfach entfernt werden. Eine erschöpfte Batterie hat zur Folge, dass ein weiteres Gerät implantiert werden muss und das alte als «Elektronikschrott» im Herzen verbleibt. Ein endokardialer «energy harvester» im selben Gehäuse wie die Schrittmacherelektronik wäre eine vielversprechende Alternative zu Batterien und könnte einem solchen Schrittmacher eine längere Lebensdauer verleihen.
Nebst den in dieser Arbeit erwähnten technischen Lösungsansätzen wird auch an «biologischen Herzschrittmachern» geforscht (16). Beispielsweise könnte biologisch mittels Gentransfer die Exprimierung exzitatorischer Ionenkanäle gesteigert werden. Auch mögliche künftige Fortschritte in der Batterieetechnologie stehen in Konkurrenz zu den Ansätzen des «energy harvestings». Inwieweit sich die Energiegewinnung im Körper in Zukunft durchsetzen kann, hängt von vielen weiteren Faktoren ab (17). Dem Wunsch nach längerer Lebensdauer der Geräte seitens Patienten und Ärzteschaft könnte damit aber entsprochen werden.

MScMaximilien Tholl

Universitätsklinik für Kardiologie
Inselspita
3010 Bern

Dr. Adrian Zurbuchen

Sitem-Insel AG
3010 Bern
Universität Bern

Dr. med. Dr. phil. Andreas Häberlin

Universitätsklinik für Kardiologie
Inselspital
3010 Bern
Universität Bern

andres.haeberlin@artorg.unibe.ch

Die Autoren deklarieren keine Interessenskonflikte im Zusammenhang mit diesem Artikel.

Diese Arbeit wurde unterstützt von der Velux-Stiftung.

  • Häufigster Grund eines Schrittmacherwechsels ist eine erschöpfte Batteriekapazität.
  • Batterielose Herzschrittmacher – betrieben durch einen «energy harvesting»-Mechanismus könnten die Anzahl dieser ungeliebten (potenziell komplikationsträchtiger) Eingriffe senken.
  • Nutzbare Energiequellen sind externe Energielieferanten wie das Sonnenlicht, die Herzbewegung oder der Blutfluss.
  • Eine endokardiale Energiegewinnung ist speziell attraktiv, da sie für die neuartigen kabellosen Herzschrittmacher geeignet ist.

Messages à retenir

  • La raison la plus fréquente d’un changement de stimulateur cardiaque est l’épuisement de la capacité de la batterie.
  • Les stimulateurs cardiaques sans piles – alimentés par un mécanisme de récupération d’énergie – pourraient réduire le nombre de ces interventions impopulaires (truffé de complications)
  • Les sources d’énergie utilisables sont des sources d’énergie externes telles que la lumière du soleil, les mouvements du cœur ou le flux sanguin.
  • La production d’énergie endocardique est particulièrement intéressante car elle convient aux nouveaux stimulateurs cardiaques sans fil.

Literatur
1. Raatikainen, M.J.P., et al., A Decade of Information on the Use of Cardiac Implantable Electronic Devices and Interventional Electrophysiological Procedures in the European Society of Cardiology Countries: 2017 Report from the European Heart Rhythm Association. Europace, 2017. 19(suppl_2): p. ii1-ii90.
2. Parsonnet, V., et al., Thirty-one years of clinical experience with “nuclear-powered” pacemakers. Pacing Clin Electrophysiol, 2006. 29(2): p. 195-200.
3. Song, K., et al., Subdermal Flexible Solar Cell Arrays for Powering Medical Electronic Implants. Adv Healthc Mater, 2016. 5(13): p. 1572-80.
4. Song, K., et al., Generation of electrical power under human skin by subdermal solar cell arrays for implantable bioelectronic devices. Biosens Bioelectron, 2017. 92: p. 364-371.
5. Haeberlin, A., et al., Successful pacing using a batteryless sunlight-powered pacemaker. Europace, 2014. 16(10): p. 1534-1539.
6. Bashkatov, A.N., et al., Optical properties of human skin, subcutaneous and mucous tissues in the wavelength range from 400 to 2000 nm. Journal of Physics D: Applied Physics, 2005. 38(15): p. 2543.
7. Haeberlin, A., et al., The first batteryless, solar-powered cardiac pacemaker. Heart Rhythm, 2015. 12(6): p. 1317-23.
8. Bereuter, L., et al., Energy Harvesting by Subcutaneous Solar Cells: A Long-Term Study on Achievable Energy Output. Ann Biomed Eng, 2017. 45(5): p. 1172-1180.
9. Goto, H., et al., Feasibility of using the automatic generating system for quartz watches as a leadless pacemaker power source. Med Biol Eng Comput, 1999. 37(3): p. 377-80.
10. Zurbuchen, A., et al., The Swiss approach for a heartbeat-driven lead- and batteryless pacemaker. Heart Rhythm, 2017. 14(2): p. 294-299.
11. Zurbuchen, A., et al., Towards Batteryless Cardiac Implantable Electronic Devices-The Swiss Way. IEEE Trans Biomed Circuits Syst, 2017. 11(1): p. 78-86.
12. Zurbuchen, A., et al., Energy harvesting from the beating heart by a mass imbalance oscillation generator. Ann Biomed Eng, 2013. 41(1): p. 131-41.
13. Zurbuchen, A., et al., Endocardial Energy Harvesting by Electromagnetic Induction. IEEE Trans Biomed Eng, 2018. 65(2): p. 424-430.
14. Kulah, H. and K. Najafi, Energy Scavenging From Low-Frequency Vibrations by Using Frequency Up-Conversion for Wireless Sensor Applications. IEEE Sensors Journal, 2008. 8(3): p. 261-268.
15. Tholl, M.V., et al., An Intracardiac Flow Based Electromagnetic Energy Harvesting Mechanism for Cardiac Pacing. IEEE Trans Biomed Eng, 2018.
16. Chauveau, S., P.R. Brink, and I.S. Cohen, Stem Cell Based Biological Pacemakers From Proof of Principle to Therapy: a Review. Cytotherapy, 2014. 16(7): p. 873-880.
17. Haeberlin, A., et al., [Future cardiac pacemakers – technical visions]. Ther Umsch, 2015. 72(8): p. 529-35.

