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Lässt sich „ungesundes“ Fettgewebe transformieren?

Fett ist nicht gleich Fett: Es gibt weißes, braunes und beiges Fettgewebe. Während weiße Fettzellen als Energiespeicher dienen, wird in braunem und beigem Fettgewebe überschüssige Energie verbrannt. Nimmt das weiße Fettgewebe bei Erwachsenen mit Adipositas deutlich zu, können Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes oder das metabolische Syndrom entstehen.

Anders sieht es bei Kindern aus: Dort ist die Entwicklung des weißen Fettgewebes Voraussetzung für einen gesunden Stoffwechsel. Doch wie unterscheidet sich expansives jugendliches Fettgewebe vom erwachsenen weißen Fettgewebe? Um diese Frage zu beantworten, haben Forschende im Tiermodel die Zusammensetzung des weißen Fettgewebes von jungen und erwachsenen Mäusen mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung untersucht.

Dabei stellten sie fest, dass sich jugendliches Fettgewebe vor allem in den Eigenschaften und der Zusammensetzung der Fettvorläuferzellen stark vom erwachsenen weißen Fett unterscheidet. Sie entdeckten im jugendlichen Fettgewebe eine spezielle Untergruppe von Fettvorläuferzellen, die das Protein Asc-1 enthalten, welches ansonsten in reifen Fettzellen vorhanden ist. Diese Vorläuferzellen differenzieren sich vorwiegend in weiße Fettzellen, die Bildung von „gesunden“ beigen Fettzellen ist aktiv unterdrückt. In weiteren zellbiologischen Untersuchungen zeigte sich, dass der Verlust der Asc-1-Funktion die Bildung von beigen Fettzellen fördert.

Um die schädlichen metabolischen Folgen der Adipositas zu vermeiden, werden nun Strategien zur Modulation der Asc-1-Funktion entwickelt, die eine gesunde Expansion des Fettgewebes fördern soll. Ziel ist es, Adipositas-Patienten zu helfen, einen gesunden Stoffwechsel aufrechtzuerhalten und somit Zeit zu gewinnen, um das Übergewicht mit einem ganzheitlichen Ansatz zu behandeln.

Referenz:
Helmholtz Zentrum München, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung
Asc-1 regulates white versus beige adipocyte fate in a subcutaneous stromal cell population. Nat Commun. 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-21826-9

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Fresszellen bei Embryonen identifiziert

In einem vollständig entwickelten Menschen, Zebrafisch oder einer Maus ist es die Aufgabe von „Fresszellen“ (Makrophagen) des Immunsystems, abgestorbene Zellen zu beseitigen. Allerdings hat ein neu geformter Embryo noch kein Immunsystem, geschweige denn spezialisierte Fresszellen. Er besteht im Wesentlichen aus sich schnell teilenden Zellen. Die raschen Teilungsvorgänge machen ihn auch anfällig für Zellfehler, so die Forscher Verena Ruprecht und Stefan Wieser vom Barcelona Institute of Science and Technology.  Solche Fehler bei der Teilung sind wahrscheinlich der Hauptgrund, dass sich manche Embryos vor der Einpflanzung (Implantation) nicht richtig entwickeln, sowie für Fehlgeburten.

Das erste spezialisierte Gewebe, das sich in einem Embryo bildet, ist die Außenhaut (Epithel). Wie die Forscher nun herausfanden, sind es auch diese Zellen, die während des schnellen Wachstums die Aufgabe der Immunzellen übernehmen. Wie später die Makrophagen erkennen sie sterbende Zellen daran, dass diese einen Fettstoff (Phosphatidylserin) an der Außenseite präsentieren, anstatt ihn an der Innenseite der Zellmembran zu verstecken. Die Epithelzellen formen daraufhin Fortsätze an der Oberfläche und reichen die kaputten Zellen weiter, um die Beseitigung der sterbenden Zellen zu beschleunigen. Dann fressen sie diese schließlich so auf, wie es die spezialisierten Immunzellen später ebenfalls tun.

