Die Parkinson-Krankheit, auch bekannt als Schüttellähmung oder Morbus Parkinson, ist eine fortschreitende neurologische Erkrankung, die vor allem ältere Menschen betrifft. Sie ist gekennzeichnet durch den Verlust von Nervenzellen im Gehirn, insbesondere in der Substantia nigra, einem Bereich, der für die Produktion des Botenstoffs Dopamin verantwortlich ist. Dieser Dopaminmangel führt zu den typischen Symptomen wie Zittern, Muskelsteifheit, verlangsamten Bewegungen und Gleichgewichtsstörungen.
Früherkennung durch Riechvermögen: Der Fall Joy Milne
Ein besonders faszinierender Aspekt der Parkinson-Forschung ist die Entdeckung, dass die Krankheit möglicherweise schon in einem sehr frühen Stadium erkannt werden kann, noch bevor die typischen motorischen Symptome auftreten. Ausgangspunkt dieser Forschung war eine Krankenschwester aus Perth, Joy Milne. Wie das britische Nachrichtenportal BBC berichtet, besitzt sie die außergewöhnliche Fähigkeit, mit hoher Treffsicherheit zu riechen, ob ein Mensch an Parkinson erkrankt ist. Joy Milne überraschte selbst Ärzte mit dieser Fähigkeit, die sich auch unter wissenschaftlichen Bedingungen an der Universität von Edinburgh verifizieren ließ. Dazu wurden ihr 12 T-Shirts gereicht, die von sechs Parkinson-Patienten und sechs weiteren Probanden getragen worden waren. Wissenschaftler der Universität von Edinburgh und der Universität von Manchester nahmen sich dieses Phänomens daraufhin genauer an. Sie identifizierten eine Gruppe von zehn charakteristischen Molekülen in der Haut von Parkinsonpatienten, die offenbar für den von Joy Milne wahrgenommenen ungewöhnliche, moschusartige Geruch sorgen. Auf ihren Ergebnissen bauen sie nun die Hoffnung auf, einen ersten Frühtest auf Parkinson entwickeln zu können.
Polymedikation im Alter und Parkinson: Was ist zu beachten?
Eine Polymedikation im höheren Lebensalter ist keine Seltenheit. Eine Krankheit, bei der Betroffene bestimmte Medikamente meiden sollten, ist Parkinson. Sie ist auf einen Untergang dopaminerger Neurone zurückzuführen. Vor diesem Hintergrund sind die meisten Antipsychotika bei Morbus Parkinson kontraindiziert. Antipsychotika bewirken extrapyramidal-motorische Nebenwirkungen wie Dyskinesien, die verzögert auftreten und zum Teil irreversibel sein können. Eine Ausnahme in dieser Arzneimittelgruppe ist das atypische Antipsychotikum Clozapin, das aufgrund einer schwachen D2-Rezeptoraffinität keine extrapyramidal-motorischen Störungen herbeiführt.
Alzheimer und Parkinson: Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Eine weitere Erkrankung des höheren Lebensalters ist Morbus Alzheimer, die häufigste Form der Demenz. Wie Morbus Parkinson gehört diese Krankheit zu den degenerativen Erkrankungen, weshalb die Hirnatrophie ein gemeinsames Merkmal aller Alzheimer-Patienten ist. Die Ätiologie des Neuronen-Untergangs ist bis heute ungeklärt. Unter den unterschiedlichen Hypothesen dominiert die Annahme einer Neurodegeneration infolge von toxischen Proteinablagerungen. Bei der Alzheimer-Demenz gehen cholinerge Nervenzellen zugrunde. Anticholinerg wirkende Medikamente können demzufolge das Demenzrisiko erhöhen. Die Gruppe anticholinerg wirkender Medikamente ist groß: Sie reicht von Antipsychotika und trizyklischen Antidepressiva über Mydriatika wie Atropin und Scopolamin bis hin zu H1-Antihistaminika.
