Demyelinisierung und Remyelinisierung: Definition, Ursachen und therapeutische Ansätze

Multiple Sklerose (MS) ist eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen, für deren Ursache es bislang keine einheitliche Erklärung gibt. Entscheidend für die Diagnosestellung sind die klinischen Symptome, ergänzt durch die Magnetresonanztomografie (MRT). Hauptkriterium ist die örtliche und zeitliche Dissemination von entzündlichen Manifestationen im ZNS. Eine Liquoruntersuchung zum Nachweis der entzündlichen Genese nachgewiesener multifokaler Störungen ist bei allen unklaren Fällen und bei älteren Patienten erforderlich. Wegen der insbesondere zu Beginn einer MS bestehenden Schwierigkeit, das vielfältige Symptomenbild eindeutig zuzuordnen, und der gleichzeitig bestehenden Notwendigkeit eines frühzeitigen Behandlungsbeginns, hat man sich auf standardisierte diagnostische Kriterien geeinigt, mit denen die Wahrscheinlichkeit der Diagnose als klinisch eindeutig, wahrscheinlich oder möglich eingestuft wird.

Was ist Demyelinisierung? Definition und Grundlagen

Die Demyelinisierung ist ein pathologischer Prozess, der durch den Verlust oder die Beschädigung der Myelinscheide um Nervenzellen im zentralen und peripheren Nervensystem charakterisiert ist. Diese Scheide ist essentiell für die effektive Übertragung elektrischer Signale entlang der Nervenfasern. Wenn die Myelinschicht beeinträchtigt wird, kann dies zu verschiedenen neurologischen Symptomen führen. Zudem spielt die Demyelinisierung eine zentrale Rolle in mehreren neurologischen Erkrankungen, darunter Multiple Sklerose und andere demyelinisierende Krankheiten.

Die Myelinschicht (auch Myelinscheide oder Markscheide genannt) bezeichnet eine lipidreiche Umhüllung der Axone im zentralen (ZNS) und peripheren Nervensystem (PNS). Ihre wesentliche Aufgabe besteht darin, die Leitungsgeschwindigkeit von Nervenimpulsen zu erhöhen, indem sie die axonale Erregungsleitung beschleunigt. Im zentralen Nervensystem wird die Myelinschicht von Oligodendrozyten gebildet. Ein einzelner Oligodendrozyt kann dabei mehrere Axone gleichzeitig myelinisieren.

Die Myelinschicht besteht aus zahlreichen konzentrisch angeordneten Lamellen, die hauptsächlich aus Lipiden (circa 70 bis 80 Prozent) und Proteinen (etwa 20 bis 30 Prozent) zusammengesetzt sind. Zwischen den myelinisierten Segmenten befinden sich die sogenannten Ranvier-Schnürringe. Diese Unterbrechungen der Myelinschicht sind essenziell für die saltatorische Erregungsleitung, da hier die Ionenkanäle konzentriert sind.

Im PNS übernehmen Schwann-Zellen die Bildung der Myelinschicht. Im Gegensatz zu den Oligodendrozyten des ZNS myelinisiert jede Schwann-Zelle jeweils nur ein Axon. Während des Myelinisierungsprozesses wickelt sich die Schwann-Zelle mehrfach um das Axon und bildet so eine Myelinschicht aus konzentrischen Membranlamellen. Auch im PNS findet sich die segmentale Struktur mit Internodien (myelinisierte Abschnitte) und Ranvier-Schnürringen.

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Funktion der Myelinscheide

Die Myelinscheide ermöglicht eine schnelle Signalweiterleitung. Wenn die Myelinschicht beschädigt wird, kann dies zu einer Verzögerung oder Unterbrechung der Nervenimpulse führen und somit verschiedene neurologische Symptome hervorrufen, wie z.B. Muskelschwäche und Gleichgewichtsstörungen.

