Einführung
Die Erforschung genetischer Defekte und deren Auswirkungen auf neurologische Funktionen, insbesondere im Zusammenhang mit dem Dopaminsystem, ist ein komplexes und sich entwickelndes Feld. Dieser Artikel beleuchtet die Ursachen und Zusammenhänge verschiedener genetischer Defekte, die mit Veränderungen im Dopaminhaushalt und Verhaltensweisen wie Beißen in Verbindung gebracht werden können. Dabei werden sowohl bekannte Syndrome wie das Rett-Syndrom als auch komplexere Störungen wie ADHS und ALS betrachtet.
ADHS: Ein Zusammenspiel genetischer und umweltbedingter Faktoren
Die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist ein Paradebeispiel für eine komplexe neurologische Entwicklungsstörung, bei der sowohl genetische als auch umweltbedingte Faktoren eine entscheidende Rolle spielen.
Genetische Veranlagung
Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass ADHS zu einem hohen Prozentsatz vererbt wird. Es wurden bereits einige Gene identifiziert, deren Veränderungen mit der Entwicklung von ADHS in Verbindung gebracht werden. Wissenschaftler gehen jedoch von einer polygenetischen Vererbung aus, bei der nicht einzelne Gene, sondern das komplizierte Wechselspiel vieler Gene für die Ausprägung der Symptome verantwortlich ist.
Umweltbedingte Risikofaktoren
Zusätzlich zu einer genetischen Veranlagung spielen auch äußere, umweltbedingte Risikofaktoren eine Rolle. Zu diesen Risikofaktoren gehören vor allem Stress, Nikotin- oder Alkoholkonsum der Mutter während der Schwangerschaft, Frühgeburtlichkeit oder ein niedriges Geburtsgewicht. Auch psychosoziale Ursachen wie Entbehrungszustände in der frühen Kindheit (z. B. mangelnde Umsorgung, fehlende Bindung zu den Eltern oder Gewalterfahrungen) und aversives Verhalten der Mutter gegenüber dem Kind können eine Rolle spielen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Ursache und Wirkung nicht immer eindeutig zu benennen sind, da die ADHS-Symptome des Kindes auch das Verhalten der Eltern beeinflussen können.
Neurobiologische Auswirkungen
Die oftmals beschriebenen neurobiologischen Ursachen einer ADHS sind vielmehr biologische Auswirkungen des Zusammenspiels von inneren (genetischen) und äußeren (umweltbedingten) Ursachen, die sich in komplexer Weise auf die strukturelle und funktionelle Entwicklung des Gehirns auswirken. Bei ADHS ist die Entwicklung des präfrontalen Kortex verzögert oder gestört, was zu Symptomen wie Hyperaktivität, Unaufmerksamkeit und Impulsivität führen kann.
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Unterschiedliche Erklärungsmodelle
Es gibt verschiedene Erklärungsmodelle für ADHS, die sich nicht gegenseitig ausschließen, sondern unterschiedliche Blickwinkel auf ein und dieselbe Sache darstellen. Zu den maßgeblichen Modellen gehören die Sichtweisen von ADHS als neuronale Entwicklungsstörung, als Folge eines Dopamin- und Noradrenalinmangels in bestimmten Gehirnregionen, als Dysfunktion des Cerebellums und als immunologische neuroinflammatorische Störung.
ADHS als Stressreaktion
Eine interessante Hypothese besagt, dass das Gehirn bei ADHS dauerhaft in einem Funktionsprofil arbeitet, das eigentlich für schweren Stress vorgesehen ist. Die so hervorgerufenen Symptome wären bei schwerem Stress funktional, bei ADHS sind sie jedoch nachteilig. Nach dieser Hypothese lässt sich ADHS als (im Wesentlichen genetisch bedingte) dauerhafte Fehlregulation der Stresssysteme erklären, vornehmlich der HPA-Achse (Stressachse).
