Neurodegenerative Erkrankungen stellen eine heterogene Gruppe von Erkrankungen dar, die durch einen fortschreitenden Verlust der Struktur und Funktion des zentralen Nervensystems (ZNS) gekennzeichnet sind. Dieser fortschreitende Abbau führt zum Verlust von Gehirnfunktionen wie Gedächtnis, Bewegung und Wahrnehmung. Da es derzeit keine Möglichkeit gibt, die fortschreitende Degeneration der Neuronen aufzuhalten, gelten diese Krankheiten als unheilbar. Die späte Manifestation klinischer Symptome, oft erst Jahre oder Jahrzehnte nach Krankheitsbeginn, erschwert die Entwicklung von Therapien, die das Fortschreiten der Krankheit verhindern oder die betroffenen Neuronen regenerieren oder ersetzen könnten.
Ursachen und Risikofaktoren
Neurodegenerative Erkrankungen können altersbedingt auftreten, wie bei der Alzheimer-Krankheit (AD) und der Parkinson-Krankheit (PD). Sie können aber auch auf genetischen Mutationen beruhen, die die Funktion der Nervenzellen beeinträchtigen, wie bei der Chorea Huntington, der früh einsetzenden Alzheimer- oder Parkinson-Krankheit und der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS).
Zu den Risikofaktoren, die die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen begünstigen, gehören:
- Alter: Das Alter ist ein wichtiger Risikofaktor, da im alternden Gehirn mehrere Proteinopathien gleichzeitig auftreten können.
- Genetische Veranlagung: Etwa 10 % der ALS-Fälle sind familiär bedingt, während der Großteil sporadisch auftritt. Mutationen im Gen des Amyloid-β-Vorläuferproteins (APP) sind für einen Teil der familiären Alzheimer-Fälle verantwortlich und führen zu einer vermehrten Herstellung der Aβ-Fragmente, die sich zu Plaques zusammenlagern.
- Berufliche Exposition: Frühere epidemiologische Studien lieferten Hinweise darauf, dass einige neurodegenerative Erkrankungen vermehrt bei beruflicher Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern auftreten können. Dies betrifft ALS und Alzheimer-Demenz.
- Weitere Risikofaktoren: Berufliche Exposition gegenüber Schwermetallen wie Blei und Quecksilber sowie Rauchen könnten das Risiko für ALS erhöhen. Auch ein Wohnort in der Nähe von Hochspannungsleitungen wurde diskutiert, allerdings ist die Studienlage hier widersprüchlich.
Gemeinsame Pathologische Prozesse
Trotz der Vielfalt neurodegenerativer Erkrankungen weisen sie eine Reihe von pathologischen Überschneidungen auf, die auf gemeinsame Mechanismen der neuronalen Schädigung hindeuten. Zu diesen Schlüsselprozessen gehören:
- Proteinopathien: Bei den meisten Proteinopathien erhöht eine Veränderung der dreidimensionalen Faltungskonformation die Tendenz eines bestimmten Proteins, an sich selbst zu binden. Die Fehlfaltung des Proteins kann sowohl zu einem Verlust seiner üblichen Funktion als auch zu einem toxischen Funktionsgewinn führen. In dieser aggregierten Form ist das Protein resistent gegen den Abbau. Diese Ablagerungen von unlöslichen Peptiden oder Proteinen sammeln sich mit der Zeit an und werden mit zunehmendem Alter der Neuronen immer toxischer. Beispiele hierfür sind Amyloid- und Tau-Ablagerungen bei Alzheimer, Synuclein bei Parkinson und Huntingtin bei Chorea Huntington.
- Neuroinflammation: Mikroglia, die primären Immunzellen im ZNS, werden bei einer Störung der physiologischen Homöostase aktiviert. Bei neurodegenerativen Erkrankungen scheinen die positiven Auswirkungen der Neuroinflammation reduziert zu sein, und eine übermäßige Entzündung führt stattdessen zum Verlust von Nervenzellen. Die reaktive Mikrogliose, die chronische Aktivierung der Mikroglia, ist ein Kennzeichen mehrerer neurodegenerativer Erkrankungen und wird mit dem Fortschreiten von Alzheimer und Parkinson in Verbindung gebracht.
- Mitochondriale Dysfunktion: Pathologische und physiologische Beweise zeigen mitochondriale Dysfunktion bei allen wichtigen neurodegenerativen Krankheiten. Katalysiert durch Eisen, Kupfer und redoxaktive Spurenmetalle, spielt metallvermittelter oxidativer Stress eine Schlüsselrolle bei mitochondrialer Dysfunktion.