Ursachen der Demyelinisierung

Es gibt verschiedene Ursachen für die Demyelinisierung. Die Kenntnis der Ursachen kann helfen, die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und mögliche Behandlungsansätze zu identifizieren. Zu den häufigsten zählen:

• Autoimmunerkrankungen: Eine der häufigsten Ursachen für Demyelinisierung. Krankheiten wie die Multiple Sklerose entstehen, wenn das Immunsystem fälschlicherweise das Myelin angreift. Als Autoimmunerkrankung richtet sich das Immunsystem fehlgeleitet gegen Strukturen des zentralen Nervensystems, insbesondere gegen die Myelinscheiden der Nervenfasern. Dabei sind sowohl T- als auch B-Zellen beteiligt, ebenso wie lösliche Mediatoren wie Zytokine und Antikörper. Diese immunvermittelte Entzündungsreaktion verursacht fokale Läsionen in weißer und grauer Substanz und kann langfristig zu strukturellen und funktionellen Schäden führen.
• Infektionen: Virale und bakterielle Infektionen können das Myelin direkt oder indirekt durch Immunantworten schädigen. Ein gutes Beispiel für eine durch Infektion ausgelöste Demyelinisierung ist das Guillain-Barré-Syndrom, wo nach einer viralen oder bakteriellen Infektion das Immunsystem Nerven im peripheren System angreift.
• Genetische Faktoren: Bestimmte genetische Anomalien können die Integrität der Myelinscheide beeinträchtigen und so zu demyelinisierenden Erkrankungen führen. Genetisch bedingte Erkrankungen wie die Leukodystrophien oder die Charcot-Marie-Tooth-Krankheit führen ebenfalls zur Schädigung der Myelinschicht.
• Toxine: Exposition gegenüber giftigen Substanzen, einschließlich Schwermetallen und bestimmten Chemikalien, kann zu Schädigungen des Myelins führen.
• Umweltfaktoren und Lebensstil: Besonders in städtischen Gebieten wird der Einfluss von Luftverschmutzung und Stress auf das Nervensystem untersucht. Die Analyse genetischer Prädispositionen zeigt, dass die Kombination von genetischen Auffälligkeiten und umweltbedingten Auslösern das Demyelinisierungsrisiko erhöhen kann. Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, personalisierte Therapieansätze zu entwickeln, die besser auf die individuellen Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten sind.

Demyelinisierende Erkrankungen: Beispiele und klinische Bedeutung

Demyelinisierende Erkrankungen sind eine Gruppe von Krankheiten, die durch den Verlust der Myelinscheide in Nervenbahnen des zentralen oder peripheren Nervensystems gekennzeichnet sind. Diese Erkrankungen können sowohl genetisch bedingt als auch durch Umweltfaktoren ausgelöst werden.

• Multiple Sklerose (MS): Eine chronische Erkrankung, bei der das Immunsystem die Myelinscheide der Nervenfasern angreift. Typische Symptome sind Sehstörungen, Taubheitsgefühl und Gleichgewichtsstörungen. Bei der Multiple Sklerose sind die Symptome variabel und können von mild bis schwer variieren. Ein Beispiel wäre eine junge Patientin, die mit unspezifischen Beschwerden wie Müdigkeit und gelegentlichen Sehproblemen in die Klinik kommt, was sich später als Symptome der Multiplen Sklerose herausstellt. Die multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), bei der es infolge fehlgesteuerter Autoimmunprozesse zu einer Schädigung von Nervenfasern und ihrer Myelinscheiden kommt. Das klinische Erscheinungsbild ist variabel: Die Erkrankung kann schubweise verlaufen oder von Beginn an kontinuierlich fortschreiten. Die pathogenetischen Mechanismen unterscheiden sich daher je nach Verlaufsform und Erkrankungsstadium.
• Neuromyelitis optica (NMO): Betroffen sind vor allem die Nerven des Rückenmarks und der Augen, was zu schweren Sehstörungen und Lähmungen führt. Bei NMOSD greift das Immunsystem gezielt das Aquaporin-4-Protein in Astrozyten an, was zu einer sekundären Demyelinisierung führt. Die Symptome reichen von einem teilweisen oder vollständigen Sehverlust bis hin zu einer Querschnittslähmung.
• Chronisch entzündliche demyelinisierende Polyneuropathie (CIDP): Diese Erkrankung betrifft die peripheren Nerven und führt zu Muskelschwäche und Verlust der Sensibilität.
• Guillain-Barré-Syndrom (GBS): GBS ist eine akute, entzündliche demyelinisierende Polyneuropathie des peripheren Nervensystems. Die Erkrankung beginnt oft mit einer aufsteigenden, symmetrischen Muskelschwäche in den Beinen, die sich innerhalb kurzer Zeit auf Arme und Gesicht ausweiten kann. Betroffene klagen zudem über Sensibilitätsstörungen.