Risikofaktoren im Alter: Interaktionen mit Medikamenten
Die Magenschleimhaut im höheren Alter ist dadurch gekennzeichnet, dass sie schlechter durchblutet ist und ihre Schutzfunktion abnimmt. Durch die Einnahme von nicht steroidalen Antirheumatika (NSAR) nimmt die schützende Funktion der Magenschleimhaut weiter ab: Infolge der COX-1-Hemmung werden weniger Prostaglandine gebildet, die eine Verringerung der Magensäure-Produktion sowie eine verstärkte Bildung von Magenschleim bewirken. Durch das Fehlen der schützenden Faktoren erhöht sich im Rahmen einer NSAR-Therapie das Risiko für Erosionen und Ulzera der Schleimhäute im Bereich des Magens und des Duodenums. Eine kurz andauernde NSAR-Therapie - also maximal sieben Tage - ist beim Gesunden in der Regel unproblematisch. Erst bei längerfristiger Therapie und höheren Dosierung steigt das Risiko von ulzerierenden Gewebedefekten im oberen Teil des Gastrointestinaltrakts. Vor allem eine Polymedikation mit Antikoagulanzien, Thrombozytenaggregationshemmern und Bisphosphonaten ist ungünstig. Die nicht selten gewählte Kombination von NSAR und Glucocorticoiden kann das Ulkusrisiko um bis zu 15-fach erhöhen.
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Corticoide sollten gleich bei zwei häufig im Alter vorkommenden Erkrankungen mit Vorsicht eingesetzt werden: Diabetes und Osteoporose. Bei Osteoporose handelt es sich um eine systemische Skeletterkrankung, die unter anderem durch die Estrogenabnahme in den Wechseljahren begünstigt wird. Eine iatrogene Osteoporose entsteht durch eine längere Therapie mit Glucocorticoiden. Eine verminderte Vitamin-D-Produktion, begleitet von einer verringerten Calciumresorption aus dem Darm und eine gesteigerte Ausscheidung über die Nieren, mündet in eine Hypocalciämie. Zusätzlich kommt es zur direkten Hemmung der Osteoblasten-Aktivität, wodurch die Produktion der Knochengrundsubstanz signifikant verhindert wird.
Diabetes ist eine Stoffwechselerkrankung, die durch erhöhte Blutzuckerspiegel charakterisiert ist. Auch hier ist eine Dauermedikation mit Glucocorticoiden kritisch zu betrachten, denn sie wirken über eine Steigerung der Gluconeogenese und vermehrte Glucosefreisetzung diabetogen.
Sturzrisiko bei Parkinson: Ein ernstes Problem
Stürze im Alter können zu schwerwiegenden Verletzungen führen. Besonders gefürchtet sind dabei Oberschenkelhalsfrakturen. Sie führen zu starken Schmerzen, einer eingeschränkten Immobilität und haben eine Letalitätsrate von bis zu 25 Prozent. Die Wirkung von Benzodiazepinen basiert auf der allosterischen Modulation am GABAA-Rezeptor. Dadurch nimmt die Öffnungswahrscheinlichkeit des Chlorid-Kanals zu, es kommt zur Hyperpolarisation und die Erregbarkeit sinkt. Dadurch wirken Benzodiazepine anxiolytisch und antikonvulsiv, aber auch sedierend, hypnotisch und muskelrelaxierend. In der Folge steigt die Sturzgefahr. Auch Antihypertensiva und Diuretika können Stürze infolge einer orthostatischen Dysregulation begünstigen.