- Fehler in der RNA: Nicht-kodierende RNAs sind verschiedene Klassen von RNA-Molekülen, die nicht in Proteine übersetzt werden. RNA-Fehlern bei menschlichen neurodegenerativen Erkrankungen wurden festgestellt.
- Veränderte Zellsignalübertragung: Auf der Grundlage der Theorie der neurovaskulären Einheit tragen abnormale Zell-Zell-Kommunikation, z. B. gestörter präsynaptischer Input, sowie gestörte intrazelluläre Signalübertragung zur Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen bei. Der Mechanismus dahinter ist noch nicht vollständig geklärt, es wird angenommen, dass eine Fehlfunktion der Astrozyten eine zentrale Rolle spielt.
Beispiele für Neurodegenerative Erkrankungen
Alzheimer-Krankheit (AD)
Die Alzheimer-Krankheit ist die häufigste Form der Demenz und eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, bei der die kognitiven Fähigkeiten über Jahrzehnte abnehmen. Die auffälligsten krankhaften Veränderungen sind Proteinablagerungen im Gehirn (amyloide Plaques), die sich hauptsächlich aus dem Amyloid-β-Peptid und hyperphosphoryliertem Tau-Protein zusammensetzen.
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Symptome:
- Probleme mit dem Kurzzeitgedächtnis
- Schwierigkeiten, Entscheidungen zu treffen, Dinge zu planen und zu organisieren
- Gedächtnisprobleme und Orientierungsschwierigkeiten
Ursachen:
Die Ursachen der Alzheimer-Krankheit sind noch nicht vollständig geklärt. Es kommt zu Veränderungen im Gehirn, wie z.B. die Anhäufung von Amyloid-beta zwischen den Gehirnzellen und die Bildung von Tau-Fibrillen im Inneren der Gehirnzellen.
Parkinson-Krankheit (PD)
Parkinson ist die häufigste Erkrankung des Nervensystems, bei der vor allem Nervenzellen im Gehirn betroffen sind, die Bewegungen kontrollieren.
Symptome:
- Bewegungsstörungen (Steifheit, Verlangsamung, Muskelzittern)
Ursachen:
Betroffen sind vor allem Nervenzellen im Gehirn, die den Botenstoff Dopamin produzieren. Dopamin wird für die Bewegungssteuerung benötigt.
Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)
ALS ist die häufigste Motoneuronenerkrankung bei Erwachsenen mit einem meist schnellen Krankheitsverlauf. Motoneurone sind Nervenzellen, die die Muskulatur steuern. Ihr Absterben führt zu fortschreitenden Lähmungen.
Symptome:
- Muskelschwund oder -schwäche (z.B. in Hand und Unterarm)
- Unwillkürliche Muskelzuckungen
- Sprech- und Schluckstörungen
- Atemprobleme
Ursachen:
Die genaue Ursache von ALS ist noch nicht vollständig verstanden. Es gibt jedoch Hinweise auf eine genetische Veranlagung. Bei ALS kommt es zu einer Degeneration der Motoneurone im Rückenmark und im Gehirn.
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Chorea Huntington
Die Huntington-Krankheit ist eine erbliche neurodegenerative Erkrankung, die durch unwillkürliche Bewegungen (Chorea), kognitive Beeinträchtigungen und psychiatrische Symptome gekennzeichnet ist.
Symptome:
- Unwillkürliche, ausladende Bewegungen
- Kognitive Beeinträchtigungen
- Psychiatrische Symptome
Ursachen:
Die Erkrankung wird durch eine Mutation im Huntingtin-Gen verursacht, die zu einer verlängerten CAG-Sequenz führt.