In Zukunft könnte man nach einer künstlichen Befruchtung die Außenseite der Embryos nach solchen Fressvorgängen untersuchen, meint Ruprecht. Da sie einen Hinweis auf mögliche Probleme geben: „Es wäre eine nicht-invasive Methode, um zu erkennen, ob in einem Embryo Zelltod stattgefunden hat, der wiederum ein Hinweis auf Zellfehler und Probleme bei der Zellteilung ist.“

Referenz: BIST
Pressemeldung Science APA, 29.3.2021; Embryo-Außenhaut erkennt und vernichtet sterbende Zellen; Cooperative epithelial phagocytosis enables error correction in the early embryo, Nature 2021; https://doi.org/10.1038/s41586-021-03200-3

#embryonalentwicklung #embryo #immunzellen #makrophagen #fresszellen #reproduktionsmedizin #immunsystem #medizin #medimpressions

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Allgemeinmedizin Leben Umwelt Wissenschaft

Brandkohle: Dauerhafte Gefahr für Umwelt und Gesundheit

Jedes Jahr verbrennen weltweit schätzungsweise vier Prozent der Landoberfläche. Zurück bleiben mehr als 250 Megatonnen verkohlter Pflanzen. Eine Studie der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Swansea University hat in diesen Kohlen nun erstmals erhöhte Konzentrationen umweltbeständiger freier Radikale nachgewiesen.

Reaktive Sauerstoffspezies verursachen oxidativen Stress auf Zellebene. Bisherige Forschung zeigt, dass sie auf diese Weise beispielsweise die Keimfähigkeit von Pflanzen hemmen, Zellgifte produzieren oder toxisch auf wirbellose Wasserbewohner wirken. Umweltbeständige freie Radikale sind potenzielle Vorläufer reaktiver Sauerstoffspezies, da sie mit Wasser zu diesen Sauerstoffradikalen reagieren können. „Daher bringt man umweltbeständige freie Radikale mit schädlichen Effekten für das Ökosystem und die menschliche Gesundheit in Verbindung“, erklärt Studienleiter Gabriel Sigmund.
Die Forscher haben die umweltbeständigen Radikale in 60 Kohleproben unterschiedlich intensiver Feuer in borealen, gemäßigten, subtropischen und tropischen Klimazonen aus zehn unterschiedlichen Bränden in einer Konzentration nachgewiesen, die jene, die üblicherweise in Böden vorkommt, um das Zehn- bis Tausendfache übersteigt. Anders als erwartet blieb diese Konzentration über mindestens fünf Jahre stabil. Als bedeutsame Quelle für umweltpersistente freie Radikale und damit potenziell auch für schädliche reaktive Sauerstoffspezies erwiesen sich insbesondere Waldbrandholzkohlen.  

Die Untersuchung hat neue Fragen nach Konsequenzen für das Ökosystem aufgeworfen, die nun geklärt werden müssen, so die Forscher: „Inwieweit sind die Radikale ein Stressfaktor für Mikroorganismen nach einem Waldbrand? Oder: Wie wird ein Ökosystem davon beeinflusst?

Referenz:
Universität Wien, Swansea University
Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years; Communications Earth & Environment (2021), https://www.nature.com/articles/s43247-021-00138-2

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Chirurgie Pädiatrie Wissenschaft

Erster Lymphknotentransfer bei einem Kind

Lymphödeme sind sicht- und tastbare Flüssigkeitsansammlungen im Zwischenzellraum. Sie entstehen, wenn das Lymphgefäßsystem die Lymphe nicht ausreichend abtransportieren kann. In der Folge entstehen stetig zunehmende Schwellungen. Die klassische Therapie, eine Kompressionsbehandlung bzw. Lymphdrainage, fördert zwar den Abfluss der Lymphe, kann aber die Ursache nicht beheben. Hier setzt die gezielte Transplantation von Lymphknoten an. Bei Kindern ist diese Operation bis jetzt nicht etabliert. Diese wurde nun jedoch – erstmals in der Schweiz – bei einem Kind vorgenommen.