Demyelinisierende Polyneuropathie

Demyelinisierende Polyneuropathie ist eine Erkrankung, die hauptsächlich die peripheren Nerven betrifft. Sie ist häufig durch chronische oder akute Muskelschwäche und sensorische Störungen gekennzeichnet. Symptome beginnen oft in den Beinen, können sich aber auf Arme und Hände ausbreiten.

Symptome der Demyelinisierung

Die Demyelinisierung im zentralen Nervensystem führt zu einer beeinträchtigten Signalübertragung zwischen Nervenzellen, was neurologische Symptome wie Muskelschwäche, Koordinationsstörungen und sensorische Veränderungen verursachen kann. Typische Symptome einer Demyelinisierung sind:

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• Sehstörungen
• Muskelschwäche
• Taubheitsgefühle
• Gleichgewichtsstörungen
• Koordinationsprobleme
• Kognitive Beeinträchtigungen
• Extreme Müdigkeit
• Motorische Störungen

Diagnose der Demyelinisierung

Eine Demyelinisierung wird meist durch neurologische Untersuchungen, Magnetresonanztomographie (MRT) zur Erkennung von Läsionen im zentralen Nervensystem und durch Nervenleitungsstudien diagnostiziert.

MRT-Befunde bei MS

In den diagnostischen Kriterien, wie sie von McDonald et al. (2001) und in der revidierten Fassung (Polman et al. 2005, 2011) vorgeschlagen wurden, stehen die MRT-Befunde insbesondere hinsichtlich der zeitlichen und örtlichen Dissemination im Vordergrund. Sie ermöglichen zu einem frühen Zeitpunkt die Diagnosestellung und damit einen frühzeitigen Therapiebeginn und werden auch in klinischen Studien als Einschlusskriterium genutzt. In der Revision von 2017 wird dem Liquorbefund wieder ein gewisser Stellenwert eingeräumt (Tab. 1). Die McDonald-Kriterien werden aber auch kritisch gesehen aufgrund ihrer starken Fokussierung auf die MRT-Diagnostik und der damit verbundenen Möglichkeit von Fehldiagnosen (Solomon et al. 2016).

Mit konventionellen radiologischen Methoden (Hirnszintigrafie, Myelografie) hat man früher lediglich eine Ausschlussdiagnostik betreiben können. Die MRT hat bei der MS eine große Bedeutung in der Diagnostik und Verlaufsbeobachtung erlangt. Die hohe Sensitivität der konventionellen, in der klinischen Routine eingesetzten MRT trägt mit dem Nachweis hyperintenser Läsionen in der T2-gewichteten Untersuchung entscheidend zur Diagnose bei. Der Nachweis subklinischer Aktivität in der MRT kann die klinische Sicherung eines zweiten Schubes ersetzen und erlaubt schon früher als bisher die Diagnose einer MS. Das Erkennen und die zuverlässige Zuordnung von neuen und älteren Läsionen in MRT-Verlaufsuntersuchungen bilden die Grundlage der neuen Diagnosekriterien (Hagens et al. 2016). Aus der gestiegenen Bedeutung von Verlaufsuntersuchungen ergibt sich die Notwendigkeit von optimal vergleichbaren, standardisierten MRT-Untersuchungen, die möglichst unabhängig vom Gerät und anderen Faktoren angewandt werden können (Sailer et al. 2016).