Echokardiographische Diagnose der Pericarditis constrictiva

Fallpräsentation

Ein 65-jähriger Patient klagte in den vergangenen Monaten über eine zunehmende Dyspnoe. Diese ging mit einer progredienten Müdigkeit einher. Im Verlauf kam es auch zu zunehmenden Unterschenkelödemen und zu einem Druck im Oberbauch. Im Rahmen der Abklärungen wurde eine transthorakale Echokardiographie durchgeführt. Sowohl die linksventrikuläre, als auch die rechtsventrikuläre systolische Funktion erwiesen sich dabei als normal. Es fiel jedoch eine atemvariable Bewegung des interventrikulären Septums auf, mit einem Shift des Septums gegen den linken Ventrikel in Inspiration und gegen den rechten Ventrikel in Exspiration, was besonders gut im M-Mode des parasternalen Langachsenschnittes dargestellt werden konnte (Abb. 1). Ebenfalls zeigte sich im PW-Doppler eine Atemvariabilität der Einflussmuster durch die AV-Klappen, mit Abnahme der transmitralen E-Welle in Inspiration und Zunahme in Exspiration (Abb. 2A) und entgegengesetztem Verhalten der transtrikuspidalen E-Welle (Abb. 2B). In der PW-Doppler Untersuchung einer Lebervene konnte ein prominentes diastolisches Rückfluss-Signal in Exspiration dargestellt werden (Abb. 3). Im Gewebe-Doppler des medialen und lateralen Mitralklappenannulus zeigten sich erhaltene frühdiastolische Geschwindigkeiten (E’), wobei das me-diale E’ (Abb. 4A) höher war als das laterale E’ (Abb. 4B). Die Doppler-echokardiographisch erhobenen Befunde waren klassisch für das Vorliegen einer Pericarditis constrictiva. Der Patient wurde nach Vervollständigung der Abklärungen einer Perikardektomie unterzogen, was im Verlauf zur deutlichen Reduktion seiner Beschwerden führte.

Kommentar

Die Pericarditis constrictiva ist eine potentiell reversible Ursache einer, typischerweise rechtsbetonten, Herzinsuffizienz. In westlichen Ländern ist die Ursache meistens idiopathisch bzw. viral oder postoperativ nach Herzoperation. Eine seltenere Genese ist eine stattgehabte mediastinale Strahlentherapie (1). Die Tuberkulose als Ursache einer Pericarditis constrictiva ist in Industrieländern mittlerweile sehr selten geworden, wohingegen sie in Entwicklungsländern nach wie vor die häufigste Ätiologie darstellt (2).
Die Diagnose der Pericarditis constrictiva stellt oft eine Herausforderung dar, da sich die Symptomatik schleichend über Jahre entwickeln kann und sich die Erkrankung oft ähnlich präsentiert wie beispielsweise eine restriktive Kardiomyopathie, eine schwere Trikuspidalklappeninsuffizienz oder auch wie einige nicht-kardiale Erkrankungen (3). Die Doppler-Echokardiographie eignet sich dazu, die Pericarditis constrictiva von anderen Herzkrankheiten zu unterscheiden.
Die pathopyhsiologischen Veränderungen bei der Pericarditis constrictiva beruhen auf der Fixation des intrakardialen Volumens infolge des erkrankten, rigiden Perikards, auf der interventrikulären Dependenz sowie auf einer Dissoziation zwischen intrathorakalen und intrakardialen Druckverhältnissen (3). Bei der Inspiration kommt es physiologischerweise zu einem vermehrten venösen Rückstrom von Blut zum rechten Herzen und somit zu vermehrtem Volumen im rechten Ventrikel. Infolge des fixierten kardialen Raumes führt das vermehrte Volumen im rechten Ventrikel bei der Konstriktion zu einer Ausbuchtung des Septums zum linken Ventrikel hin, was wiederum dessen Füllungskapazität in Inspiration vermindert. In Inspiration nehmen ferner der pulmonal-kapilläre Druck und der Druck in den Lungenvenen durch Reduktion des intrathorakalen Druckes ab. Bei der Pericarditis constrictiva wird das linke Herz durch den steifen Perikardraum von den respiratorischen intrathorakalen Druckschwankungen abgeschirmt, wodurch sich der Druckgradient zwischen Lungenvenen und linkem Herzen in der Diastole vermindert. Zusammen mit der Septum-Ausbuchtung nach links, trägt dies zur verminderten Füllung des linken Ventrikels in Inspiration bei. In Exspiration kommt es zu gegenteiligen Effekten, wodurch der linke Ventrikel besser gefüllt wird, das ventrikuläre Septum zur rechten Seite shiftet und die Füllung des rechten Ventrikels abnimmt.
Die Doppler-Echokardiographie ist in der Lage, diese pathophysiologischen Veränderungen aufzuzeigen. Als nützliche und indikative echokardiographische Parameter erweisen sich bei der Pericarditis constrictiva das respiratorische Shiften des ventrikulären Septums, in Inspiration gegen den linken, in Exspiration gegen den rechten Ventrikel (Abb. 1) (4), die Abnahme der transmitralen E-Welle und die Zunahme der transtrikuspidalen E-Welle in Inspiration (Abb. 2A und B) (4, 5), der exspiratorisch betonte diastolische Rückfluss im PW-Doppler Signal der Lebervenen (Abb. 3) (5), die erhaltene oder akzentuierte frühdiastolische Gewebe-Doppler Geschwindigkeit im medialen Mitralannulus (E’ medial; Abb. 4A) (6) und der sogenannte Annulus reversus, d.h. das Vorliegen eines gleich hohen oder höheren E’ im medialen verglichen zum lateralen Annulus (Abb. 4A und B) (7). Letzteres Phänomen kommt durch das Tethering des lateralen Annulus infolge des konstriktiven perikardialen Prozesses zustande.
Gemäss einer Studie der Mayo-Clinic scheinen der respiratorische Shift des interventrikulären Septums, das erhaltene oder erhöhte mediale E’ und das exspiratorisch betonte diastolische Backflow-Signal in den Lebervenen am engsten mit der Diagnose der Pericarditis constrictiva assoziiert zu sein (3).

PD Dr. med. Alain M. Bernheim

Stadtspital Triemli
Klinik für Kardiologie
Birmensdorferstrasse 497
8063 Zürich

Alain.Bernheim@triemli.stzh.ch

Der Autor hat keine Interessenskonflikte im Zusammenhang mit diesem Artikel.

Literatur:
1. Bertog SC et al. Constrictive pericarditis: etiology and cause-specific survival after pericardiectomy. J Am Coll Cardiol 2004;43:1445-52.
2. Mutyaba AK et al. Constrictive pericarditis requiring pericardiectomy at Groote Schuur Hospital, Cape Town, South Africa: causes and perioperative outcomes in the HIV era (1990– 2012). J Thorac Cardiovasc Surg 2014;148:3058–65.e1.4.
3. Welch TD et al. Echocardiographic diagnosis of constrictive pericarditis: Mayo Clinic criteria. Circ Cardiovasc Imaging 2014;7:526-34.
4. Hatle LK et al. Differentiation of constrictive pericarditis and restrictive cardiomyopathy by Doppler echocardiography. Circulation 1989;79:357–70.
5. Oh JK et al. Diagnostic role of Doppler echocardiography in constrictive pericarditis. J Am Coll Cardiol 1994;23:154–62.
6. Ha JW et al. Differentiation of constrictive pericarditis from restrictive cardiomyopathy using mitral annular velocity by tissue Doppler echocardiography. Am J Cardiol 2004;94:316–9.
7. Reuss CS et al. Using mitral «annulus reversus» to diagnose constrictive pericarditis. Eur J Echocardiogr 2009;10:372–5.
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News vom AHA Scientific Meeting 2018

Neben der ODYSSEY OUTCOME Studie mit Alirocumab und den aktualisierten US-Cholesterin-Leitlinien fanden an der Jahrestagung der American Heart Association (AHA) Studien mit Omega-3-Fettsäuren und mit Empagliflozin besonderes Interesse. Erwähnenswert und überraschend ist aber auch die japanische EWTOPIA-75 Studie zur Lipidsenkung mit Ezetimibe bei älteren Patienten, die mit einer starken Senkung des kardiovaskulären Risikos einherging.