Stürze sind häufige Phänomene des idiopathischen Parkinsonsyndroms (IPS). Um die folgenschweren Stürze bei geriatrischen IPS-Patienten reduzieren zu können, ist die Kenntnis über Sturzprädiktoren und Risikofaktoren essenziell. Ziel dieser Arbeit war es Unterschiede hinsichtlich klinischer und motorischer Parameter von Stürzenden im Vergleich zu Nicht-Stürzenden zu explorieren und geeignete Sturzprädiktoren zu bestimmen. Bei 40 Parkinsonpatienten > 70 Jahre wurden klinische Parameter zur Bestimung der Kankheitsschwere (Hoehn & Yahr Stadium, MDS-UPDRS, NMS-Quest), des Sturzrisikos (FRQ) und geriatrischer Komorbiditäten Depression (BDI), Kognitionsminderung (MoCA, MMST) und Mangelernähung (MNA, BMI, Serumalbumin) sowie Umstände von etwaigen Stürzen mittels semistrukturiertem Interviews erfasst. Zusätzlich wurden über am Körper platzierder Initialsensoren Bewegungsmuster während des Timed-up-and-go-Test, 30-Second-Sit-to-Stand-Test, modifizierten Romberg-Tests und einer Ganganalyse über 50 Schritte erfasst. Innerhalb der letzten 6 Monate stürzten 19 Proabnden (47,5%). Diese Gruppen der Stürzenden war klinisch signifikant gekennzeichnet durch eine höhere Krankheitsschwere und eine erhöhtes Sturzrisiko. Ebenfalls wiesen die Stürzenden eine größere Auslenkung im Romberg, mehr Zeit für Timed-up-and-go-Test, eine niedrigere Gehgeschwindigkeit sowie langsamere, kürzere und flachere Schritte auf. Beide Gruppen unterschieden sich nicht hinsichtlich des Alters, der Anzahl der chronischen Erkrankungen oder der geriatrischen Komorbiditäten. Signifikante Prädiktoren für das Auftreten von Stürzen waren NMS-Quest, Auslenkung im Romberg-Test, der Timed-up-and-go-Test und die Gehgeschwindigkeit.
Stammzellentherapie: Ein Hoffnungsschimmer für Parkinson-Patienten
Als erster Parkinsonpatient in der Geschichte hat ein 50-jähriger Mann in Japan neue Nervenzellen aus sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen, kurz iPS-Zellen, ins Gehirn implantiert bekommen. Wie das Wissenschaftsmagazin Nature aktuell auf seiner Webseite berichtet, fand die Operation bereits im Oktober am Kyoto University Hospital statt. Dabei wurden 2,4 Millionen der neuen Zellen übertragen. Entwickelt worden war die Therapie am Kyotoer Center for iPS-Cell Research and Application (CiRA). Das verpflanzte Gewebe soll abgestorbene Neuronen ersetzen, die für die Produktion des Botenstoffs Dopamin verantwortlich sind.
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Es ist einer der ersten Versuche, schwere Erkrankungen mit aus Stammzellen entwickeltem Gewebe zu behandeln. iPS-Zellen sind dabei eine noch junge Errungenschaft der Stammzellforschung, erst vor gut zehn Jahren hat der Japanaer Shinya Yamanaka gezeigt, dass sich normale Körperzellen des Menschen, zum Beispiel aus der Haut, direkt in einen embryonalen Zustand zurückversetzen und bei Bedarf zu beliebigen Geweben entwickeln lassen. Zuvor war dies nur mit embryonalen Stammzellen aus überzähligen menschlichen Embryonen möglich gewesen, die aufgrund ihres Ursprungs jedoch bis heute ethisch heftig umstritten sind.
Die iPS-Zellen lösten das ethische Problem und erzeugten eine neue Welle der Euphorie, insbesondere in Japan. 2010 wurde das CiRA gegründet, 2012 wurde sein Direktor Yamanaka für die Entdeckung der iPS-Zellen mit dem Medizinnobelpreis ausgezeichnet. Zwei Jahre später bekam eine Frau mit Makuladegeneration, einer Netzhauterkrankung, ein aus ihren eigenen Zellen entwickeltes Pigmentgewebe ins Auge eingepflanzt. 2017 erhielt ein zweiter Patient Pigmentgewebe, dieses Mal aber aus den iPS-Zellen eines Spenders.
Auch für den Parkinsonpatienten wurden gespendete iPS-Zellen verwendet. Sie sind zwar genetisch nicht exakt passend für den Empfänger, doch die Ärzte sparen so Zeit: Für patienteneigene iPS-Zellen müssen Körperzellen erst reprogrammiert und gründlich im Labor untersucht und kultiviert werden, bevor man neues Gewebe aus ihnen gewinnen kann. Japan baut deshalb eine Biobank mit rund 140 fertigen iPS-Zelllinien auf, sie soll regenerative Therapien für fast die gesamte, stark alternde Bevölkerung ermöglichen.
