Epilepsie ist eine neurologische Erkrankung, die durch wiederholte Krampfanfälle gekennzeichnet ist. Diese Anfälle entstehen durch plötzliche, unkontrollierte elektrische Entladungen im Gehirn. Die Ursachen für Epilepsie sind vielfältig und können sowohl genetische als auch erworbene Faktoren umfassen. In den letzten Jahren hat die Forschung zunehmend die Rolle des Kleinhirns bei der Entstehung und Behandlung von Epilepsie in den Fokus gerückt.
Was ist ein Krampfanfall?
Ein Krampfanfall, auch epileptischer Anfall genannt, äußert sich durch einen vorübergehenden Verlust der Kontrolle über Körper und/oder Bewusstsein. Dies kann sich in Form von plötzlichem Stürzen, Zuckungen und Krämpfen äußern. Die Ursache liegt in einer unkontrollierten elektrischen Entladung von Nervenzellen im Gehirn, die zu Muskelkrämpfen, veränderten Sinneswahrnehmungen und Bewusstseinsstörungen führen kann. Es gibt verschiedene Arten von Anfällen und Epilepsie, die sich in ihren Ursachen und Symptomen unterscheiden. Bei wiederholten Anfällen wird in der Regel eine medikamentöse Behandlung eingeleitet.
Wie entstehen epileptische Anfälle?
Das zentrale Nervensystem besteht aus Milliarden von Nervenzellen, die elektrische Signale erzeugen, empfangen und übertragen. Bei Störungen dieses Zusammenspiels kommt es zu plötzlichen elektrischen Entladungen, die sich im Körper ausbreiten und krampfartige Zuckungen von Muskelgruppen auslösen können, vor allem in Armen und Beinen. Diese Zuckungen sind willentlich nicht kontrollierbar. Jede Schädigung des Hirngewebes kann eine spontane Entladung von Nervenzellen und damit einen Krampf verursachen. Bei Säuglingen und Kleinkindern tritt häufig ein Fieberkrampf auf. Epileptische Anfälle oder Epilepsie können grundsätzlich in jedem Lebensalter auftreten, wobei die Ursache oft unbekannt bleibt. Bestimmte Trigger können bei manchen Menschen das Risiko für einen Krampf erhöhen.
Fokale vs. generalisierte Anfälle
Krampfanfälle beeinflussen Bewegungen, Empfindungen und das Bewusstsein. Grundsätzlich wird zwischen fokalen und generalisierten Anfällen unterschieden. Bei einem fokalen Anfall ist die Störung auf einen kleinen Bereich in einer der beiden Hirnhälften begrenzt. Ein einmaliger Anfall führt nicht zwangsläufig zu einer Epilepsie, erst bei mehreren Anfällen spricht man von einer solchen. Es gibt auch nicht-epileptische Anfälle, die nicht durch unkoordinierte Entladungen von Nervenzellen verursacht werden, sondern andere Ursachen haben.
Fokale Anfälle dauern meist ein bis zwei Minuten und äußern sich in nicht zielgerichteten Verhaltensweisen wie Schmatzen, Lippenlecken oder Nesteln. Auch Muskelzuckungen, verkrampfte Gliedmaßen und Muskelschwäche sind möglich. Während des Anfalls können Kribbeln, Taubheitsgefühle, Lichtblitze, ungewöhnliche Geräusche oder Gerüche wahrgenommen werden. Plötzliche Angst oder kurze Aussetzer in Sprache oder Gedächtnis können ebenfalls auftreten, begleitet von Herzrasen, Schweißausbrüchen, Speichelfluss und Übelkeit.
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Generalisierte Krampfanfälle können sehr unterschiedlich aussehen. Sie können sich als kurze "Aussetzer" (Absencen oder Bewusstseinsstörungen) äußern oder zu längerem Bewusstseinsverlust und Stürzen führen. Es folgt eine Verkrampfung des gesamten Körpers mit Zuckungen der Arme und Beine, am häufigsten in Form eines tonisch-klonischen Anfalls. Dabei versteift sich der Körper plötzlich (tonische Phase), gefolgt von Bewusstseinsverlust und der klonischen Phase mit krampfartigen Muskelzuckungen. Bei einem tonisch-klonischen Anfall kann es zu Zungen- oder Wangenbissen und Einnässen kommen.