Neue US-Cholesterin-Guidelines, Abkehr von «Fire and Forget»

Nach 2013 sind die US-Cholesterinleitlinien erneut aktualisiert worden (vgl. info@herz+gefäss 6/2018). Die neuen Empfehlungen zielen unter anderem auf vermehrt personalisierte Risikoabschätzung. Das im Jahre 2013 propagierte «Fire and Forget-Prinzip» wurde aufgegeben. Bei unsicherer Indikation wird zusätzlich die Messung des Koronarkalks empfohlen. Zudem werden neue Therapieoptionen (Ezetimibe und PCSK9-Hemmer) in speziellen Situationen empfohlen.

Neue Erkenntnisse zum Wirkmechanismus von Empagliflozin

Die EMPA HEART Studie zeigte neue Erkenntnisse zu den Wirkmechanismen von Empagliflozin auf. Die kardioprotektiven Effekte von Empagliflozin bei Patienten mit Typ-2-Diabetes und stabiler KHK könnten auf günstige strukturelle Herzveränderungen durch den SGLT-2 Hemmer zurückzuführen sein. Unter der Therapie mit Empagliflozin kam es bei gleichzeitiger Blutdrucksenkung zu einer Regression der linksventrikulären Masse, die ein unabhängiger Prädiktor für künftige kardiovaskuläre Ereignisse einschliesslich Herzinsuffizienz ist.

Erstes Medikament zur wirkungsvollen Senkung von Lp(a)

Das Medikament AKCEA-APO(a)-LRx, das erste Lp(a)-senkende Medikament hat sich in einer Phase-2-Studie als hochwirksam erwiesen. Die randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte, dosisabhängige Studie umfasste 286 Patienten mit etablierter kardiovaskulärer Krankheit und hohem Lp(a)-Wert (Basiswerte mehr als das Dreifache der Obergrenze des Normalen). Der primäre Wirkungsendpunkt war die prozentuale Veränderung von Lp(a) gegenüber dem Ausgangswert zum Zeitpunkt der Primäranalyse (6 Monate) im Vergleich zu Placebo. Bei einer einwöchigen Injektion von 20 mg des Medikaments nahmen die Lp(a) Werte um 80% im Vergleich zum Ausgangswert ab.

Omega-3-Fettsäuren erneut im Gespräch

Zwei Studien zu Omega-3-Fettsäuren ergaben widersprüchliche Resultate. Während sich in zahlreichen Studien der letzten Jahre die Supplementierung mit Omega-3-Fettsäuren als wirkungslos gezeigt hatte, wie zuletzt am ESC Kongress in der ASCEND-Studie, zeigte die nun vorgestellte REDUCE IT-Studie eine deutliche Reduktion tödlicher und nicht-tödlicher kardiovaskulärer Ereignisse. Im gleichen Symposium wurde die VITAL Studie präsentiert, bei der die Wirkung von Omega-3-Fettsäuren gleich Null war. Dies mag auf den ersten Blick erstaunen. Die beiden Studien verwendeten indessen zwei verschiedene Präparate. In REDUCE wurde ein spezielles Omega-3-Fettsäure-haltiges Präparat verwendet (Vascepa®). Vascepa® enthält Eicosapentaensäure (EPA) in reiner Form, während üblicherweise eine Kombination mit Docosahexaensäure (DHA) zur Anwendung kommt. DHA führt zu einem Anstieg von LDL-Cholesterin, während dies bei EPA-haltigen Präparaten nicht der Fall ist. Zudem wurde VASCEPA in einer hohen Dosis (2 x 2g täglich) gegeben. Die Wirkung der Omega-3-Fettsäuren wird gemäss den Autoren nicht auf die Triglyzeridsenkung, sondern vor allem auf ihre antithrombotische Wirkung zurückgeführt.

EWTOPIA-75: Senkung der kardiovaskulären Ereignisse bei über 75-Jährigen durch Ezetimibe

Ein Hauptergebnis der Studie war, dass die lipidsenkende Monotherapie mit Ezetimibe das Auftreten einer Kombination von atherosklerotischen kardiovaskulären Ereignissen bei Patienten im Alter von ≥ 75 Jahren mit erhöhtem LDL-Cholesterinspiegel, die keine Vorgeschichte einer koronaren Herzkrankheit hatten, verhinderte.
Die Risikoreduktion für diesen Endpunkt betrug 0.659 (95% CI: 0.504-0.862; P = 0.002). Der zusammengesetzte primäre Endpunkt bestand aus plötzlichem Herztod, tödlichem Myokardinfarkt, nicht-tödlichem Myokardinfarkt, koronarer Revaskularisierung, tödlichem und/oder nicht-tödlichem Schlaganfall. Zusätzlich zum kombinierten primären Endpunkt wurden in der Studie zahlreiche sekundäre Endpunkte gemessen. Die Inzidenz von tödlichen und nicht-tödlichen kardiovaskulären Ereignissen war in der Ezetimibe-Gruppe signifikant geringer, Hazard Ratio (HR) 0 .602 (95% CI: 0.370-0.979; P = 0.041)
Ein weiterer sekundärer Endpunkt, tödliche und nicht-tödliche zerebrovaskuläre Ereignisse, war für die Ezetimibe-Gruppe niedriger, wenn auch nicht statistisch signifikant (HR 0.781; 95% CI: 0.549-1.112; P = 0.171). Die Gesamtmortalität war in der Ezetimibe-Gruppe leicht erhöht, aber auch nicht signifikant (HR 1.087; 95% CI: 0.885-1.337; P = 0.427).

