Neuronen, die fundamentalen Einheiten des Nervensystems, sind anfällig für verschiedene Angriffe, die zu Funktionsstörungen und neurodegenerativen Erkrankungen führen können. Dieser Artikel beleuchtet die Ursachen solcher Angriffe und diskutiert aktuelle und zukünftige Behandlungsansätze.
Neuronale Schädigung im Frühstadium von Erkrankungen
Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Nervenzellen oder Neuronen bereits im Frühstadium von Erkrankungen erheblich geschädigt werden. Professorin Frauke Zipp, von der Universitätsmedizin der Universität Mainz, betont, dass seit der ersten Beschreibung vieler neurologischer Erkrankungen eine direkte Schädigung der Neuronen diskutiert wurde.
Echtzeit-Forschung mit Zwei-Photonen-Mikroskopie
Um die Mechanismen der neuronalen Schädigung zu verstehen, setzten Zipp und ihre Kollegen ein Zwei-Photonen-Mikroskop ein. Dieses hochmoderne Mikroskop ermöglicht es, Prozesse im lebenden Organismus in Echtzeit zu erforschen.
Th17-Immunzellen und erhöhte Kalziumspiegel
Die Forschung ergab, dass die Interaktion von Th17-Immunzellen und Neuronen erhöhte Kalziumspiegel im Inneren der Neuronen auslöste. Kalzium spielt eine entscheidende Rolle bei der Erregung von Nerven- und Muskelzellen, aber eine anhaltende Erhöhung kann zum Zelltod führen.
Immunzellen als Angriffspunkt für Therapien
Zipp erklärt, dass der Einsatz von bildgebenden Verfahren gezeigt hat, dass Schäden an den Neuronen sehr früh auftreten und möglicherweise behandelt werden können. Sie schlägt vor, dass die durch das Immunsystem ausgelösten erhöhten Kalziumspiegel im Zellinneren von Neuronen ein Angriffspunkt für zukünftige Therapien sein könnten.
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Motoneuronen und neurodegenerative Erkrankungen
Dr. Mehri Moradi vom Institut für Klinische Neurobiologie des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) konzentriert sich auf Störungen der Motoneuronen, wie sie beispielsweise bei den neurodegenerativen Erkrankungen Spinale Muskelatrophie (SMA) und Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) auftreten.
Die Rolle der Motoneuronen bei Bewegungen
Moradi erklärt, dass Bewegungsimpulse über den motorischen Kortex von motorischen Nervenzellen, den oberen Motoneuronen, vom Gehirn durch das Rückenmark geleitet werden, wo sie auf die unteren Motoneuronen treffen. Diese nehmen den Befehl auf und leiten ihn über ihr Axon an die Muskeln der Beine und Füße weiter.
Synaptische Störungen bei SMA und ALS
An der Verbindungsstelle zwischen Motoneuron und Muskel, der Synapse, wird der elektrische Impuls in einen chemischen Botenstoff umgewandelt. Die Motoneuronen sind also wie Telefonleitungen, bei denen es zu Störungen kommen kann. Moradi konzentriert sich auf diese Störungen, insbesondere wie es zur Degeneration der Synapse kommt.
Spinale Muskelatrophie (SMA)
SMA ist mit 1:7 000 Neugeborenen in Deutschland eine der häufigsten autosomal-rezessiv vererbten Erkrankungen und eine der häufigsten genetischen Ursachen für frühkindliche Sterblichkeit. Die Erkrankung wird durch Mutationen im SMN1-Gen (Survival Motor Neuron 1) verursacht. Ein Defekt im SMN1-Gen führt zu einem Mangel an SMN-Protein und damit zum Absterben der Motoneuronen.
Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)
Bei der ALS, die zu zunehmender Muskelschwäche und Muskelschwund (Atrophie) führt, sind die Ursachen noch weitgehend unklar. Bislang wurden 40 Gendefekte identifiziert, die mit ALS in Verbindung gebracht werden. In Europa erkranken jährlich drei von 100 000 Menschen an ALS. Die meisten Betroffenen erleben innerhalb von drei bis fünf Jahren nach der Diagnose eine deutliche Verschlechterung ihrer motorischen Fähigkeiten.
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Forschung zu therapeutischen Interventionen bei ALS
Moradi will die Pathogenese der ALS noch besser verstehen, insbesondere wie es zur Degeneration der Synapse kommt. Könnte der Funktionsverlust des C9orf72 Proteins ein möglicher Verursacher der Synapsendegeneration sein? Was passiert, wenn man die Funktion dieses Proteins umgeht oder andere Proteinpartner gentherapeutisch überexprimiert?
Autoimmun-Enzephalitis
Autoimmune Enzephalitiden sind seltene Erkrankungen, bei denen das Immunsystem fälschlicherweise das Gehirn angreift. In Deutschland treten geschätzt 10 Fälle von autoimmuner Enzephalitis pro 1 Million Menschen pro Jahr auf.