Diagnose
Die Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen basiert in der Regel auf einer Kombination aus:
- Klinischer Untersuchung: Beurteilung der Symptome und neurologischen Funktionen
- Neurologischen Tests: Z.B. zur Überprüfung von Gedächtnis, Sprache, Bewegung und Koordination
- Bildgebenden Verfahren: MRT, CT oder PET-Scans des Gehirns, um strukturelle Veränderungen oder Ablagerungen zu erkennen
- Bluttests: Zum Ausschluss anderer Ursachen und zur Identifizierung genetischer Marker
- Elektromyographie (EMG): Zur Beurteilung der Funktion der Motoneurone bei ALS
Behandlung
Bisher gibt es keine Heilung für die meisten neurodegenerativen Erkrankungen. Die Behandlung zielt darauf ab, die Symptome zu lindern, das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen und die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern. Zu den Behandlungsansätzen gehören:
- Medikamentöse Therapie:
- Acetylcholinesterase-Hemmer und Memantin zur Behandlung von Alzheimer
- Levodopa und Dopaminagonisten zur Behandlung von Parkinson
- Riluzol zur Verlangsamung des Krankheitsverlaufs bei ALS
- Physiotherapie: Zur Verbesserung der Beweglichkeit und Koordination
- Ergotherapie: Zur Anpassung des Alltags an die Einschränkungen der Erkrankung
- Sprachtherapie: Zur Verbesserung der Sprach- und Schluckfunktion
- Psychotherapie: Zur Bewältigung der psychischen Belastung durch die Erkrankung
- Atemunterstützung: Bei ALS zur Unterstützung der Atmung
- Gentherapie: In der Entwicklung für einige genetisch bedingte neurodegenerative Erkrankungen
Forschung und Perspektiven
Die Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen ist von hoher Relevanz, da das Altern ein wichtiger Auslösefaktor für diese Erkrankungen ist und die Weltbevölkerung immer älter wird. Die biomedizinische Forschung hat Ähnlichkeiten auf subzellulärer Ebene aufgedeckt, darunter atypische Proteinanordnungen und induzierter Zelltod. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien, die auf gemeinsame Mechanismen abzielen und somit bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen wirksam sein könnten.
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Zu den vielversprechenden Forschungsansätzen gehören:
- Entwicklung von Medikamenten, die die Proteinaggregation verhindern oder auflösen
- Entwicklung von Therapien, die die Neuroinflammation reduzieren
- Verbesserung der mitochondrialen Funktion
- Entwicklung von Gentherapien, die die Ursache der Erkrankung beheben
- Früherkennung und Prävention von Risikofaktoren
Der Einfluss von elektromagnetischen Feldern
Ob ein Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern und neurodegenerativen Erkrankungen besteht, wird innerhalb der Wissenschaft seit vielen Jahren untersucht. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) verfolgt hierfür die Studienlage und geht Hinweisen mit eigener Forschung weiter nach.
Frühere epidemiologische Studien lieferten Hinweise, dass einige neurodegenerative Erkrankungen vermehrt auftreten können bei beruflicher Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern. Dies betrifft ALS und Alzheimer-Demenz. Eine Meta-Analyse deutet auf einen Zusammenhang zwischen der beruflichen Exposition mit niederfrequenten Magnetfeldern und neurodegenerativen Erkrankungen hin. Diese Hinweise wurden in einer Metaanalyse teilweise bestätigt. Es wurde ein um ca. zehn Prozent erhöhtes Risiko ermittelt, an ALS oder Alzheimer-Demenz zu erkranken.
Ein Zusammenhang zwischen ALS und einem Wohnort in der Nähe von Hochspannungsleitungen wurde in einer Meta-Analyse nicht gefunden. Eine Schweizer Studie lieferte Hinweise auf ein möglicherweise erhöhtes Risiko an Alzheimer-Demenz zu sterben bei Personen mit einem Wohnort von weniger als 50 Metern Entfernung zu einer Hochspannungsleitung.
Zusammengefasst sind die Ergebnisse der einzelnen Studien für ALS und die Alzheimer-Demenz nicht konsistent. In der Gesamtschau zeigte die Mehrheit der Studien für Berufsgruppen, die im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung wesentlich höheren Magnetfeldexposition ausgesetzt sind, in dieselbe Richtung: Es scheint einen schwachen, aber konsistenten Zusammenhang zwischen der Exposition von niederfrequenten Magnetfeldern und dem Erkrankungsrisiko von ALS sowie Alzheimer-Demenz zu geben. Dieser Zusammenhang ist für ALS insgesamt stärker ausgeprägt als für Alzheimer-Demenz. Für Parkinson und multiple Sklerose wurde kein Zusammenhang mit Magnetfeldern gefunden.
Es bleibt unklar, ob es sich bei den beobachteten Zusammenhängen von niederfrequenten Magnetfeldern und neurodegenerativen Erkrankungen tatsächlich um Ursache-Wirkungsbeziehungen handelt. Ebenso unklar ist, welche Mechanismen zugrunde liegen könnten. Bei ALS und Alzheimer-Demenz spielen Entzündungen, oxidativer Stress und das Immunsystem wichtige Rollen. Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten verfolgen die Hypothese, dass Magnetfelder diese Prozesse begünstigen könnten.
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