Quelle: AHA Scientific Sessions 2018, November 10-12, Chicago

ODYSSEY OUTCOMES Studie

ODYSSEY OUTCOMES – ein weiterer Meilenstein in der lipidsenkenden Therapie

Die ODYSSEY OUTCOMES-Studie, nach der FOURIER Studie mit Evolocumab, die vor 2 Jahren erschien, eine neue Outcome Studie mit einem PCSK9 Hemmer. ODYSSEY OUTCOMES verglich Alirocumab (Praluent®) mit Placebo, das einer hochintensiven oder maximal verträglichen Statinbehandlung nach einem akuten Koronarsyndrom (ACS) bei 18.924 Patienten hinzugefügt wurde. Die Studie wurde so konzipiert, dass der LDL-Cholesterinwert zwischen 0.65 und 1.3mmol/l gehalten wurde. Alirocumab-behandelte Patienten begannen die Studie mit 75mg alle 2 Wochen und wechselten auf 150mg alle 2 Wochen, wenn ihr LDL-Cholesterinwert über 0.65 mmol/l blieb. Patienten, die auf 150mg umgestellt hatten, wechselten auf 75mg zurück, wenn ihr LDL-Cholesterinwert in
2 aufeinanderfolgenden Messungen unter 0.65mmol/l fiel. Patienten, die unter der 75mg Dosierung bei 2 aufeinanderfolgende Messungen ein LDL-C unter 0.25mmol/l aufwiesen, wurden für den Rest der Studie auf Placebo umgestellt. Im Alirocumab-Arm erfolgten 78% der totalen Behandlungszeit mit der 75mg Dosierung und insgesamt 8% der Patienten wurden auf Placebo eingestellt (jedoch im Alirocumab-Arm ausgewertet).
Alirocumab reduzierte das erste Auftreten des primären zusammengesetzten Endpunkts (schwerwiegende CV-Ereignisse: KHK-Tod, nicht-tödlicher MI, nicht-tödlicher oder tödlicher ischämischer Schlaganfall oder instabile Angina, die eine Hospitalisation erfordert) und war mit einer geringeren Gesamtmortalität verbunden. ODYSSEY OUTCOMES unterscheidet sich von FOURIER in der untersuchten Population post ACS vs. stabile etablierte koronare Krankheit. ODYSSEY OUTCOMES zeigte Unterschiede in der Gesamtmortalität, die in FOURIER nicht gesehen wurden. Der Patientennutzen war stärker ausgeprägt bei Alirocumab-behandelte Patienten, deren LDL-Cholesterin-Basiswerte bei oder über 2.6mmol/l lagen: Der primäre Endpunkt wurde um 24% reduziert (HR 0.76 (95 %-KI 0.65–0.87)mit einer NNT über 4 Jahre von 16, das Todesrisiko jeglicher Ursache um 29% reduziert (HR 0-71; 0.56-0.90). Mit längerer Therapiedauer nimmt der Nutzen zusätzlich zu: In einer vordefinierten Analyse mit den 8242 Patienten, die mindestens 3 Jahre verfolgt wurden, war Alirocumab mit einem um 22% geringeren Todesrisiko jeglicher Ursache verbunden (HR 0.78; 0.65-0.94, p nominal 0.01). Der Nutzen von Alirocumab wird zudem vergrössert, wenn man die Gesamtereignisse betrachtet und nicht nur das Auftreten des ersten Ereignisses: Insgesamt wurden doppelt so viele Ereignisse wie Erstereignisse durch die Behandlung mit Alirocumab verhindert.

Neue Amerikanische Lipid-Guidelines – Abkehr von «Fire and Forget»

Fünf Jahre nach dem letzten und vielfach kritisierten Update ihrer Lipid Guidelines haben die Fachgesellschaften ACC und AHA diese Guidelines auf den neuesten wissenschaftlichen Stand gebracht. Nach der damaligen Abkehr von den LDL-Zielwerten wird weiterhin auf die Vorgabe als optimal erachteter Zielwerte verzichtet, aber das Prinzip, dass die LDL-Cholesterinkonzentration im Blut zur Minimierung des kardiovaskulären Risikos möglichst niedrig sein sollte, wird anerkannt.
Die Guidelines empfehlen bei Patienten mit primärer Hypercholesterinämie und LDL-Cholesterinwerten ≥ 4.9mmol/ ganz ohne Berechnung des 10-Jahres-Risikos für ASCVD eine intensivierte bzw. maximal verträgliche Therapie mit einem Statin zu initiieren (Klasse I Empfehlung). Liegen die LDL-Werte trotz Therapie weiterhin im Bereich von ≥ 2.6mmol/l, sollte zusätzlich Ezetimibe in Betracht gezogen werden (Klasse IIa). Reicht auch das nicht, kann eine Therapie mit einem PCSK9-Hemmer erwogen werden (Klasse IIb).
Eine weitere Neuheit ist die Aufwertung der Koronarkalk-Messung. Diese soll vor allem bei Patienten mit intermediärem Risiko angewendet werden.
Im Hinblick auf die Sekundärprävention werden erstmals Empfehlungen zu zwei inzwischen mit prospektiven randomisierten Outcome-Studien evaluierten Lipidsenkern gegeben, nämlich Ezetimibe und die PCSK9-Hemmer Alirocumab und Evolocumab, die für die neu eingeführte Risikokategorie «very high risk» vorbehalten sind.
Patienten der «very high risk» Kategorie, bei denen sich das LDL-Cholesterin trotz intensivierter Statintherpie nicht unter 1.8mmol/l senken lässt , sollten zunächst Ezetimibe erhalten (Klasse 1) und wenn die Werte weiterhin nicht unter 1.8mmol/l) gesenkt werden können, sollte eine Therapie mit PCSK9-Hemmern in Betracht gezogen werden (Klasse IIa).
Die neuen Guidelines empfehlen eine erneute Cholesterinmessung innerhalb von 4 bis 12 Wochen nach Therapiebeginn in nüchternem oder nicht nüchternem Zustand, um zeitnah über den nächsten Therapieschritt zu entscheiden.

Einbezug von Patienten in die Behandlung mit DOACs

Am Satellitensymposium von Daiichi Sankyo anlässlich des Cardiology Update 2019 in Davos standen die direkten Antikoagulantien, die Bedeutung von RCT, Real World Daten, Guidelines und ihre Bedeutung für die klinische Praxis sowie die Antikoagulation bei Hochrisiko-Patienten zur Diskussion.

Randomisierte kontrollierte Studien (RCT), Real-World-Evidenz (RWE) und Richtlinien

Patienten mit Vorhofflimmern sind im Hinblick auf eine Antikoagulation immer noch unterbehandelt. Die direkten (neuen) oralen Antikoagulantien (DOACs) haben zwar zu einer Zunahme der Verschreibungen beigetragen, aber es wird noch nicht bei jedem Patient eine Antikoagulation verordnet. Derzeit sind vier verschiedene DOACs zugelassen, nämlich Dabigatran, Apixaban, Rivaroxaban und Edoxaban. Sie wurden in 4 grossen randomisierten, kontrollierten und prospektiven Studien gegenüber dem Vitamin K-Antagonisten Warfarin im Hinblick auf die Prävention von Schlaganfällen und systemische Embolie sowie das Risiko für Blutungen untersucht (1-4).

Die Resultate dieser Studien sind konsistent aber doch variabel, stellte Prof. Dr. med. A. John Camm, London, fest. Die Unterschiede sind auf unterschiedliche Patientenpopulationen mit verschiedenen CHADS2- und HAS-BLED Scores und zum Teil unterschiedlichen Definitionen (z.B. für schwere Blutung) zurückzuführen. Ein direkter Vergleich zwischen den verschiedenen DOACs ist deshalb nicht möglich. Aus denselben Gründen sind indirekte Vergleiche bezüglich Wirksamkeit und Sicherheit auch nicht wirklich verlässlich, wie der Referent ausführte. Einen besten DOAC für alle Gegebenheiten gibt es allerdings nicht. Real-World-Daten sind unerlässlich zur Bewertung der Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneimitteln in der klinischen Routinepraxis. Sie weisen aber eine Menge von Biases auf, die schwierig zu adjustieren sind. Der Referent wies auf verschiedene Real World Untersuchungen hin, die DOACs mit Warfarin bei Patienten mit Vorhofflimmern verglichen. Sie alle widerspiegeln die günstigen Resultate der entsprechenden Zulassungsstudien. Dabei muss berücksichtigt werden, dass Patienten in der Real World gewöhnlich komplexere Behandlungsschemata aufweisen als Patienten in den RCT.  Die Vorzüge der DOACs wurden auch in den Guidelines berücksichtigt, wie der Referent ausführte. In den ESC-Guidelines zur Schlaganfallprävention werden DOACS zur Schlaganfallprävention einer Antikoagulation mit Warfarin vorgezogen (I/A).