Die Spezialisten waren sich einig, dass der Fall schwerwiegend genug ist, um die operative Behandlung zu wagen.Der Eingriff dauerte insgesamt fünfeinhalb Stunden, wobei im ersten Schritt ein Lymphknotenpaket laparoskopisch aus dem Bauchraum gelöst werden musste. Dieser Teil der Operation ist beim Kind erheblich komplexer als bei einer erwachsenen Person. Im Anschluss wurde das entnommene Lymphknotenpaket unter dem Mikroskop minimalinvasiv an die Gefäße in der Leiste des erkrankten Beins angeschlossen.

„Eine besondere Herausforderung war, dass das Kind einen inkompletten situs inversus hatte,“ so Nicole Lindenblatt, die leitende plastische Chirurgin. Das bedeutet, dass die Organe im Bauch seitenverkehrt angeordnet sind. Auch mikrochirurgisch war die Operation anspruchsvoll, weil alle Gefäße noch kleiner sind als bei Erwachsenen: Die Arterie misst z.B. nur gerade 1.5 bis 2 Millimeter. Bei der ersten Nachkontrolle nach knapp zwei Wochen, zeichneten sich aber bereits erste Effekte ab, berichten die Forscher. Das Bein war messbar schlanker und die Flüssigkeit im Bein nahm um 370ml ab, was darauf hindeutet, dass die neuen Lymphknoten wahrscheinlich schon Flüssigkeit aus dem Gewebe abtransportieren. Jetzt hofft man auf langfristige Effekte, die sich aber erst in einigen Monaten zeigen werden.

Referenz:
Universität Zürich
Medienmitteilung USZ Zürich: Erster Lymphknotentransfer bei einem Kind in der Schweiz, 25.3.2021

#lymphoedem #kind #lymphknotentransfer #lymphsystem #operation #laparoskopie #pädiatrie #medizin #medimpressions

Fotocredit: Kinderspital Zürich

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Immunologie Nephrologie Onkologie Personalisierte Medizin Wissenschaft

Leberkrebs: Bei wem wirkt die Immuntherapie?

Weltweit ist Leberkrebs die vierthäufigste Krebstodesursache. Bei fortgeschrittener Erkrankung stehen zwar verschiedene Therapien zur Verfügung, die das Tumorwachstum aber meist nur vorübergehend aufhalten können. Immuntherapien (Checkpoint-Inhibitoren) schlagen bei etwa einem Viertel der Fälle mit Erfolg an. Bei welchen Patienten diese Behandlung anspricht, war bislang unklar.

Wissenschaftler fanden nun heraus, dass Leberkrebs, der durch chronisch-entzündliche Fettlebererkrankung ausgelöst wurde, nicht auf diese Therapie anspricht. Zu viele Kalorien, zu wenig Bewegung und ein zu hohes Körpergewicht führen zu einer Fettleber. Die wiederum kann eine nicht-alkoholbedingte Leberentzündung (NASH) zur Folge haben – eine Brutstätte für Leberkrebs.
Dies lässt sich auch in Mäusen beobachten. Bei übergewichtigen Tieren fanden Forscher eine außergewöhnlich hohe Anzahl bestimmter T-Zellen. Diese schützten die Tiere jedoch nicht, wie erwartet, vor der Entwicklung von Leberkrebs, sondern verschlimmerten die Entzündung und förderten die Krebsentstehung. Noch weiter stieg die Zahl der schädlichen Zellen an, wenn NASH-Mäuse mit einem Checkpoint-Inhibitor behandelt wurden.

Dass die Befunde nicht nur für fettleibige Mäuse relevant sind, zeigte eine Analyse von verschiedenen Patientenkohorten. In den erkrankten Lebern fanden die Forscher T-Zellen, die in ihrem Profil mit den autoaggressiven T-Zellen der NASH-Mäuse übereinstimmten. Plus, in der Gruppe der virusbedingten Tumoren verbesserten die Checkpoint-Inhibitoren das Krebsüberleben. Patienten, die an NASH-bedingtem Leberkrebs erkrankt waren, profitierten nicht. Im Gegenteil, ihre Überlebenszeit blieb deutlich hinter der von identisch behandelten Patienten mit virusinduziertem Leberkrebs zurück.

