Entwicklungsstörungen des Zentralnervensystems (ZNS) sind die häufigsten Entwicklungsstörungen beim Menschen, mit einer Häufigkeit von 1 pro 100 Lebendgeburten. Sie werden meist bereits im Rahmen der Feindiagnostik im Verlauf einer Schwangerschaft diagnostiziert. Diese Störungen können isoliert oder im Rahmen von Syndromen auftreten, wobei die prä- und postnatale Mortalität und Morbidität entscheidend von der Art der Entwicklungsstörung und der Beteiligung weiterer Organsysteme abhängen.
Ursachen von ZNS-Entwicklungsstörungen
Ursächlich spielen sowohl genetische Veränderungen als auch umweltbedingte Faktoren eine Rolle. Zu Letzteren zählen:
- Teratogene Substanzen: Alkohol, bestimmte Antiepileptika und Antibiotika, Retinoide
- Virusinfektionen: Zytomegalie, Röteln, Varizellen, Herpes simplex, Zika
- Toxoplasmose-Infektion
- Strahlenexposition
- Stoffwechselkrankheiten
- Schwere Mangel- und Fehlernährung
- Hyperthermie
- Adipositas und Diabetes mellitus der Schwangeren
Die Kenntnis des zeitlichen Ablaufs der ZNS-Entwicklung ermöglicht eine zeitliche Einordnung der Entstehung unterschiedlicher Entwicklungsstörungen.
Zeitlicher Ablauf der ZNS-Entwicklung
Nach der Anlage der drei Keimblätter (Gastrulation) beginnt in der 3. Schwangerschaftswoche (SSW) die Neurulation mit der Bildung der Neuralplatte. Diese stülpt sich im Verlauf entlang ihrer zentralen Achse ein und bildet die Neuralrinne mit seitlich gelegenen Neuralwülsten. In der Folge fusionieren die Neuralwülste auf Höhe des 4.-6. Somiten und bilden das Neuralrohr. Der weitere Verschluss des Neuralrohrs folgt sowohl in kraniale als auch in kaudale Richtung bis zum Verschluss der Enden am Ende der 4. SSW. Das Gehirn entsteht aus den oberen zwei Dritteln der Neuralplatte, während aus dem unteren Drittel das Rückenmark entsteht.
Mit Fusion des kranialen Endes des Neuralrohrs (Neuroporus) entwickeln sich in der 4. Woche die drei primären Hirnbläschen:
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- Prosenzephalon (Vorderhirn)
- Mesenzephalon (Mittelhirn)
- Rhombenzephalon (Stammhirn)
In der 5. Woche teilt sich das Vorderhirn in das Telencephalon und Diencephalon, und das Stammhirn trennt sich in das Met- und Myelencephalon, sodass fünf sekundäre Hirnbläschen entstehen. Die Entwicklung der 6-schichtigen Großhirnrinde beginnt im 6. Monat. Neurone entwickeln sich aus den Stammzellen der ventrikulären Zone (VZ) und wandern entlang radiärer Gliazellen bis in die Kortikalplatte (CP), wo sie sich von innen nach außen aufreihen.
Balkenagenesie: Eine spezielle Form der ZNS-Entwicklungsstörung
Eine relativ häufige Störung ist die Balkenagenesie. Wenn sich bei der Entwicklung eines Kindes das so genannte Corpus callosum nicht bildet, fehlt die größte Verbindung zwischen den beiden Gehirnhälften. Das Corpus callosum des Menschen, der verbindende Balken zwischen den Hirnhälften, besteht aus etwa 250 Millionen Nervenfasern. Es dient dem Informationsaustausch sowie der Koordination zwischen den Gehirnhälften, die zum Teil für unterschiedliche Aufgaben zuständig sind. Die Corpus-callosum-Agenesie (oder Balkenagenesie) ist die häufigste angeborene Fehlbildung des Gehirns. In etwa der Hälfte der Fälle gibt es keine zusätzlichen Fehlbildungen oder Symptome wie körperliche oder geistige Behinderungen.
Ursachen der Balkenagenesie
Die Ursachen der Balkenagenesie sind vielfältig und umfassen genetische Faktoren sowie Umwelteinflüsse. Es wird angenommen, dass eine Störung der Entwicklung des Corpus callosum zwischen der 8. und 20. Schwangerschaftswoche auftritt.
Symptome der Balkenagenesie
Das klinische Spektrum der Balkenagenesie ist breit gefächert. Es kann von unauffälligen Befunden bis hin zu tiefgreifenden Entwicklungsstörungen reichen. Einige Betroffene zeigen keine Symptome, während andere unter folgenden Problemen leiden können:
- Entwicklungsverzögerung
- Geistige Behinderung
- Epilepsie
- Motorische Störungen
- Verhaltensauffälligkeiten
- Probleme mit der Koordination und dem Gleichgewicht
- Schwierigkeiten bei der Verarbeitung sensorischer Informationen
Es ist wichtig zu beachten, dass die Symptome stark variieren können und nicht jeder Betroffene alle genannten Probleme aufweist.