Diagnose von Epilepsie
Die Diagnose umfasst eine ausführliche Befragung und körperliche Untersuchung. Das Elektroenzephalogramm (EEG) misst die Hirnströme und zeigt, ob eine Neigung zu epileptischen Anfällen besteht. Weitere neurologische Veränderungen im Gehirn können mittels Computertomografie (CT) oder Magnetresonanztomografie (MRT) dargestellt werden. Eine Blutuntersuchung kann ebenfalls helfen, mögliche Ursachen für einen Krampfanfall oder eine Epilepsie zu finden. In manchen Fällen wird eine genetische Testung veranlasst.
Ursachen von Epilepsie
Alle Epilepsien haben ihren Ursprung im Gehirn, wobei verschiedenste Ursachen als Auslöser in Frage kommen. Es besteht jedoch Verwechslungsgefahr zwischen den eigentlichen Auslösern einer Epilepsie und den Triggern einzelner Anfälle. Trigger wie Flackerlicht, Alkohol, Drogen, Fernsehen, Stress, Schlafmangel oder extreme Witterungswechsel können Reflexanfälle auslösen, sind aber keine eigentlichen Ursachen der Epilepsie. Das Krankheitsbild Epilepsie ist dadurch definiert, dass Krampfanfälle auch ohne erkennbare Auslöser auftreten.
Die eigentlichen Auslöser einer Epilepsie, die man als Ursache der Erkrankung bezeichnen sollte, liegen im Gehirn und Stoffwechsel der Betroffenen. Jedes Ereignis, das einen Schaden im Gehirn verursacht, kann ein potenzieller Auslöser sein. Die Medizin unterscheidet strukturelle, infektiöse, metabolische, genetische und immunologische Ursachen. Strukturelle Veränderungen entstehen beispielsweise durch Schlaganfälle oder Tumore. Infektionen des Gehirns können unter anderem durch Borreliose hervorgerufen werden. Metabolische Veränderungen stehen mit seltenen Stoffwechselerkrankungen wie Phenylketonurie in Verbindung. Immunologische Ursachen sind Entzündungsvorgänge im Gehirn, bei denen das Immunsystem das Hirngewebe angreift. Kryptogene Epilepsien sind solche, bei denen trotz Erfüllung der Kriterien für eine Epilepsie keine erkennbare Ursache gefunden werden kann.
Genetische Faktoren spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Manche Menschen haben eine stärkere Veranlagung zu epileptischen Anfällen aufgrund von Defekten in einem oder mehreren Genen. Diese Gene sind oft nicht bekannt, und es müssen bestimmte Gen-Konstellationen vorliegen, damit es zu einer Epilepsie kommt. Bei Kindern treten Erkrankungen mit erkennbarer Ursache ähnlich häufig auf wie solche ohne erkennbare Ursache. Im Erwachsenenalter steigt die Wahrscheinlichkeit für Kopfverletzungen oder metabolische Erkrankungen, die als Ursache epileptischer Anfälle identifiziert werden können.
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Klassifikation der Epilepsie-Ursachen
- Genetische Epilepsie: Genetische Ursache vermutet, Gendefekt häufig identifiziert.
- Strukturelle Epilepsie: Folge einer bekannten Ursache wie Schlaganfall, Hirntumor oder Kopfverletzung. Strukturelle Veränderungen können zu erhöhtem Hirndruck oder Durchblutungsstörungen führen.
- Infektiöse Epilepsie: Ursache ist eine infektiöse Erkrankung des Gehirns (durch Viren oder Bakterien).
- Metabolische Epilepsie: Ursache sind Veränderungen im Stoffwechsel.
- Immunologische Epilepsie: Ursache ist eine chronische Entzündung des Gehirns, verursacht durch eine Autoimmunkrankheit.