Referenz:
DKFZ Heidelberg
NASH precludes anti-tumor surveillance in immunotherapy-treated hepatocellular carcinoma, Nature 2021, DOI: 10.1038/s41586-021-03362-0
Auto-aggressive CXCR6+ 1 CD8 T cells cause liver 2 immune pathology in NASH, Nature 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03362-0

#krebs #leberkrebs #immuntherapie #nash #fettleber #immunologie #krebsbehandlung #medizin #medimpressions

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Tuberkulose: Wann ist eine Behandlung zu Ende?

Die Behandlung der Tuberkulose (TB) ist lang, belastend und teuer. Insbesondere das Auftreten von resistenten Tuberkulosebakterien erfordert einen langen Atem: Die WHO empfiehlt in diesen Fällen meist pauschal eine Therapiedauer von mindestens 18 Monaten, da es keine zuverlässigen Biomarker für einen vorzeitigen Stopp gibt. PatientInnen bei denen die Standardtherapie anschlägt, können unter Umständen aber nach sechs Monaten austherapiert sein. Wann sollte die mitunter nebenwirkungsreiche und belastende Therapie also ausgesetzt werden? Vor dieser Frage stehen MedizinerInnen immer wieder aufs Neue, denn der fehlende Nachweis des Tuberkuloseerregers Mycobacterium tuberculosis ist keine Gewähr für eine dauerhafte Heilung der Lungeninfektion.

Gemeinsam mit internationalen Tuberkulosezentren konnten deutsche Forschende nun nach sechs Jahren Forschungsarbeit und anhand von Patientenkohorten ein Modell für das Therapieende entwickeln, das auf einer RNA-Bestimmung im Blut beruht. Es konnten aus vielen Tausend Genen 22 identifiziert werden, deren Aktivität mit dem Krankheitsverlauf korreliert. Dieser Biomarker könnte eine klare Auskunft darüber geben, ob der Patient geheilt ist und eine Behandlung gefahrlos verkürzt werden kann.

Für die Identifizierung dieses individuellen Biomarkers haben die WissenschaftlerInnen fünf unterschiedliche Patientenkohorten aufgebaut. Dabei handelte es sich in allen Fällen um Erwachsene, die an Lungentuberkulose erkrankt waren, zum Teil an nicht-resistenten, z. T. an resistenten Formen. Im nächsten Schritt soll der Biomarker nun in der klinischen Routine eingesetzt und weiterhin getestet werden.

Referenz:
Research Center Borstel; Universität Lübeck, Karolinska Institut, Stockholm, Max Planck Institut Berlin, München; Kepler Universität, Linz
Prediction of anti-tuberculosis treatment duration based on a 22-gene transcriptomic model,
European Respiratory Journal 2021; https://erj.ersjournals.com/content/early/2021/01/28/13993003.03492-2020.long

#tuberkulose #biomarker #therapieende #resistenz #rna #mycobacterium tuberculosis #lunge #medizin #medimpressions

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Allgemeinmedizin Leben Sportmedizin Wissenschaft

Kaffee plus Training erhöht die Fettverbrennung

Wer überflüssige Kilos gerade jetzt – knapp vor Ostern – loswerden möchte, könnte sich an den Ergebnissen einer spanischen Studie orientieren. Wissenschaftler des Instituts für Physiologie der Universität Granada (UGR) belegten kürzlich, dass Koffein (etwa 3 mg / kg, die Menge entspricht der eines starken Kaffees), eingenommen eine halbe Stunde vor dem Training, die Fettverbrennungsrate signifikant erhöht. Sie stellten auch fest, dass die Wirkung des Koffeins am Nachmittag stärker zu Buche schlägt als morgens.

In ihrer Studie ging es den Forscher darum, herausfinden, ob Koffein – eine der am häufigsten konsumierten leistungsfördernden Substanzen zur Verbesserung der sportlichen Leistung – tatsächlich zu einer erhöhten Oxidationsrate von Fett während des Trainings führt. Dies wird häufig behauptet, wissenschaftliche Beweise dafür lagen bisher jedoch nicht vor.