Bedeutung von Dopamin
ADHS dürfte in der Regel durch einen extrazellulären Dopamin- und Noradrenalinmangel in präfrontalen Kortex (PFC) und Striatum gekennzeichnet sein. Dopaminmangel korreliert mit einer Erhöhung der Dopamintransporteranzahl, wie sie ebenfalls bei ADHS typisch ist.
Rett-Syndrom: Ein genetischer Defekt mit tiefgreifenden Folgen
Das Rett-Syndrom ist eine neurologische Störung, die fast ausschließlich bei Mädchen auftritt und zu einer Verkleinerung des Zentralnervensystems (ZNS) führt.
Genetische Ursache
Die Ursache des Rett-Syndroms ist eine Mutation im MeCP2-Gen („methyl-cytosin binding protein 2“), das auf dem X-Chromosom liegt. Dieses Gen ist an der Produktionssteuerung eines noch nicht identifizierten Proteins beteiligt, das vermutlich eine wichtige Rolle bei der Hirnentwicklung spielt. Ist das Gen defekt, gelingt die Steuerung dieses Proteins nicht mehr.
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Auswirkungen auf das Gehirn
Im ZNS sind bestimmte Bereiche betroffen, nämlich die Basalganglien und hiervon insbesondere der Thalamus und die Substantia nigra. Störungen der Basalganglien führen bei Erwachsenen zum Parkinson-Syndrom. Die Substantia nigra ist für den Dopaminhaushalt verantwortlich. Es kommt durch die Störung zu einer Unterversorgung mit Dopamin.
Symptome und Verlauf
Nach einer unauffälligen prä- und perinatalen Entwicklung kommt es zu einer kognitiven und funktionalen Entwicklungsstagnation und anschließender Rückentwicklung. Der Entwicklungsverlauf lässt sich in vier Stadien einteilen:
- Phase der Stagnation: Mit ca. 6 bis 18 Monaten beginnt die motorische Entwicklung zu stagnieren. Außerdem wird der Kopfumfang nicht größer bzw. die Zunahme des Kopfumfanges stagniert. Zudem lässt die Aufmerksamkeit und die Aktivität der Mädchen nach.
- Regressionsphase: Zwischen dem ersten und fünften Lebensjahr gehen bereits erworbene Fähigkeiten (funktioneller Gebrauch der Hände, Sprache) verloren, eine allgemeine Rückentwicklung wird beschrieben. Außerdem tauchen die typischen Handbewegungen (waschende, wringende und klatschende Bewegungen) auf. In dieser Phase wirken die Mädchen autistisch.
- Pseudostationäre Phase: Vom Vorschulalter bis ins Teenageralter beginnen die Mädchen ihre ihnen verbliebenen Fähigkeiten langsam wieder zu nutzen, ein Kontakt zur Umwelt wird wieder aufgebaut, so dass die Kinder nun nicht länger autistisch wirken. Die Entwicklung stabilisiert sich leicht, allerdings verstärken sich die Handstereotypien.
- Späte Phase: Nach vielen Jahren ist eine weitere Verbesserung im kognitiven Bereich zu erkennen. Kommunikation ist verstärkt möglich, zwar kaum über Lautsprache, dennoch über gezielten Blickkontakt. Die epileptischen Anfälle gehen in ihrer Häufigkeit zurück. Eine deutliche Verschlechterung ist im Bereich der Orthopädie und Motorik auszumachen.
Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Degeneration motorischer Nervenzellen
Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, bei der die motorischen Nervenzellen in Gehirn und Rückenmark zugrunde gehen.
Ursachen und Risikofaktoren
Die Ursachen der ALS sind noch weitgehend unbekannt. Ein kleiner Teil der Erkrankungen (ca. 5 %) ist erblich bedingt. So liegt z. B. bei jeder 10. Patient*in mit vererbter ALS ein Gendefekt auf dem Chromosom 21 vor. Diese Mutation betrifft das Gen der Superoxiddismutase 1 (SOD1), einem Enzym, das für die Entgiftung von Stoffwechselprodukten mitverantwortlich ist. Der weitaus größere Teil der Erkrankungen entsteht jedoch sporadisch, also ohne Vererbung.