Darüber hinaus hat die MRT einen bedeutenden Beitrag zum Verständnis der pathophysiologischen Vorgänge der MS geleistet. Sie bietet das erste Verfahren, Läsionen im Bereich des ZNS sichtbar zu machen und liefert aktuelle Evidenz für die Dissemination von Läsionen. In den T2-gewichteten Aufnahmen stellt sich das Mark mit geringer Intensität dunkel dar. Das Signal wird durch das Relaxationsverhalten von Wassermolekülen verursacht, die durch die Nähe und Interaktion mit Markscheidenproteinen beeinflusst werden. Entsprechend der Architektur des Myelins mit den Myelinlamellen wird Wasser sehr effektiv in Kompartimenten gebunden. In MS-Plaques, in denen das Myelin zerfällt, wird Wasser aus diesen Kompartimenten befreit. Freies Wasser hat eine längere Relaxationszeit und ist insofern für ein verstärktes Signal in den T2-gewichteten Abbildungen verantwortlich. Dieses Phänomen machen sich die neueren MR-Techniken wie Diffusion-Tensor-Weighted Imaging zunutze, um die Integrität von Bahnsystemen (Fiber tracking) zu detektieren (Gracien et al. 2010). Zusätzlich zur Demyelinisierung treten ödematöse, gliotische oder entzündliche Veränderungen auf, die in gleicher Weise das Signal in den T2-gewichteten Bildern verstärken können. Dadurch wird das MRT zwar sehr sensitiv und stellt selbst geringe Veränderungen gut dar, es ist aber nicht spezifisch für Läsionen einer MS. Die T1-betonten Aufnahmen zeigen insbesondere bei älteren MS-Plaques scharf berandete Signalminderungen als Ausdruck der Sklerosierung. Die Nachweisbarkeit insbesondere kleiner Herde lässt sich durch Anwendung von Messsequenzen mit Fettunterdrückung weiter optimieren. Mit der sog. FLAIR(„fluid attenuate inversion recovery“)-Technik lässt sich der Kontrast von Entmarkungsherden gegenüber normalem Mark erhöhen. Eine weitere Kontrastverstärkung, die v. a. der Differenzierung alter und frischer aktiver demyelinisierender Herde dient, bietet die intravenöse Gabe paramagnetischer Kontrastmittel (Gadolinium-DTPA). Areale mit gestörter Blut-Hirn-Schranke stellen sich als Kennzeichen einer floriden Entzündung kontrastangehoben dar, frische Herde homogen und reaktivierte ältere Herde randständig betont. Manchmal lassen sich Kontrastmittelanreicherungen erst nach Erhöhung der Kontrastmitteldosis (z. B. durch Verdreifachung) im sog. Spätscan („delayed scan“) nachweisen. Unter normalen Bedingungen zeigen sich kontrastangehobene frische Läsionen für 3-5 Wochen. In dieser Zeit werden sie zunächst größer, schrumpfen danach wieder und werden kleiner. Nicht alle frischen Herde nehmen Gadolinium-DTPA auf. Entzündliche Läsionen können sich als hypointense Herde, sog. „black holes“ auch in den T1-gewichteten Sequenzen darstellen. Das Ausmaß dieser Hypointensität scheint der Gewebezerstörung sowie dem Verlust von Axonen zu entsprechen. Dementsprechend wird ihnen auch eine fehlende Remission und eine schlechtere Prognose zugeschrieben. Manchmal können sie auch in den Untersuchungen ohne Kontrastmittel einen primär hyperintensen Randsaum aufweisen, der sich nach Kontrastmittelgabe dann nicht verstärkt. Zu beachten ist, dass die Aussagekraft der kontrastmittelgestützten Untersuchung durch die Gabe von Methylprednisolon zur Schubbehandlung (bereits nach einmaliger Gabe) aufgehoben bzw. Herdförmige Signalhyperintensitäten in der weißen Substanz werden besonders ventrikelnah gefunden und hier wiederum in Höhe der Vorder- und Hinterhörner. Wie bereits aus den histopathologischen Untersuchungen bekannt, orientieren sich die periventrikulären Entmarkungszonen entsprechend der besond…

Behandlung der Demyelinisierung

Zu den Behandlungsmöglichkeiten bei einer Demyelinisierung gehören:

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• Immuntherapien: Kortikosteroide zur akuten Entzündungshemmung.
• Plasmapherese: Bei schwereren Fällen.
• Krankheitsmodifizierende Therapien: Z.B. Interferone zur Verlangsamung des Fortschreitens.
• Nicht-medikamentöse Therapie: Ein gesunder Lebensstil kann den Verlauf der Multiplen Sklerose (MS) günstig beeinflussen und sollte integraler Bestandteil jeder Therapie sein. Regelmäßige Bewegung verbessert nicht nur Fitness und Mobilität, sondern wirkt sich auch positiv auf Komorbiditäten wie Adipositas, Bluthochdruck oder Diabetes aus. Ergänzend dazu spielt eine ausgewogene Ernährung eine wichtige Rolle. Sie unterstützt das Mikrobiom, wirkt präventiv gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und kann helfen, Übergewicht zu reduzieren. Mikronährstoffmängel - insbesondere ein Vitamin-D-Mangel - sollten erkannt und gezielt ausgeglichen werden, wobei von Ultra-Hochdosistherapien abzuraten ist. Ebenso bedeutsam ist die psychische Gesundheit: Stress, depressive Symptome oder traumatische Erfahrungen können den Verlauf ungünstig beeinflussen - frühe psychologische Unterstützung, Achtsamkeitstechniken oder digitale Angebote können helfen. Schließlich ist ein Rauchstopp essenziell, da aktives und passives Rauchen nachweislich die Krankheitsprogression fördert; ein bewusster Umgang mit Alkohol wird ebenfalls empfohlen.