Die Untersuchung erfolgte an insgesamt 15 männlichen Probanden (Durchschnittsalter 32 Jahre), die im Abstand von sieben Tagen vier Mal einen Belastungstest absolvieren mussten. Die Koffein- bzw. Placebo-Verabreichung erfolgte um 8 respektive 17 Uhr. Jeder Studienteilnehmer absolvierte die Tests unter allen vier Bedingungen in zufälliger Reihenfolge und streng standardisierten Vorbedingungen. „Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass die zeitnahe Aufnahme von Koffein 30 Minuten vor Durchführung eines aeroben Belastungstests die maximale Fettoxidation während des Trainings unabhängig von der Tageszeit erhöht“, erklärt Studienleiter Francisco J. Amaro seine Studienergebnisse. Diese belegen auch, dass Koffein die Fettoxidation während des morgendlichen Trainings zwar erhöht, diese Erhöhung aber nur der eines Nachmittagstrainings ohne Koffeinaufnahme entspricht. Fazit: Kaffee plus Training am Nachmittag zeigen die besten Resultate.

Referenz:
Universität Granada
Caffeine increases maximal fat oxidation during a graded exercise test: is there a diurnal variation? J Int Soc Sports Nutr 2021,  https://jissn.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12970-020-00400-6

#kaffee #koffein #sport #fettverbrennung #physiologie #fitness #training #medizin #medimpressions

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Borreliose-Erreger sind offenbar sehr mobil

Zecken sind gefährliche Plagegeister – unter den Krankheiten, die sie übertragen können, befindet sich auch Borreliose. Rund 70.000 ÖsterreicherInnen erkranken jedes Jahr daran (die Zeckenimpfung schützt nicht dagegen). Wie es den Erregern gelingt, das Immunsystem zu überwinden, hat ein Team um Forscherin Yoo Jin Oh vom Institut für Biophysik der Universität Linz herausgefunden. Der Trick: Mobilität.

Fast jede dritte Zecke trägt Borreliose-Bakterien in sich. Diese können sich effizient im Gewebe einnisten und verbreiten. Dabei überlassen die Krankheitserreger (Pathogene) es nicht dem Zufall, wohin sie gelangen. „Im Gegensatz zu vielen anderen Bakterien oder Viren zirkulieren sie nicht passiv in den Körperflüssigkeiten des Wirts“, erklärt Oh. „Borreliose-Bakterien sind Spirochäten. Das sind Mikroorganismen, die mit einzigartigen Korkenzieher-Rotationsbewegungen durch Geißeln, die unter der äußeren Membran verborgen sind, in gel-artigen Medien wie unserem Blutkreislauf schwimmen können.“

Die einzelnen Bakterien können sich nicht nur aktiv bewegen, sondern auch gezielt festsetzen. Dazu ist die Oberfläche der Borreliose-Bakterien ideal an den Blutkreislauf angepasst. Durch verschiedene Mechanismen binden sich die Oberflächen-Proteine der Erreger und reagieren so mit dem Bindegewebe des Menschen. Auch dabei setzen die Bakterien auf Flexibilität: Manche Bindungen werden im Blutstrom schnell wieder beendet, andere Bindungen werden sogar verstärkt. Kurzlebige Verbindungen werden dabei als eine Art „Wegweiser“ benutzt.

Aufgedeckt wurden die bakteriellen Aktivitäten mit Hilfe der Einzelmolekül-Kraftspektroskopie mit der nun auch geprüft werden soll, ob die Fortbewegungsweise auch auf andere Erreger zutrifft und ob sich hier Ansätze für neue Behandlungsmethoden finden lassen.