Pathophysiologie der Autoimmun-Enzephalitis
Seit mehr als 50 Jahren ist bekannt, dass limbische Enzephalitiden als paraneoplastische neurologische Syndrome auftreten können und dabei häufig Antikörper gegen intrazelluläre Antigene von Nervenzellen (onkoneuronale Antikörper) gefunden werden. Die Kreuzreaktivität zwischen tumorassoziierten Neo-Antigenen und neuronalen Strukturen ist sowohl pathophysiologisch interessant als auch klinisch relevant.
Anti-NMDA-Rezeptor-assoziierte Enzephalitis
Am Beispiel der erst 2007 beschriebenen Anti-NMDA-Rezeptor-assoziierten Enzephalitis soll hier der Pathomechanismus kurz skizziert werden: Die Neo-Expression von N-Methyl-D-Aspartat(NMDA)-Rezeptoren in Ovarialteratomen fungiert als Triggerfaktor, der eine fehlgeleitete Immunreaktion auslösen kann.
Klinik der Autoimmun-Enzephalitis
Autoimmune Enzephalitiden können mit vielen psychiatrischen und neurologischen Symptomen einhergehen. Aggressivität, Gemütsschwankungen und Schlafstörungen finden sich z. B. häufig bei der anti-NMDAR-assoziierten Enzephalitis. Auch Einschränkungen der Kognition wie Desorientierung, Amnesie und Konfabulationen können auftreten.
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Diagnostik der Autoimmun-Enzephalitis
Bei einer Autoimmunenzephalitis ergeben sich Auffälligkeiten im Bereich der Temporallappen in der Magnetresonanztomographie (MRT) und in der Elektroenzephalografie (EEG). Entzündliche Veränderungen des Liquors sollten zur Bestimmung eines ausreichend weiten Spektrums an antineuronalen Antikörpern veranlassen.
Therapie der Autoimmun-Enzephalitis
Therapeutisch steht bei allen paraneoplastischen Syndromen die Therapie des Tumors im Vordergrund. Eine frühe immunsuppressive Therapie verbessert das Outcome der Betroffenen unabhängig von der Genese.
Neuroinflammation und das Immunsystem des Gehirns
Das Nervengewebe im Gehirn ist besonders geschützt durch die Blut-Hirn-Schranke. Diese hält Krankheitserreger fern und verhindert, dass Immunzellen und Antikörper in das Nervengewebe des Gehirns eindringen können und die neuronalen Netze zerstören.
Mikroglia: Die Immunzellen des Gehirns
Im Gehirn gibt es Immunzellen, aber nicht solche, die im Blut sind und im Rest des Körpers wirken. Die Hirn-Immunzellen sind die Mikroglia. Sie beseitigen Zellmüll und Keime im Nervengewebe.
Neuroinflammation als Schutzmechanismus
Eine Entzündung des Nervengewebes heißt Neuroinflammation. Das ist eine gesunde Reaktion des Immunsystems, mit der das Gehirn vor Infektionen geschützt wird. Bei der Neuroinflammation überwinden Immunzellen des Blutes die Blut-Hirn-Schranke.
Neuroinflammation bei Krankheiten wie Multiple Sklerose
Eine Neuroinflammation kann aber auch Krankheiten wie Multiple Sklerose auslösen. Dabei entsteht ein komplexes und zerstörerisches Zusammenspiel aus Mikroglia und Immunzellen, die aus dem Blut ins Gehirn wandern.
Die Rolle der Mikroglia bei Alzheimer
Bei Alzheimer-Patienten funktionieren die Mikroglia nicht richtig: Veränderungen in einem Gen namens TREM-2 erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Mikroglia ihre Aufgabe nicht richtig bewältigen können. Dann wird der Schutt im Gehirn nicht schnell genug gefressen und die typischen Plaques entstehen.
Die Blut-Hirn-Schranke: Eine doppelte Barriere
Das Hirn ist so verbarrikadiert, dass möglichst weder Krankheitserreger noch Zellen und Antikörper des Immunsystems ins Hirn eindringen können. Beides wird durch eine anatomische Besonderheit gewährleistet: die Blut-Hirn-Schranke.
Neuroinflammation und Multiple Sklerose (MS)
Bei der Neuroinflammation ist ein hoch reguliertes Zusammenspiel von Mikroglia, Blut-Hirn-Schranke und den Immunzellen des Blutes wichtig. Wie wichtig, das zeigt sich, wenn es durcheinander gerät: Dann entstehen Krankheiten wie Multiple Sklerose (MS).
Neuroinflammation und Schlaganfall
Auch bei einem Schlaganfall zeigt sich, wie wichtig die Blut-Hirn-Schranke und ein gesundes Immunsystem des Gehirns sind. Die mangelnde Blutversorgung hat nicht nur Hirnzellen sterben lassen, sondern auch die Blut-Hirn-Schranke ist in Mitleidenschaft gezogen worden. Deshalb können die Immunzellen aus dem Blut ungehindert in das Nervengewebe eindringen.
Erkrankungen des autonomen Nervensystems
Erkrankungen des autonomen Nervensystems zeigen sich durch neurovegetative Überfunktion oder Unterfunktion. Dabei treten autonome Funktionsstörungen isoliert auf oder im Rahmen einer neurologischen Erkrankung.