Antikoagulation bei Hochrisiko- und schwierig behandelbaren Patienten

Hochrisikopatienten mit Vorhofflimmern stellen eine wichtige Gruppe von Patienten in der klinischen Praxis dar, weil diese Gruppe besonders zur Unterbehandlung oder sogar zu keiner Antikoagulation neigt, stellte PD Dr. med. Mehdi Namdar, Genf, fest.

Ein spezielles Problem ist die eingeschränkte Nierenfunktion. Die Bedeutung der Nierenfunktion wurde in der ENGAGE-AF- TIMI 48 Studie untersucht (5). Dabei wurde Edoxaban 60 mg/d mit Warfarin verglichen. Patienten, die am Studieneinschluss oder während der Studie, eine Creatininclearance ≤ 50ml/min aufwiesen, wurden auf die reduzierte Dosis von 30 mg eingestellt. Die präspezifizierte Subgruppenanalyse bei Patienten, die eine Creatininclearance ≤ 50ml/min hatten, ergab vergleichbare Sicherheits- und Wirksamkeitsprofile mit Patienten mit einer Creatininclearance über 50ml/min. Edoxaban 60/30 resultierte in einem günstigeren Outcome. Ein weiteres Problem stellen Krebspatienten mit Vorhofflimmern dar. Sie weisen erhöhte thrombotische und Blutungsrisiken auf, wodurch die Antikoagulation zur Herausforderung wird. In der ENGAGE-AF-TIMI 48 Studie (6) war Malignität mit einem höheren Risiko für Tod und schwere Blutungen assoziiert. Die Behandlung mit Edoxaban war vergleichbar mit Warfarin in der Prävention von Schlaganfall und systemischer Embolieereignisse und hatte ein vergleichbares Blutungsprofil. Edoxaban interagiert nur wenig mit CYP4503A4 und hat damit ein geringeres Potential für Medikamenteninteraktionen, was insbesondere bei Patienten unter Chemotherapie von Bedeutung sein kann. Bei Patienten mit Vorhofflimmern, die eine Malignität entwickeln, kann Edoxaban eine praktische Alternative zu Warfarin in der Prävention von Schlaganfall mit erhaltenem Sicherheitsprofil bedeuten. In der Hokusai VTE Cancer Studie erwies sich Edoxaban als Alternative zur gängigen Therapie mit LMWH bei Krebspatienten mit VTE (7). Es zeigte sich aber auch, dass Patienten mit gastrointestinalen Tumoren mehr Blutungen erleiden als unter LMWH, weshalb der Referent zur Vorsicht bei diesen Tumoren rät.

DOACs bei alten und sehr alten Patienten

Die ältere Bevölkerung wird immer mehr zunehmen und damit auch die Population mit Vorhofflimmern, stellte PD Dr. med. Stefan Engelter, Basel, fest.

Einer der Gründe, eine orale Antikoagulation nicht zu verschreiben, ist die Nichtadhärenz älterer Personen. Die Literatur weist indessen daraufhin, dass ältere Personen ihre Medikationen korrekt einnehmen. Ein zweiter Grund ist das Sturzrisiko und die damit verbundenen Blutungen. Eine Studie hat allerdings gezeigt, dass eine Person etwa 295 Mal fallen muss, um den Nutzen von Warfarin aufzuheben. Die Sturzgefahr stellt somit keinen Grund für das Weglassen der Antikoagulation bei alten Patienten dar. Weder Gebrechlichkeit noch Demenz sind eine Kontraindikation für eine Antikoagulation. Der Nutzen von DOACs gegenüber VKA bei alten und gebrechlichen Patienten wurde am besten für Edoxaban und Apixaban nachgewiesen. Der klinische Nettonutzen war in der ENGAGE-AF-TIMI 48 Studie (8) bei mehr als 75-jährigen Patienten sogar noch grösser als bei jüngeren Patienten. Der Mangel an head-to-head Vergleichen zwischen den einzelnen NOACs verbietet indessen klare Schlussfolgerungen und Präferenzen.

1. Connolly SJ et al. Dabigatran versus warfarin in patients with atrial fibrillation. N Engl JMed 2009;361:1139-51
2. Patel MR et al. Rivaroxaban versus Warfarin in nonvalvular atrial fibrillation. N Engl J Med 2011;365:883-91
3. Granger CB et al. Apixaban versus warfarin in patients with atrial fibrillation N Engl J Med 2011;365:981-92
4. Giugliano RP et al Edoxaban versus Warfarin in patients with atrial fibrillation. N Engl JMed 2013;369:2093-104
5. Bohula EA et al. Impact of Renal Function on Outcomes With Edoxaban in the ENGAGE AF-TIMI 48 Trial. Circulation. 2016;134:24-36
6. Fanola CL et al Efficacy and safety of edoxaban in patients with active malignancy and atrial fibrillation: Analysis of the ENGAGE AF-TIMI 48 trial. J Heart Assoc 2018;7(16):e008987. Doi 10.1161/ JAHA 118.008987
7. Kraaiipoel N et al. Clinival impact of bleeding in cancer-associated venous thromboembolism: results from the Hokusai VTE Cancer Study. Thromb Haemost 2018;118:1439-48
8. Kato ET et al. Efficacy and safety of Edoxaban inelderly patients with atrial fibrillation in the ENGAGE TIMI 48 trial. J Am Heart Assoc2016;5:e003432, doi:10.1161/JAHA116.003432

Die saisonale Grippe

Die saisonale Grippe ist eine akute virale Infektionskrankheit, die durch Influenza A/H1N1, A/H3N2 und Influenza-B-Viren verursacht wird. Noch zu oft von den meisten Menschen als gutartige Krankheit angesehen, ist sie hoch ansteckend und manchmal mit schwerwiegenden Komplikationen verbunden. Influenza verursacht in der Schweiz jährlich 1 000 bis 5 000 Spitalaufenthalte und 1 500 Todesfälle, davon 90% unter den über 65-jährigen (www.bag.admin.ch). Die Sterblichkeit stellt jedoch nur die Spitze des Eisbergs dar. Influenza fördert auch die Dekompensation chronischer Krankheiten und kann vor allem bei älteren und gebrechlichen Patienten zu einem Funktionsverlust beitragen (1, 2).

Die Prävention mittels Impfungen ist die wirksamste Massnahme bei der Bekämpfung der Grippe, auch wenn die genaue Wirksamkeit der derzeitigen Impfstoffe noch diskutiert wird (3-6). Die Empfehlungen für diese Impfung haben sich seit 2013 nicht geändert (www.infovac.ch). Die Impfung wird jährlich für Personen mit erhöhtem Komplikationsrisiko, deren Familien und Angehörige des Gesundheitswesens empfohlen (Tab. 1)(1). Bis heute gibt es keine Hinweise auf eine Verringerung der Wirksamkeit dieser Impfung (7). Es gibt sogar Hinweise auf einen Vorteil bezüglich antigenetischer Abdeckung (8).