Referenz:
Johannes Kepler Universität Linz
Nanomechanical mechanisms of Lyme disease spirochete motility enhancement in extracellular matrix, Communications Biology; https://www.nature.com/articles/s42003-021-01783-1

#borreliose #zecken #lymedisease #borrelien #infektion #uebertragung #bakterien #medizin #medimpressions

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Neue Tricks gegen Antibiotika-Resistenz

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa ist einer der häufigsten Verursacher von Lungenentzündungen und stellt Krankenhäuser weltweit vor eine große Herausforderung. Die Behandlung von Infektionen gestaltet sich meist schwierig, da das Bakterium sogenannte Biofilme bildet, in denen es vor Medikamenten geschützt ist. Wissenschaftler haben nun eine innovative Methode entwickelt, um die Ausbildung dieser Biofilme zu stören und somit die Behandlung von Infektionen zu erleichtern.

Im konkreten Fall wurde die Kommunikation zwischen den einzelnen Bakterien unterbunden. Pseudomonas aeruginosa bildet nämlich nur dann Biofilme und krankmachende Moleküle in großem Ausmaß, wenn sich eine ausreichende Anzahl an Bakterien zusammenfindet. Mittels neu entwickelter Substanzen wurde jetzt ein bestimmtes Protein (PqsR), ein wichtiger Bestandteil des Kommunikationssystems von Pseudomonas aeruginosa blockiert. Dies stört die Bildung des Biofilms sowie einiger bakterieller Toxine – die Bakterien werden angreifbar für Antibiotika.

Werden die neuartigen PqsR-Inhibitoren vor der Verabreichung zusammen mit dem Antibiotikum Tobramycin in speziell entwickelten Nanopartikeln verpackt, so sinkt die zur Bekämpfung des Biofilms notwendige Dosis des Antibiotikums sogar um das mehr als 30-Fache. Die Nanocarrier erreichen auch gezielt und in hoher Konzentration den Wirkort, im konkreten Fall die Lunge. „Da sie Erreger nicht direkt abtöten, besteht auch ein deutlich geringerer Selektionsdruck. Das gibt uns Grund zur Hoffnung, dass sich Resistenzen nur deutlich langsamer entwickeln als bei Antibiotika,“ hoffen die Forscher.

Referenz:
Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
A New PqsR Inverse Agonist Potentiates Tobramycin Efficacy to Eradicate Pseudomonas aeruginosa Biofilms, Advanced Science 2021;
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004369

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Migräne häufig übersehen

Von November 2020 bis Januar 2021 hat die Initiative „Attacke! Gemeinsam gegen Kopfschmerzen“ der DMKG e.V. mit zwei Online-Umfragen Hausärzte (n=150, 65% Allgemeinmedizin, 35% Innere Medizin) und Kopfschmerzspezialisten (n=81) zu Diagnose und Behandlung von Kopfschmerzpatienten befragt.

Mit dem Kernbefund, dass 69% der Hausärzte bei ihren Patienten häufig zervikogenen Kopfschmerz (an zweiter Position nach Spannungskopfschmerz) diagnostizieren. Patienten werden daher am zweithäufigsten an Orthopäden überwiesen. Dieses Ergebnis passt jedoch nicht zur epidemiologischen Datenlage, meinen Kopfschmerzspezialisten: „Migräne tritt deutlich häufiger auf als ein zervikogener Kopfschmerz. Das Ergebnis lässt befürchten, dass in vielen Fällen eine Migräne mit einem zervikogenen Kopfschmerz verwechselt wird.“ Die Prävalenz zervikogener Kopfschmerzen wird auf etwa 0,4‒2,5 Prozent geschätzt und liegt damit deutlich unter der Prävalenz der Migräne, die im Mittel bei ca. 10 Prozent liegt.

Warum zuerst an zervikogenen Kopfschmerz gedacht wird, liegt vermutlich daran, dass Patienten über Nackenschmerzen klagen. Jedoch ist das häufige Vorkommen von Nackenschmerz bei mehr als zwei Drittel der Migränepatienten wissenschaftlich belegt. Diese sind Folge, nicht Ursache der Migräne.

Referenz:
DMKG
Pressemeldung der Deutschen Migräne- und Kopfschmerzgesellschaft e. V. 17.3.2021;https://www.dmkg.de/files/dmkg.de/Presse/Pressemitteilung_17.3.2021.pdf

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