- Unbekannte Ursache: Früher als kryptogen bezeichnet.
Grundsätzlich kann jedes Gehirn in einen Zustand versetzt werden, in dem es zu einem epileptischen Anfall kommt, beispielsweise durch elektrischen Strom, massiven Unterzucker, Störung der Balance der Blutsalze, Hirnblutung oder Entzündungen im Gehirn. Menschen mit Epilepsie haben eine Übererregbarkeit der Nervenzellen und/oder des neuronalen Netzwerkes, so dass Anfälle spontan oder bei minimalen Auslösern auftreten.
Strukturelle Ursachen lassen sich meist mittels Magnetresonanztomographie (MRT) feststellen, wobei Läsionen oder Auffälligkeiten der Hirnstruktur sichtbar werden. Häufige Ursachen sind Narben nach Geburtsschaden, Schlaganfall, Unfall oder Entzündung. Ein Teil dieser Fehlbildungen betrifft beide Hirnhälften und manchmal die gesamte Hirnrinde (Pachygyrie, Lissenzephalie, beidseitige Polymirkogyrie, Bandheterotopie), was meist zu schweren Behinderungen und schwierig zu behandelnden Epilepsien führt. Andere Fehlbildungen sind regional begrenzt und verursachen fokale Anfälle aus dieser Region (umschriebene Polymikrogyrie, noduläre Heterotopie). Eine besondere Rolle spielen die fokalen kortikalen Dysplasien, die eine häufige Ursache schwer behandelbarer fokaler Epilepsien im Kindesalter sind und häufig einer Routine-MRT-Untersuchung entgehen.
Da das Gehirn nicht repariert werden kann und sich Nervenzellen nicht im Nachhinein umorganisieren können, ist eine Ausheilung der Epilepsie bei den Betroffenen unwahrscheinlich. Allerdings kann sich in einzelnen Fällen die Möglichkeit einer Epilepsiechirurgie mit Entfernung der anfallsauslösenden Läsion ergeben.
Die andere große Gruppe von Patienten hat die Epilepsie nicht als Folge einer zugrundeliegenden strukturellen Veränderung. Die Epilepsie selbst ist die Krankheit. Die Nervenzellen und/oder deren Netzwerk sind von Ihrem genetischen Programm her übererregbar. Betroffene tragen eine Veranlagung zur Epilepsie in sich, was „genetische Epilepsie“ genannt wird. Der Begriff „genetisch“ ist nicht mit „Erbkrankheit“ gleichzusetzen. Die wenigsten Epilepsien wurden als Gendefekt (also Mutation in einem für die Hirnfunktion wichtigen Gen mit der Folge einer Übererregung) ererbt. Mittels genetischer Diagnostik (in Blutzellen) können selten Abweichungen der Chromosomenzahl (z. B. Trisomie 21) festgestellt werden. Größere Verluste von genetischem Material oder ein abnormer Zugewinn (copy number variations) können mit der sogenannten Array-CGH festgestellt werden. Meist sind dann mehrere bis viele verschiedene Gene betroffen. In aller Regel sind diese Veränderungen schicksalhaft spontan entstanden und nicht ererbt. Eine Untersuchung der Eltern kann sinnvoll sein um zu prüfen, ob bei ihnen dieselbe Veränderung vorliegt. Solche copy number variations können, da sie sich in allen Körperzellen finden, vom Betroffenen weitervererbt werden. Von den etwa 20.000 Genen, die wir in jeder Körperzelle in uns tragen, haben tausende mit der Gehirnfunktion und -entwicklung zu tun. Wenn ein Gen, dass für die Hirnfunktion sehr wichtig ist und etwas mit der Erregung der Nervenzellen zu tun hat, krankhaft verändert ist, dann kann das zur Epilepsie führen (monogenetische Epilepsie). Es sind über 500 Gene, deren Mutation zur Epilepsie führen kann, bekannt. Diese Gene können im Labor einzeln oder im Rahmen der modernen Abklärung alle gleichzeitig untersucht werden (next generation sequencing, NGS). Es ist sogar möglich, alle Gene des Menschen in einer einzigen Untersuchung auf Mutationen hin abzuklären, wobei man sich darüber klar sein muss, dass es auch Zufallsbefunde mit und ohne Relevanz geben kann. Nach dem Gendiagnostikgesetz muss vor