Grippe in Zahlen

In der Schweiz führt die Grippe zu 112 000 bis 275 000 Arztbesuchen pro Jahr (je nach Sentinella-Überwachungssystem). Während der 15-wöchigen Epidemie der Grippesaison 2017/2018, (1. Oktober 2017 bis 21. April 2018), überwogen die Viren des Typs B der Linie Yamagata (66%) und A/H1N1pdm09 (23%). Viren B/Victoria wurden nur sporadisch identifiziert. Bei einer Epidemie-Schwelle von 68 Konsultationen pro 100 000Einwohner wurden in zwei Spitzen in der zweiten und vierten Woche 2018 358 resp. 352 Konsultationen pro 100 000Einwohner gezählt, was ein tieferer Wert ist als in den Jahren 2008/09, 2012/13, 2014/5 und 2016/17. War die Inzidenz bei Kindern im Alter von 0 bis 4 Jahren am höchsten (6258/100 000 Einwohner), so war die Altersgruppe ab 65 Jahren weniger, aber immerhin mit 2549 Konsultationen/100 000 Einwohner betroffen. Mit fast 4% der Bevölkerung, die während der Epidemieperiode einen Hausarzt konsultiert haben (3950 Erstkonsultationen/100 000 Einwohner), ist dies der höchste Wert in der Schweiz seit 2000 (+46% des Durchschnitts der letzten 10 Saisons). Der Hauptgrund ist die aussergewöhnliche Dauer der Epidemie; sie betrug im Durchschnitt der letzten zehn Jahre 10,5 Wochen (www.bag.admin.ch).
Bei den über 65-Jährigen lag die Zahl der Todesfälle nur leicht über den anfangs März 2018 erwarteten Werten. Diese Übersterblichkeit widerspiegelt jedes Jahr den Schweregrad der in dieser Bevölkerung beobachteten Epidemie und die Gefahr schwerwiegender Veränderungen bei den gefährdeten Menschen. Von allen gemeldeten Influenza-Fällen hatten 7% ein erhöhtes Komplikationsrisiko und bei über 65-Jährigen 30%. Eine Pneumonie wurde in 4% aller Fälle diagnostiziert; am häufigsten bei den ältesten (12%) und am seltensten bei Kindern ≤ 4 Jahre (0.1%). Fast 1% aller Personen mit Grippeverdacht und 9% der Fälle mit Lungenentzündung wurden ins Krankenhaus eingeliefert. Der höchste Anteil der Hospitalisationen bei Verdacht auf Influenza war bei den über 65-Jährigen (3%). Bei dieser Gruppe wurde auch am häufigsten die Diagnose während einer Hospitalisation gestellt (54% vs. 33% bei den 30-64-Jährigen, www.bag.admin.ch).
Während der Saison 2017/2018 waren etwa 7% der Verdachtsfälle mit bekanntem Impfstatus geimpft. Dieser Anteil war in den Gruppen, in denen das BAG Impfungen empfiehlt, höher (Tab. 1) mit 31% bei den über 65-Jährigen und 39% bei Personen mit erhöhtem Komplikationsrisiko, was die eher geringe Wirksamkeit des Impfstoffes bezeugt. Diese Daten wurden international bestätigt. Eine antivirale Behandlung, in den meisten Fällen mit einem Neuraminidase-Inhibitor, wurde bei 1% der Patienten mit Grippe verabreicht; 11% erhielten eine antibiotische Behandlung, wahrscheinlich aufgrund einer bakteriellen Superinfektion (www.bag.admin.ch).

Influenza ist ansteckend bevor Symptome auftreten und kann asymptomatisch verlaufen

Influenza wird durch direkten Kontakt mit einer infizierten Person (Niesen, Husten bis zu 1 Meter) übertragen, insbesondere in geschlossenen Räumen. Aber Grippeviren können auch auf inerten Oberflächen bis zu 48 Stunden am Leben bleiben. Da geschätzt wurde, dass ein erwachsener Mensch sein Gesicht bis zu 40 Mal mit den Händen berührt, sind Kontakte mit «kontaminierten» inerten Gegenständen und Oberflächen (Tisch, Türgriffe, Aufzugsknopf, Treppengeländer, Banknoten usw.) ein echtes Übertragungsmittel, das nicht trivialisiert werden sollte (9). Infizierte Menschen können Grippeviren auf andere übertragen, auch wenn sie sich (noch) nicht krank fühlen (9) am Arbeitsplatz, zu Hause und / oder in Gesundheitseinrichtungen wie Alters- und Pflegeheim (APH) oder Krankenhäusern.
Fast ein Drittel der Menschen, die mit einem der saisonalen Grippeviren infiziert sind, haben keine der spezifischen Symptome und fühlen sich nicht einmal krank (10). Diese Leute können das Virus immer noch übertragen. Die Impfung trägt wesentlich zur Verringerung des Ansteckungsrisikos bei (11). Angehörige der Gesundheitsberufe gehören zu denjenigen, die am stärksten von Influenza bedroht sind. Darüber hinaus bedeutet der daraus resultierende Krankheitszustand häufig eine zusätzliche Arbeitsbelastung für Kollegen in Epidemiezeiten und/oder Belastung der Organisation in Bezug auf den Einsatz von Teilzeitkräften, insbesondere im APH und in Krankenhäusern (12).

Klinik der Grippe

Nach einer Infektion treten Grippesymptome in der Regel innert ein bis drei Tagen auf. Die saisonale Grippe manifestiert sich in einem allgemeinen Unwohlsein, plötzlichem Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen, Gliederschmerzen, Appetitlosigkeit und Schwindel. Die zweite Phase ist gekennzeichnet durch die Intensivierung der Atemwegsbeschwerden (trockener Husten, Halsschmerzen, Heiserkeit, Rhinitis). Das Fieber hält in der Regel 3 bis 8 Tage an und die Rekonvaleszenz dauert 7 bis 15 Tage, aber auch länger (13). Bei älteren Menschen und / oder Menschen mit chronischen Erkrankungen ist die Grippe weit davon entfernt, eine gutartige Erkrankung zu sein und kann mit Komplikationen einhergehen, wovon die häufigsten Pneumonien sind (14).

Grippepneumonien

Grippepneumonien können als eigentliche Influenza-Pneumonie, viralen Ursprungs mit akuter Atemnot wenige Tage nach Beginn der Infektion, und als bakterielle Lungenentzündung infolge Superinfektion, die sich in der Regel sekundär entwickelt, auftreten (13, 15, 16).