Immuntherapie bei MS

Ziel moderner MS-Therapie ist es, die Krankheitsaktivität zu reduzieren, das Fortschreiten der Behinderung zu verlangsamen und die Lebensqualität zu erhalten. Die Wahl der passenden Immuntherapie erfolgt individuell anhand des Erkrankungsverlaufs und potenzieller Risiken. Die zugelassenen Medikamente werden in drei Wirksamkeitskategorien unterteilt. Die Therapiewahl hängt dabei nicht nur von der Wirksamkeit, sondern auch von der individuellen Krankheitsdynamik, Komorbiditäten, Lebensumständen und Therapiezielen ab.

Remyelinisierung: Ein Hoffnungsschimmer

Die Myelinschicht verfügt grundsätzlich über eine gewisse Regenerationsfähigkeit. Im zentralen Nervensystem (ZNS) sind es Oligodendrozyten-Vorläuferzellen (OPCs), die sich zu reifen Oligodendrozyten differenzieren und neue Myelinschichten um geschädigte Axone bilden können. Jedoch ist die Fähigkeit zur Remyelinisierung bei chronischen demyelinisierenden Erkrankungen wie der Multiplen Sklerose oft eingeschränkt.

Mehrere Faktoren spielen eine Rolle bei der Regeneration der Myelinschicht. Dazu zählen Wachstumsfaktoren, die Aktivierung von OPCs und die Kontrolle entzündlicher Prozesse. Auch die Mikroglia, die Immunzellen des ZNS, können die Remyelinisierung sowohl fördern als auch hemmen.

Therapieansätze zur Förderung der Remyelinisierung

• Stammzelltherapie: Durch die Transplantation von neuralen Stammzellen oder OPCs sollen geschädigte Myelinschichten wiederhergestellt werden.
• Pharmakologische Ansätze: Substanzen wie Clemastin, ein Antihistaminikum, haben in Studien eine stimulierende Wirkung auf die Remyelinisierung gezeigt.

Ernährung und Myelinbildung

Die Bildung und Erhaltung der Myelinschicht sind auf bestimmte Nährstoffe angewiesen. Omega-3-Fettsäuren unterstützen die Struktur der Myelinmembran, während Vitamin B12 an der Synthese von Myelin beteiligt ist. Ein Mangel an diesen Nährstoffen kann die Myelinisierung beeinträchtigen und das Risiko für neurologische Erkrankungen erhöhen.

Forschungsperspektiven

Die Forschung zu den Ursachen der Demyelinisierung untersucht auch die Rolle von Umweltfaktoren und Lebensstil. Besonders in städtischen Gebieten wird der Einfluss von Luftverschmutzung und Stress auf das Nervensystem untersucht. Die Analyse genetischer Prädispositionen zeigt, dass die Kombination von genetischen Auffälligkeiten und umweltbedingten Auslösern das Demyelinisierungsrisiko erhöhen kann. Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, personalisierte Therapieansätze zu entwickeln, die besser auf die individuellen Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten sind.

Ein vertiefter Einblick zeigt, dass Demyelinisierung komplexe Wechselwirkungen zwischen genetischen Prädispositionen und Umweltauslösern umfasst. Zu den Umweltfaktoren, die untersucht werden, gehören Ernährung, Lebensstil und Exposition gegenüber Viren. Führende Forschung beschäftigt sich mit der Rolle der sogenannten Oligodendrozyten, spezialisierten Zellen, die fähig sind, Myelinscheiden zu bilden. Hochmoderne Therapiemethoden arbeiten daran, diese Zellen zu stimulieren, um beschädigtes Gewebe zu reparieren und die Nervensignale zu verbessern.

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