Dabei steht seit Beginn der iPS-Forschung auch die Parkinson-Krankheit im Mittelpunkt. In Gehirn der Patienten gehen Dopamin-produzierende Neurone unter, schon früh kommt es zu neurologischen Ausfallerscheinungen wie dem Verlust des Riechsinns. Später ist die gesamte Motorik betroffen. Obwohl Parkinson mit einer Vorstufe des Botenstoffs, Levodopa, behandelt werden kann, ist die Krankheit nicht heilbar. Biomediziner hoffen deshalb, dass Stammzellen die verlorenen Neurone im Gehirn ersetzen können. In Versuchen an Affen linderte eine solche Therapie tatsächlich die Symptome.
Ob die übertragenen Zellen jedoch auch im Menschen tun, was man sich von ihnen erhofft, nämlich zu intakten Neuronen heranreifen und Dopamin produzieren - das bleibt vorsichtig abzuwarten. Für die aktuelle Studie werden noch fünf weitere Patienten mit iPS-Zellen behandelt.
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Ernährung bei Parkinson: Mehr als nur Prävention
Am Beispiel Parkinson zeigt sich, dass Ernährung nicht nur präventiv förderlich ist, sondern auch die Wirkung von Medikamenten und den Krankheitsverlauf beeinflusst. Bei Parkinson beeinflusst beispielsweise was, wann und wie viel man isst, die Wirkung des Medikaments L-Dopa. Viele Parkinson-Patientinnen und -Patienten leiden auch unter Verstopfung. Prof. Ceballos-Baumann erklärt, welche Ernährung bei Parkinson sinnvoll ist, welche Wechselwirkungen es zwischen Medikamenten und der Ernährung gibt oder wie er bei Schluckstörungen und anderen Problemen in der Parkinson-Therapie vorgeht.
Michael J. Fox: Ein Leben mit Parkinson
Seit 1991 leidet Michael J. Fox an der Schüttellähmung Parkinson. Der einstige "Zurück in die Zukunft"-Star hat nun eine neue Autobiographie geschrieben und berichtet erstmals über einen schweren Sturz im Jahr 2018. "Ich rutschte in der Küche aus und brach mir den Arm", so Michael J. Fox und weiter: "Also befand ich mich neben dem Telefon und wartete darauf, dass der Krankenwagen kam." Während er mit einem "zerschmetterten Arm" auf dem Boden liegt, denkt er: "Das war mein Tiefpunkt."
Nach diesem Erlebnis stellte er seine stets positive Lebenseinstellung infrage. Aufbauen konnte ihn schließlich die Erinnerung an die Worte seines Schwiegervaters, der ihm zu sagen pflegte: "Es wird besser. Das Letzte, was dir verloren geht, ist die Zukunft." Der Vater seiner langjährigen Frau, die Schauspielerin Tracy Pollan, habe "jeden Tag voller Dankbarkeit" gelebt. Dies habe auch Michael J. Fox darin bestärkt, "seinen Optimismus aufrechtzuerhalten".
Epigenetik: Das Zusammenspiel von Genen und Umwelt
„Wie jedes andere Lebewesen trägt der Mensch ein einmaliges und unverwechselbares Ensemble von Erbanlagen in sich, die DNA“, erklärt Prof. Outeiro. „Umwelteinflüsse wie Stress, bestimmte Chemikalien oder die Ernährung können unsere DNA zwar nicht verändern, regulieren aber durch das Anhängen oder Entfernen bestimmter Moleküle die Aktivität unserer Gene. Sogenannte epigenetische Prozesse in den Zellen haben einen Einfluss darauf, ob die Information in unseren Zellen korrekt abgelesen werden kann. Wird dieser Prozess durch externe Faktoren gestört, kann es zu folgenschweren ‚Ablesefehlern‘ kommen. Das Forschungsgebiet der Epigenetik beschäftigt sich mit dem komplexen Zusammenspiel zwischen Genen und Umwelt, das am Ausbruch dieser Krankheiten beteiligt ist.