Influenza-Pneumonie
Die virale Pneumopathie infolge einer Influenza ist eine bedeutende, wenn auch seltene Komplikation. Sie betrifft vorzugsweise Kinder unter 2 Jahren und Betagte über 65 Jahre. Im Allgemeinen gutartig und von kurzer Dauer bei Kindern, ist sie bei Erwachsenen schwerwiegend (13).
Sie ist durch einen fieberhaften Husten gekennzeichnet, gefolgt von Dyspnoe und Zyanose. Das Thorax-Röntgenbild zeigt ein noduläres oder retikulo-noduläres Infiltrat mit oder ohne herdförmige Konsolidation. Im CT finden sich Bilder von peribronchialen und / oder subpleuralen Konsolidationen sowie Milchglasbilder. Das radiologische Erscheinungsbild und die klinischen Merkmale können das akute Atemnotsyndrom jederzeit nachahmen. Die Influenza-Pneumonie entspricht einem direkten Befall des Lungenparenchyms durch das Influenzavirus, sei es der Alveolen mit intraalveolärem hämorrhagischem Ödem oder des Interstitiums mit Induktion einer akuten Fibrose (meist mit respiratorischen Folgen). In den schwerwiegendsten Fällen ist meistens Pflege auf der Intensivstation erforderlich. Manchmal ist eine Myokarditis assoziiert. In seiner bösartigen Form tritt die Pneumonie innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Infektion auf, kann sich aber bis zu 10 Tage nach Krankheitsausbruch entwickeln. Das Risiko für eine Influenza-Pneumonie ergibt sich aus dem komplexen Zusammenspiel von Immunsystem und den Eigenschaften des Virus.
Ältere Menschen, insbesondere pflegebedürftige in Institutionen lebend, sowie solche mit kardiovaskulären und / oder respiratorischen Komorbiditäten sind in der Regel die Gruppe mit dem grössten Risiko für saisonale Influenza. Je nach Virus-Subtyp können diese Gruppen jedoch variieren, wie zum Beispiel während der Pandemie von 1918, als junge Menschen bevorzugt betroffen waren. Die Sterblichkeit bleibt hoch, in der Grössenordnung von 30%, wobei der Tod in der Regel innerhalb von 4 Tagen eintritt (13), insbesondere bei Koinfektionen durch Staphylococcus aureus oder Streptococcus pneumoniae (17).

Bakterielle Lungenentzündung
Bakterielle Superinfektionen treten in allen Altersgruppen auf und sind die häufigste Komplikation (16-18). Durch das Grippevirus verursachte Läsionen fördern die Vermehrung von Bakterien in den Atemwegen (16). Die am häufigsten isolierten Keime sind S. aureus, S. pneumoniae und Haemophilus influenzae. Im Gegensatz zu S. aureus-Pneumonien treten Pneumokokken- und Haemophilus-Pneumonien in der Regel später, 2-3 Wochen nach Beginn der Grippesymptome auf und können ambulant mit den gleichen Behandlungsmodalitäten und Empfehlungen behandelt werden wie eine unkomplizierte ambulant erworbene Pneumonie. Superinfektionen werden durch vorbestehende Läsionen im Zusammenhang mit bestimmten chronischen Erkrankungen begünstigt. Dies erklärt, warum Influenza bei Patienten über 65 Jahre, bei Atem- und/oder Herzinsuffizienz oder Diabetes eine schwere Krankheit ist mit einer viel höheren Morbidität und Mortalität. Eine erneute Analyse von Lungenautopsie-Proben von Menschen, die an der Grippepandemie von 1918 starben, bestätigte, dass die überwiegende Mehrheit der Todesfälle damals nicht direkt mit der Virulenz des Influenzavirus allein, sondern mit Superinfektionen mit S. pneumoniae und S. aureus zusammenhingen (19). Wenn auch die Prognose unter einer adäquaten Antibiotikatherapie oft günstig ist, hängt sie letztlich vor allem vom Allgemeinzustand ab und ist bei älteren, fragilen, und polymorbiden Patienten unter Polymedikation deutlich belasteter.

  

Prävention: die jährliche Impfung bleibt das wirksamste Mittel

Die Impfung ist nach wie vor die einfachste, wirksamste und wirtschaftlichste Präventivmassnahme für Menschen, die von Komplikationen bedroht sind (Tab. 1) und für Menschen, die sich um solche oder deren Familien kümmern, sei es im Gesundheitswesen, in Gemeinden oder im Alltag. Die ideale Impfzeit ist Mitte Oktober bis Anfang Dezember.
Andere Massnahmen zur Bekämpfung der Influenza, einschliesslich Hygienemassnahmen, sind unerlässlich, wenn sie auch die Grippe-impfung nicht ersetzen können. Falls keine Impfung gemacht werden kann oder eine spezifische Behandlung anderer winterlicher Atemwegserkrankungen fehlt, sind Masken, Atemschutzgeräte und Handhygiene sowie Barrieremassnahmen (Isolation wegen «Tröpfchen», soziale Distanz) in institutionellen Strukturen, aber auch in Ambulanzen die einzigen wirksamen Waffen (20-22).
Bei Erwachsenen gibt es keine spezifischen klinischen Argumente für einen dreiwertigen oder einen vierwertigen Impfstoff. Alle in der Schweiz zugelassenen Impfstoffe sind inaktiviert und frei von Quecksilber und Aluminium. Die verfügbaren und zugelassenen Impfstoffe für Erwachsene sind: Agrippal®, Fluarix®, Influvac® und Mutagrip®. Fluarix Tetra® ist ein vierwertiger Impfstoff. Darüber hinaus enthält der Fluad®-Impfstoff ein Adjuvans (MF59C), das seine Wirksamkeit erhöht (20)] und besonders für Erwachsene über 65 Jahren empfohlen wird (www.sevaccinercontrelagrippe.ch) (21). Wenn auch Impfstoffe für alle verfügbar sind, geht es vorrangig darum, Menschen zu impfen, die einer Gruppe angehören, die von Komplikationen bedroht ist (Tab. 1) (www.infovac.ch).
Die Zusammensetzung der Impfstoffe wird jedes Jahr im Februar von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgelegt. Seit 2013-2014 gibt die WHO auf der Nordhalbkugel auch Empfehlungen zur Zusammensetzung von vierwertigen Impfstoffen ab. Für die Saison 2018/2019 wurde die Zusammensetzung für den des trivalenten Impfstoffs bestimmt und modifiziert für die Stämme A/H1N1pdm09 (A/Michigan/45/20154), A/H3N2 (A/Singapore/INFIMH-16-0019/2016) und B-Victoria (B/Colorado/06/2017) zur besseren Abdeckung zirkulierender Viren. Der zusätzliche Influenza-B-Stamm, der im tetravalenten Impfstoff enthalten ist, bleibt unverändert B Yamagata = B/Phuket/3073/2013. Die Impfstoffe ohne Adjuvantien stehen im Herbst zur Verfügung.
Im Allgemeinen kann die Impfung das Grippe-Risiko bei gesunden Erwachsenen um 70% senken, wenn die Impfstämme mit den zirkulierenden Stämmen übereinstimmen (was in der Saison 2015/16 nicht der Fall war) (5). Das Alter und die Immunkapazität der geimpften Person (21) erklären, warum der Impfschutz bei älteren Menschen auf 30-40 % reduziert ist (3,4). Im institutionellen Bereich führt die Impfung von Personal und Bewohnern zu einer Verringerung von Lungenentzündungen um 46%, einer Reduktion der Krankenhausaufenthalte um 45% und der Todesfälle durch Grippe oder Lungenentzündung um 42% (22, 23). Bei 5% der geimpften Personen werden den Grippesymptomen ähnliche Reaktionen beschrieben. Diese sind nicht die Grippe, sondern Manifestation der Immunantwort auf die Impfung. Während Adjuvantien die Immunogenität von Impfstoffen verbessern, erhöhen sie auch die Reaktogenität, die sich meistens durch eine intensivere, aber letztlich harmlose Reaktion an der Injektionsstelle zeigt (1).
Während der Grippesaison 2017/18 war die Abdeckung der zirkulierenden Stämme mit dem dreiwertigen Impfstoff gering (29%), da das Yamagata-Virus der Linie B nur im vierwertigen Impfstoff enthalten war (95% Schutz). Während die Wirksamkeit des Impfstoffs nach Altersgruppen auf 25-52% geschätzt wurde (A/H1N1pdm09-Stamm: 55-67%; Virus B: 36-55%), haben dreiwertige Impfstoffe dennoch eine Wirksamkeit gegen Influenzae B/Yamagata aufgrund des Kreuzschutzes zwischen den Linien gezeigt (49-77%) (www.bag.admin.ch). Diese Daten stammen aus den USA, da in der Schweiz keine Wirksamkeitsstudie durchgeführt wurde.
Interessanterweise wurden in Betracht gezogen, dass Vitamin D im Zusammenhang mit Prävention von Grippe und saisonalen Atemwegsinfektionen immunmodulatorische Effekte haben könnte (27). In einer randomisierten Langzeitstudie zeigten Ginde et al., dass die Supplementierung mit 100.000 IE Vitamin D pro Monat die Inzidenz akuter Atemwegsinfekte reduziert (2) im Vergleich zur Supplementierung mit den üblicherweise empfohlenen Dosen von 400-1000 IE/Tag (28). Während die antiinfektiöse Wirkung von Vitamin D immer besser dokumentiert ist, gibt es derzeit keine Hinweise darauf, dass die Vitamin-D-Supplementierung einen Einfluss auf die Verbesserung der Immunogenität von Grippeimpfstoffen hat (29).