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Diagnose der Balkenagenesie
Für eine ätiologische und prognostische Einordnung einer Malformation des ZNS ist neben einer detaillierten Anamnese und klinischen Untersuchung die prä- und postnatale Bildgebung entscheidend. Während pränatal die Ultraschalldiagnostik, oft ergänzt durch fetale Magnetresonanztomografie (MRT), von großer Bedeutung ist, ist postnatal die MRT die Methode der Wahl. Häufig fallen als klinische Zeichen einer Entwicklungsstörung des Gehirns eine Mikrozephalie (Kopfumfang unterhalb der 3. Perzentile) oder Makrozephalie (Kopfumfang oberhalb der 97. Perzentile) auf. Die Diagnose einer Balkenagenesie kann in der Regel durch bildgebende Verfahren wie Ultraschall oder MRT gestellt werden.
- Pränatale Ultraschalldiagnostik: Anlagestörungen des ZNS können mithilfe des Ultraschalls bereits frühzeitig erkannt werden. Die Aussagekraft der Ultraschalldiagnostik nimmt mit steigendem Gestationsalter zu. So können die meisten Malformationen ab dem 2. Trimenon im Ultraschall diagnostiziert werden, kortikale Malformationen in der Regel erst ab dem 3 Trimenon.
- Fetale MRT: Bei bestimmten Fragestellungen liefert die fetale MRT detailliertere Informationen als die Ultraschalldiagnostik, insbesondere im Bereich der hinteren Schädelgrube oder z. B. auch bei der Diagnostik der Corpus-callosum-Agenesie.
- Postnatale MRT: Postnatal stellt die MRT die Methode der Wahl dar.
Für einen Teil der Entwicklungsstörungen des ZNS besteht die Möglichkeit, die zugrunde liegende genetische Ursache mittels Chromosomenanalyse, Array-CGH oder Kandidatengen-Sequenzierung anhand fetalen Gewebes, welches durch Chorionzottenbiopsie oder Amniozentese gewonnen werden kann, zu identifizieren. Postnatal kommt auch der Next-Generation-Sequenzierung in der Routinediagnostik eine zunehmend große Rolle zu.
Differenzialdiagnose
Es ist wichtig, die Balkenagenesie von anderen ZNS-Erkrankungen mit ähnlichen Symptomen abzugrenzen. Dazu gehören unter anderem:
- Holoprosenzephalie: Eine inkomplette oder fehlende Trennung der Großhirnhemisphären.
- Dandy-Walker-Malformation: Eine Fehlbildung des Kleinhirns und des IV. Ventrikels.
- Lissenzephalie: Eine seltene Hirnfehlbildung, bei der die Großhirnrinde glatt ist.
- Schizenzephalie: Eine seltene Hirnfehlbildung, bei der Spalten oder Risse in den Großhirnhemisphären vorhanden sind.
Therapie und Prognose der Balkenagenesie
Die Therapie der Balkenagenesie richtet sich nach den individuellen Symptomen und Bedürfnissen des Kindes. Es gibt keine spezifische Behandlung, die die Fehlbildung selbst behebt. Die Behandlung konzentriert sich auf die Linderung der Symptome und die Förderung der Entwicklung des Kindes. Mögliche Therapieansätze sind:
- Physiotherapie: Zur Verbesserung der motorischen Fähigkeiten und der Koordination.
- Ergotherapie: Zur Förderung der Selbstständigkeit im Alltag.
- Logopädie: Zur Unterstützung der Sprachentwicklung.
- Heilpädagogik: Zur Förderung der kognitiven Entwicklung.
- Medikamentöse Therapie: Zur Behandlung von Epilepsie oder anderen Begleiterkrankungen.
Die Prognose der Balkenagenesie ist sehr unterschiedlich und hängt von der Schwere der Symptome und dem Vorhandensein weiterer Fehlbildungen ab. Einige Betroffene führen ein weitgehend normales Leben, während andere auf umfassende Unterstützung angewiesen sind. Eine frühzeitige Diagnose und eine individuelle Förderung können die Entwicklung des Kindes positiv beeinflussen.
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Forschung zur Balkenagenesie
Forscher der Ruhr-Universität Bochum untersuchen, wie die Gehirnhälften bei Menschen mit Balkenagenesie dennoch miteinander kommunizieren und inwiefern das Fehlen des Balkens die Gehirnorganisation und Informationsverarbeitung beeinflusst. Sie suchen Teilnehmer ab 16 Jahren mit einer isolierten Form der Balkenagenesie für Verhaltens-, Reaktions- und Wahrnehmungstests.
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