Diagnostik von Erkrankungen des autonomen Nervensystems
Die sorgfältige Anamnese der neurovegetativen Funktionen ist für die Diagnose von Erkrankungen des autonomen Nervensystems entscheidend. Gezielt sollte nach Störungen des Kreislaufs, der Verdauung, des Stoffwechsels inklusive Gewichtsveränderungen, sekretomotorischen Störungen inklusive Schwitzen, aber auch Störungen der Blasenfunktion, Darmentleerung und der Sexualfunktionen gefragt werden.
Differenzialdiagnostik autonomer Funktionsstörungen
Bereits die Anamnese und klinische Untersuchung können helfen, zwischen verschiedenen Ursachen autonomer Funktionsstörungen zu unterscheiden. Das Spektrum klinischer Manifestationen und Funktionsstörungen im Rahmen von Erkrankungen des autonomen Nervensystems erfordert sowohl in der klinischen als auch in der Labordiagnostik ein systematisches Vorgehen.
Therapeutische Möglichkeiten bei Erkrankungen des autonomen Nervensystems
Sofern autoimmune, metabolische, infektiöse oder auch degenerative Ursachen nachweisbar sind, besteht die Möglichkeit, durch Behandlung der Grunderkrankung eine Verbesserung der autonomen Nervenfunktionen zu erzielen.
Orthostatische Hypotonie (OH)
Die orthostatische Hypotonie (OH) ist definiert als anhaltender systolischer Blutdruckabfall von mindestens 20 mm Hg systolisch und/oder 10 mm Hg diastolisch innerhalb von 3 min nach dem Aufrichten.
Posturales Tachykardie-Syndrom (POTS)
Das POTS ist definiert durch einen Herzfrequenzanstieg innerhalb von 10 min nach dem Aufrichten um 30/min gegenüber dem Liegen bzw. durch einen Herzfrequenzanstieg auf 120/min.
Vasovagale Kreislaufdysregulation
Bei der vasovagalen Kreislaufdysregulation kommt es zu einem plötzlichen Versagen des Baroreflexes. Im Ergebnis kann es zu einer vasodepressorischen und/oder kardioinhibitorischen Reaktion kommen.
Epilepsie: Ein Anfall auf Neuronen-Ebene
Epilepsie, abgeleitet vom griechischen Wort für "Angriff" oder "Überfall", ist eine neurologische Erkrankung, die durch wiederholte Anfälle gekennzeichnet ist. Diese Anfälle entstehen durch abrupte, exzessive synchrone Entladungen von Nervenzellen im Gehirn, was zu einer vorübergehenden Störung der normalen Gehirnfunktion führt.
Klassifizierung von Epilepsien
Epilepsien werden grob in zwei Haupttypen unterteilt:
- Generalisierte Epilepsien: Anfälle, die sich auf das gesamte Gehirn erstrecken. Diese können tonisch (Gliedmaßen betreffend), klonisch (langsam zuckende Muskelgruppen) oder tonisch-klonisch sein (Grand mal).
- Fokale Epilepsien: Anfälle, die auf ein begrenztes Hirnareal beschränkt sind. Diese können sich als motorische Anfälle (Arm- oder Beinzuckungen) oder sensorische Anfälle (Sehveränderungen) manifestieren.
Was passiert bei einem epileptischen Anfall?
Ein epileptischer Anfall ist eine plötzliche und unvorhersehbare Störung der Gehirnfunktion, die durch eine abrupte und häufig exzessive synchrone Entladung von Nervenzellen verursacht wird. Dies führt zu einem "Gewitter im Kopf", das die normale Funktion des Gehirns vorübergehend beeinträchtigt.
Symptome eines epileptischen Anfalls
Die Symptome eines epileptischen Anfalls können vielfältig sein und hängen von der betroffenen Hirnregion ab. Einige häufige Symptome sind:
- Grand-mal-Anfall: Sturz, massive Krämpfe, Zungenbiss
- Petit-mal-Anfall: Kurzzeitige Absenz, Weggetretensein
- Aura: Wahrnehmungsstörungen, Verstimmung, Kopfschmerzen, Reizbarkeit
- Automatismen: Scharren mit den Füßen, Kaubewegungen, Nesteln oder Zupfen an der Kleidung, Schmatzen und rhythmisches Öffnen und Schließen der Fäuste
Was ist im Akutfall zu tun?
Im Akutfall eines epileptischen Anfalls sollten folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Schutz vor Verletzungen: Sicherstellen, dass der Betroffene nicht stürzt oder sich verletzt.
- Beruhigung: Beruhigend auf den Betroffenen einwirken.
- Stabile Seitenlage: Den Betroffenen in die stabile Seitenlage bringen.
- Notfallmedikament: Bei schweren Anfällen (Dauer > 5 Minuten, wiederholte Anfälle ohne Bewusstseinswiedererlangung) ein Notfallmedikament verabreichen und den Notarzt benachrichtigen.