einer genetischen Diagnostik eine umfassende Aufklärung über den Sinn und Zweck, die Methodik und den Umgang mit Zusatzbefunden erfolgen und eine Einwilligung der Betroffenen, bzw. Sorgeberechtigten eingeholt werden. Die allermeisten monogenetischen Epilepsien sind nicht ererbt, sondern beruhen auf spontanen, also schicksalhaften Mutationen. Jedes Gen ist in der Zelle zweimal, also von Mutter und Vater stammend, vorhanden. Bei manchen Genen kann schon eine spontane Mutation einer Kopie des Gens zur Krankheit führen, was man „autosomal dominant“ nennt. Betroffene werden diese Mutation und die Krankheit statistisch an die Hälfte ihrer eigenen Kinder weitergeben. Da eine Mutation in Abhängigkeit von der übrigen genetischen Ausstattung der Zellen nicht immer zum vollen Krankheitsbild führen muss, kann es selten sein, dass in einer Familie jemand, der dieselbe Mutation trägt, nur mild oder sogar gar nicht betroffen ist. Dann ist eine Vererbung möglich, obwohl ansonsten scheinbar niemand in der Familie betroffen ist. Epilepsien werden selten „autosomal rezessiv“ vererbt, so dass Vater und Mutter jeweils eine Mutation und eine normale Genkopie in sich tragen und gesund sind, dann aber mit einem Risiko von 25% beide mutierten Kopien an das Kind weitergegeben werden, welches dann erkrankt. Vor einem Gentest muss also auch darüber gesprochen werden, wie man mit einer möglichen Vererbung umgeht. Erfahrungsgemäß sind Eltern aber erleichtert, wenn bei ihrem Kind endlich eine Diagnose schwarz auf weiß gestellt wurde, da nicht selten vor allem die Mütter über Jahre Schuldgefühle in sich tragen („Was habe ich falsch gemacht, dass mein Kind krank ist?“). Selten kann das Wissen um den Mechanismus, dessen Störung zur Epilepsie führt, einen personalisierten Therapieansatz ermöglichen („Präzisionsmedizin“). Wenn es sich bei dem betroffenen Gen um eines handelt, dass nur in einer bestimmten Phase der Hirnentwicklung wichtig ist, kann es sein, dass die Epilepsie nach dieser Zeit ausheilt. Andere Gene spielen lebenslang eine wichtige Rolle und eine Ausheilung der Epilepsie ist bei einer entsprechenden Mutation dann unwahrscheinlich. Bei den meisten Menschen mit genetischer Epilepsie sind die Ergebnisse der Mutationssuche normal. Die exakte Ursache bleibt unklar. In den meisten dieser Fälle ist es so, dass gar nicht ein einziges, für das Gehirn wichtiges Gen krankhaft mutiert ist, sondern eine kritische Anzahl an Genen minimale Varianten ihrer Aktivität zeigen, die jede für sich eigentlich noch normal sind (Normvarianten). Dabei funktioniert das eine Gen vielleicht ein bisschen zu stark und ein anderes ein bisschen zu wenig. Erst die Kombination dieser Veränderungen führt dann zur Krankheit. Diese Veranlagung nennt man „polygenetisch“. Diese häufige Form genetischer Epilepsien lässt sich heutzutage noch nicht im Labor diagnostizieren, da ja kein Gen krankhaft verändert ist und die Varianten ja auch bei Gesunden vorkommen. Gerade bei polygenetischer Epilepsie ist die Hoffnung auf einen selbstlimitierten Verlauf mit spontaner Ausheilung („verwächst sich“) groß, da ein Teil der Gene möglicherweise im Laufe der Entwicklung weniger Bedeutung haben und andere, ähnliche Gene ihre Funktion übernehmen können. Auch kann das Gleichgewicht von Erregung und Hemmung wiederhergestellt werden, wenn weitere genetische Aktivitäten im Laufe der Zeit hinzukommen und kleine Funktionsstörungen ausgleichen. Im Grunde ist es so, dass die Langzeitprognose einer Epilepsie umso besser ist, je weniger in der diagnostischen Abklärung gefunden wird. Bei manchen Epilepsien ist es sogar so, dass von Beginn an von einer guten Langzeit-Prognose ausgegangen werden kann.