Tierversuche in der Parkinson-Forschung: Ethische Aspekte
Prof. Outeiro und sein Team benötigen dringend Ihre Hilfe! Wir stehen dabei in einem Konflikt zwischen zwei miteinander unverträglichen ethischen Verpflichtungen: Auf der einen Seite nach Wegen zu suchen, um Krankheiten behandelbar zu machen und damit menschliches Leid zu lindern, und auf der anderen Seite das Leben von Tieren zu schützen. Es ist unbestritten wichtig zu untersuchen, welcher Schaden und welches Leid Tieren in der Grundlagenforschung zugefügt werden. Die Hoffnung und Annahme ist jedoch, dass die im Experiment erzielten Erkenntnisse dazu dienen werden, die Ursachen von Krankheiten von Tier und Mensch besser zu verstehen und wirksame Heilverfahren zu entwickeln. Auf die Erkenntnisse verzichten zu wollen, die sich durch Untersuchungen an Tieren gewinnen lassen, bedeutet den vorsätzlichen Verzicht darauf, Menschen helfen zu wollen, die an noch nicht behandelbaren Erkrankungen leiden.
Oft wird behauptet, die an Tieren gewonnenen Erkenntnisse seien auf den Menschen nicht übertragbar. Diese Behauptung ist schlichtweg falsch. Die biologischen Prozesse im Organismus von Tieren und Menschen sind im Gegenteil außerordentlich ähnlich, da sie von gemeinsamen Vorfahren abstammen und die Natur bei der Entwicklung von Mechanismen außerordentlich konservativ ist. Am besten lässt sich das daran erkennen, dass praktisch alle Methoden der Humanmedizin dieselben sind wie die, die in der Veterinärmedizin angewandt werden.
Fragestellungen in der Hirnforschung, die sich mit Problemen der Wiederherstellung von Funktionen nach Schlaganfällen, Querschnittslähmungen, Hirntumoren oder entzündlichen Erkrankungen befassen, können nur selten an Gewebekulturen erforscht werden. Völlig aussichtslos ist es, die Ursachen der zahlreichen Erkrankungen, die zu Hirnfunktionsstörungen führen, an Gewebekulturen aufklären zu wollen. Hierzu zählen zum Beispiel die Epilepsie, die multiple Sklerose, alle degenerativen Erkrankungen des Zentralnervensystems einschließlich der Alzheimer-Erkrankung, und der Krankheitsbilder, die zu fortschreitender Lähmung führen, die zahlreichen Entwicklungsstörungen, die zu schwerwiegender geistiger Behinderung führen, und nicht zuletzt psychische Erkrankungen wie Depression und Schizophrenie.
Voraussetzung für dieses Verständnis ist, dass man lernt, welche Hirnstrukturen für welche Funktionen verantwortlich sind, wie sich Strukturen im Gehirn entwickeln und wie Lernvorgänge im Gehirn ablaufen, die stattfinden müssen, wenn ausgefallene Funktionen durch andere ersetzt werden sollen. Das Affengehirn eignet sich dafür besonders, weil es ähnlich komplex aufgebaut ist wie das menschliche Gehirn. Neue Behandlungsmethoden für Gehirnerkrankungen lassen sich deshalb häufig nur an Affen entwickeln.
Tiefe Hirnstimulation: Ein "Hirnschrittmacher" gegen Parkinson
Bei der sogenannten Tiefen Hirnstimulation werden Elektroden in den geschädigten Gehirnbereichen platziert und elektrische Impulse freigesetzt, die die Krankheitssymptome lindern, umgangssprachlich wird dieses auch als „Hirnschrittmacher“ bezeichnet (siehe Video). Mit der Tiefen Hirnstimulation können auch Schizophrenie, krankhaftes Übergewicht und Formen von Depression behandelt werden, die nicht auf gängige Medikamente ansprechen. Allerdings geht die Behandlung in manchen Fällen mit schweren Begleiterscheinungen wie psychiatrischen Komplikationen einher. Damit solche für die Patienten folgenschweren Nebenwirkungen künftig verringert werden, untersuchen Wissenschaftler die genaue Wirkungsweise der Tiefen Hirnstimulation an Affen.