Therapie: der Stellenwert der antiviralen Mittel

In der Schweiz gibt es antivirale Grippemittel, die erlauben, schwere Komplikationen und Todesfälle in Hochrisikosituationen zu verhindern. Im Idealfall sollten sie so schnell wie möglich nach Ausbruch der Krankheit verabreicht werden. Eine empirische Behandlung von Patienten mit Verdacht auf Influenza wird in der Regel nicht empfohlen. Eine antivirale Behandlung ist für Patienten mit schweren Atemwegserkrankungen während der Epidemie mit Grippesymptomen von weniger als 48 Stunden Dauer indiziert (24).
Neuraminidasehemmer (Oseltamivir, Zanamivir) begrenzen die Ausbreitung von Viren ausserhalb infizierter Zellen und M2-Proteinhemmer (Amantadin, Remantadin) begrenzen die Viruspenetration in die Zelle. Sie reduzieren effektiv Komplikationen und allgemein die Entwicklung von Symptomen. Obwohl die überwiegende Mehrheit der Viren noch sensibel ist, führen bestimmte Mutationen zu Resistenzen (Neuraminidase: H275Y und E119V; M2-Protein-Gen: Ser31). Die Resistenzen für zirkulierende Influenzaviren werden genau überwacht. Die WHO kann in Echtzeit Informationen über den möglichen Einsatz im therapeutischen oder prophylaktischen Management (z.B. Epidemie in geschlossenen Gemeinschaften, Institutionen usw.) liefern (24, 25). So zeigte in der Saison 2017/18 eines der 91 im Sentinella-Netzwerk getesteten Viren eine Resistenz gegen Oseltamivir. Weltweit sind Resistenzen selten (Europa <0,3% und USA 1% von A/H1N1pdm09, und 0% für andere Viren) (www.bag.admin.ch).

Fazit

Influenza ist die Infektion, die in der Schweiz jedes Jahr am meisten Menschen tötet, insbesondere über 65-Jährige. Die Impfungen von älteren Menschen ist daher eine Priorität, wie auch von allen Erwachsenen der Gruppe 1 und von Angehörigen der Gesundheitsberufe. Gemäss einer Umfrage des BAG bei 3605 Personen, die in der Saison 2017/18 hätten geimpft werden sollen, waren dies nur 32% der über 65-Jährigen und 25% der Personen mit chronischen Krankheiten. Während sich 2014/15 18% der Angehörigen von Gesundheitsberufen impfen liessen und 2015/16 21% und 2016/17 25%, ging die Deckung in der Saison 2017/18 auf 20% zurück. Erstmals wurden auch Personen befragt, die regelmässig Kontakt mit gefährdeten Personen haben; bei ihnen lag die Impfquote bei 7%. (www.bag.admin.ch). Während persönliche Schutzmassnahmen (Maskengebrauch und Handhygiene) eine gute Ergänzung darstellen, sind weitere Anstrengungen erforderlich, um die Impfraten bei Risikopatienten und Angehörigen des Gesundheitswesens zu verbessern (Tabellen 2A und 2B).

Dr. med. Pierre-Olivier Lang, PhD

Genolier Klinik und Montchoisi Klinik
Route du Muids 3
1272 Genolier
plang@genolier.net

plang@genolier.net

Der Autor hat in Zusammenhang mit diesem Beitrag keine Interessenskonflikte deklariert.

  • Influenza ist eine hoch ansteckende akute Virusinfektion
  • Die Grippe verursacht jährliche Epidemien mit einem Wintergipfel
  • Influenza ist ein grosses Problem der öffentlichen Gesundheit, insbesondere in so genannten gefährdeten Bevölkerungsgruppen, zu denen alle Menschen ≥ 65 Jahre gehören
  • In einem Drittel der Fälle bleibt die Grippe asymptomatisch, aber die Person ist ansteckend und kann das Virus auf jeden um sich herum übertragen
    Besonders gefährdet sind die Angehörigen der Gesundheitsberufe, sich zu infizieren und Grippe zu übertragen
  • Die Impfung ist nach wie vor das wirksamste Mittel der Prävention; individuelle Schutzmassnahmen sind eine gute Ergänzung
  • Bei Grippe sind antivirale Mittel wirksamer, wenn sie innerhalb der ersten 48 Stunden verabreicht werden.

Literatur
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3. Lang PO, Mendes A, Socquet J, Assir N, Govind S, Aspinall R: Effectiveness of influenza vaccine in aging and older adults: comprehensive analysis of the evidence. Clin Interv Aging 2012, 7:55-64.
4. Demicheli V, Jefferson T, Di Pietrantonj C, Ferroni E, Thorning S, Thomas RE, Rivetti A.: Vaccines for preventing influenza in the elderly. Cochrane Database Syst Rev 2018, 2:CD004876. doi: 004810.001002/14651858.CD14004876.pub14651854.
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