Die Epilepsie beruht auf einer Funktionsstörung der Nervenzellen im Gehirn. Ähnlich wie bei einem Kurzschluss kommt es zu übermäßigen elektrischen Entladungen. Der epileptische Anfall ist die Folge dieser rasch aufeinander folgenden Entladungen der Nervenzellen des Gehirns. Ein solches abnormes Verhalten der Nervenzellen kann sowohl durch eine genetische Disposition als auch durch äußere (erworbene) Bedingungen hervorgerufen werden („idiopathische“ bzw.
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Die Rolle des Kleinhirns bei Epilepsie
In den letzten Jahren hat die Forschung die Rolle des Kleinhirns bei der Entstehung und Behandlung von Epilepsie zunehmend in den Fokus gerückt. Das Kleinhirn, das traditionell als Zentrum für motorische Koordination galt, spielt auch eine wichtige Rolle bei kognitiven Funktionen und der Regulation neuronaler Netzwerke. Studien haben gezeigt, dass eine Stimulation bestimmter Kleinhirnbereiche Absence-Epilepsien entgegenwirken könnte.
Absence-Epilepsien und das Kleinhirn
Absence-Epilepsien, auch bekannt als Petit-mal-Anfälle, sind eine Form der Epilepsie, die durch abrupte Bewusstseinsstörungen und Verhaltensstarre gekennzeichnet ist. Sie treten häufig bei Kindern zwischen vier und zwölf Jahren auf und werden oft mit Tagträumen verwechselt. Diese Anfälle gehen mit einer veränderten Gehirnaktivität einher, den sogenannten Spike-and-Wave-Discharges (SWDs).
Die tief im Kleinhirn liegenden Kerne haben weitreichende Verbindungen zu verschiedenen Hirnregionen. Dies führte zu der Idee, Anfälle durch Stimulation der Kleinhirnkerne behandeln zu können. Versuche mit Nagetieren haben gezeigt, dass eine solche Stimulation Absence-Anfälle tatsächlich unterbinden kann.
Forschungsergebnisse der Ruhr-Universität Bochum (RUB)
Forschende der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben in Versuchen mit Mäusen neue Einblicke in die zellulären und molekularen Mechanismen von Absence-Epilepsien gewonnen. Sie fanden heraus, dass Nervenzellen in den Kleinhirnkernen eine ungewöhnliche Aktivität zeigten und dass eine Stimulation dieser Zellen die SWDs unterdrücken konnte.
Die Forscher stimulierten die Kleinhirnkerne entweder durch Gabe einer pharmakologischen Substanz oder chemogenetisch. Für die chemogenetische Stimulation schleusten sie einen genetisch veränderten Rezeptor in die Zellen ein, der über ein eigens dafür designtes Molekül aktiviert werden konnte. Außerdem nutzten sie die optogenetische Stimulation, um die Aktivität der Kleinhirnkerne kurzzeitig zu steigern und so bereits begonnene SWDs zu stoppen. Für die optogenetische Stimulation bauten die Wissenschaftler Proteine aus Algen in die Kleinhirnzellen ein, welche durch Licht angeschaltet werden können.
Defekt im Calciumkanal und seine Auswirkungen
Ein Defekt im Calciumkanal vom sogenannten P/Q-Typ in den Nervenzellen des Kleinhirns kann eine Reihe von Bewegungsstörungen und Absence-Epilepsien auslösen. Dies wurde in Studien an Mäusen gezeigt, denen der Ionenkanal vom P/Q-Typ in denjenigen Nervenzellen fehlte, die modulierende Signale ins Kleinhirn senden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Kleinhirn in den Beginn und/oder Fortlauf von neurologischen Störungen involviert ist.