Weitere Forschung an Affen: Huntington-Krankheit und ALS
So gehören Affen zu den wenigen Tierarten, die wie der Mensch an Alzheimer erkranken können. Dabei kommt es zu Proteinablagerungen im Gehirn, die denen des Menschen weitgehend gleichen, wie Untersuchungen an Langschwanz-Makaken ergeben haben. Das entsprechende Protein bei Mäusen und Ratten unterscheidet sich dagegen sehr viel stärker von dem des Menschen. An Langschwanz-Makaken und möglicherweise anderen Affenarten könnten Forscher daher ggf. Betroffene leiden an der fortschreitenden Zerstörung eines Bereichs des Gehirns, der für Muskelsteuerung und grundlegende mentale Funktionen wichtig ist. Die Gehirnzellen dort werden durch ein fehlerhaftes Protein (Huntingtin) zerstört, das infolge eines Defekts des entsprechenden Gens gebildet wird. Die äußeren Krankheitserscheinungen umfassen Störungen des Gefühlslebens, der Muskelsteuerung einschließlich der Mimik und schließlich der Hirnfunktion insgesamt - das Endstadium ist die Demenz. Auch diese Erkrankung lässt sich möglicherweise besser an Affen als an Mäusen oder Ratten entschlüsseln. Genetisch veränderte Makaken mit einer mutierten Form des Huntingtin-Proteins im Gehirn bilden Proteinablagerungen wie sie auch bei Huntington-Patienten auftreten. Auch die Krankheitssymptome sind beim Affen und Menschen ähnlich.
Bei dieser Erkrankung sterben die Nervenzellen des Bewegungssystems ab. Die Patienten büßen dadurch ihre motorischen Fähigkeiten immer mehr ein, wie beispielsweise das eigenständige Heranführen eines Trinkbechers an den Mund, und können schließlich nicht einmal mehr selbstständig atmen. Der einzige Hoffnungsschimmer, den Locked-in-Patienten zum gegenwärtigen Zeitpunkt haben, ist die Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen. Dabei handelt es sich um einen direkter Kommunikationspfad zwischen Gehirn und einem externen Gerät, das die neuronalen Vorgänge aufzeichnet. Bis zu einem gewissen Grad können solche Gehirn-Computer-Schnittstellen mit nicht-invasiven Techniken durchgeführt werden. Die EEG-Aufzeichnung ist dabei die am besten untersuchte potenzielle Schnittstelle. Gelähmte Patienten können trainiert werden, ihre Gehirnwellen so zu kontrollieren, dass sie damit einen Computer-Cursor bewegen können. Durch Anklicken bestimmter Abbildungen auf dem Monitor können sie dann auf einfache Weise kommunizieren. Inzwischen gibt es auch erste neuroprothetische Geräte, die Patienten implantiert werden. Die Weiterentwicklung dieses Ansatzes soll schließlich dazu führen, dass das Gehirn zukünftig auch die komplizierten Bewegungen einer Prothese lenken kann, um durch Gedanken-gesteuerte Roboterarme wieder selbstständig eine Tasse an den Mund führen zu können.
Affen als Versuchstiere haben darüber hinaus bereits wichtige Erkenntnisse für die Medizin geliefert. So wurde die Rhesus-Faktor-Unverträglichkeit des Blutes von Müttern und ihren ungeborenen Kindern bei Untersuchungen an Rhesusaffen entdeckt. Auch die Behandlung von Diabetes-Patienten mit Insulin basiert auf Versuchen mit Affen ebenso wie die Behandlung des Polyzystischen Ovar-Syndroms, der häufigsten hormonellen Störung bei Frauen in Europa, die in der Regel zu Unfruchtbarkeit führt.
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