Rolando-Epilepsie und akustische Stimulation
Eine weitere Form der Epilepsie, die bei Kindern häufig auftritt, ist die Rolando-Epilepsie. Bei dieser Form treten die Anfälle vornehmlich im Schlaf auf. Ein Forschungsteam der Universität und des Universitätsklinikums Tübingen hat festgestellt, dass durch im Schlaf vorgespielte kurze Laute die für die Epilepsie charakteristischen Ausschläge in der Hirnaktivität teilweise unterdrückt werden können. Diese Erkenntnisse könnten die Grundlage für künftige Forschungen an Therapien für diese Epilepsieform bilden.
Die Rolando-Epilepsie nimmt in der Regel einen milden Verlauf und bleibt oft unbehandelt. Die Anfälle sind meist kurz und es kann zu Zuckungen im Bereich des Gesichtes und vorübergehenden Sprechstörungen kommen. Problematisch ist jedoch, dass die Epilepsie die normale Hirnaktivität im Schlaf in einer wichtigen Entwicklungsphase der Kinder stören kann. Lern- und Sprachschwierigkeiten, Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsstörungen werden mit der Rolando-Epilepsie in Verbindung gebracht.
In einer Studie wurde die elektrische Hirnaktivität von Kindern mit Rolando-Epilepsie und gesunden Kontrollpersonen während des Schlafs in Elektroenzephalogrammen (EEG) aufgezeichnet. Dabei wurden Unterschiede in der Hirnaktivität festgestellt, insbesondere bei den sogenannten Schlafspindeln, einem Aktivitätsmuster, das wichtig für die Verarbeitung von Gedächtnis im Schlaf ist. Es wurde auch festgestellt, dass die leise abgespielten Laute bei den an Rolando-Epilepsie erkrankten Kindern sowohl die Spikefrequenz verminderten als auch die Intensität der darauffolgenden Spikes.
Die Forscher hoffen, einen Ansatz gefunden zu haben, um die mit der Erkrankung verbundenen ungünstigen epileptischen Entladungen ein wenig zu unterdrücken. Nun müsse eine größere Studie mit mehr Patienten und längeren Behandlungszeiten die Befunde erhärten.
Weitere Formen von Epilepsie
- BNS-Epilepsie (Blitz-Nick-Salaam-Krämpfe): Eine seltene, sehr ernstzunehmende Säuglings-Epilepsie, die sich durch heftige Muskelzuckungen äußert.
- Reflexepilepsie: Epileptische Anfälle werden durch gezielte äußere Reize ausgelöst, z.B. Berührungen, optische Eindrücke, bestimmte Geräusche oder Musikstücke. Am häufigsten ist die photogene Auslösung eines Anfalls durch unterbrochene Lichtreize.
Symptome fokaler Anfälle
Bei Epilepsie denken viele Menschen an Anfälle mit Bewusstseinsverlust und Muskelkrämpfe. Aber bei weitem nicht alle Attacken verlaufen so - und die Symptome sind den wenigsten Betroffenen bekannt. Sie reichen von falschen Sinneswahrnehmungen bis hin zu Verwirrtheit. Bis zu 400.000 Menschen sind in Deutschland von solchen fokalen Anfällen betroffen. Eine frühzeitige Diagnose ist wichtig, weil dahinter oft eine andere Erkrankung als Auslöser steckt.
Neben Geruchsempfindungen gibt es eine Reihe anderer möglicher Symptome eines fokalen epileptischen Anfalls - je nachdem, welcher Teil des Gehirns vorübergehend elektrisch gestört wird. Bei einigen Betroffenen treten kurze Episoden von Verwirrtheit, verminderter Reaktion auf Ansprache oder Sehstörungen auf. Möglich sind auch unkontrollierte Bewegungen oder Zuckungen sowie Missempfindungen, Kribbeln oder Taubheitsgefühle.