Symptome und Verlauf
Die ALS beginnt meist nach dem 40. Lebensjahr. Je nachdem, mit welchen Beschwerden die ALS in Erscheinung tritt, unterscheiden die Ärzt*innen 3 Formen:
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- Spinale Form: Hier sind zuerst die motorischen Nervenzellen im Rückenmark erkrankt und es entwickeln sich Beschwerden wie Muskelschwund und Schwäche an Armen und Beinen.
- Bulbäre Form: Hier sind die im Hirnstamm liegenden zweiten motorischen Nervenzellen zuerst betroffen. Die Erkrankung beginnt mit Sprech- und Schluckproblemen.
- Respiratorische Form: Hier wird als erstes die Atemmuskulatur in Mitleidenschaft gezogen.
Die Erkrankung schreitet immer weiter voran, in der Regel versterben die Patent*innen schließlich an einer Atemlähmung. Nach Diagnosestellung beträgt die Lebenserwartung etwa 3 bis 5 Jahre.
Dopamin und ALS
Obwohl die ALS primär eine Erkrankung der motorischen Nervenzellen ist, gibt es Hinweise darauf, dass auch das Dopaminsystem betroffen sein kann. Einige Studien deuten auf Veränderungen im Dopaminhaushalt bei ALS-Patienten hin, was möglicherweise zu den motorischen und kognitiven Symptomen der Erkrankung beiträgt.
Huntington-Krankheit: Ein Gendefekt mit choreatischen Bewegungen
Die Huntington-Krankheit ist eine genetisch bedingte Nervenerkrankung, die mit fortschreitenden Bewegungsstörungen (Chorea) und geistigem Verfall einhergeht.
Genetische Ursache
Die Ursache der Huntington-Krankheit ist ein Gendefekt auf Chromosom 4. Dieser Defekt im sogenannten Huntington-Gen führt dazu, dass das Huntington-Protein falsch produziert wird. Der Defekt ist autosomal-dominant vererbt, d.h. Kinder eines Betroffenen haben ein 50%iges Erkrankungsrisiko.
Symptome und Verlauf
Etwa ab dem mittleren Erwachsenenalter kommt es zu Abbauprozessen im Gehirn. Erstes Symptom ist meist eine Wesensveränderung wie eine erhöhte Reizbarkeit oder depressive Verstimmungen. Im weiteren Verlauf bildet sich dann das Vollbild der Erkrankung mit den typischen, choreatischen Bewegungen aus. Dazu gehören zunächst vor allem die plötzlich einschießenden "Überbewegungen" (Hyperkinesien) im Gesicht und an den Armen, wie Grimassieren und Klavierspielerbewegungen. Später kommen häufig Wortkargheit, Schluckstörungen mit Gewichtsabnahme und eine Demenz dazu. Die Krankheit ist nicht heilbar und führt nach etwa 15-20 Jahren zum Tode.
Dopamin und Huntington
Bei der Huntington-Krankheit kommt es zu einer Degeneration von Neuronen im Striatum, einem Hirnbereich, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Bewegungen spielt und stark vom Dopaminsystem beeinflusst wird. Die choreatischen Bewegungen werden vermutlich durch eine Überaktivität des Dopaminsystems verursacht.
Endokrine Störungen und ihre Auswirkungen auf das Nervensystem
Das Fachgebiet der Endokrinologie umfasst Funktionalität der Hormone und hormonbildenden Drüsen in unserem Körper; sowie die damit zusammenhängenden Störungen.
Schilddrüsenerkrankungen
Die Schilddrüse produziert die Schilddrüsenhormone, die im Blut als fT3 und fT4 gemessen werden können. In ihrer Funktion wird sie durch die Hirnanhangdrüse (Hypophyse) reguliert. Die Hirnanhangdrüse produziert das sogenannte Thyroidea-stimulierende Hormon (TSH). Ist die Schilddrüse gesund, führt ein steigendes TSH zu einer vermehrten Produktion von Schilddrüsenhormonen in der Schilddrüse und ein fallendes zu einer verminderten Produktion. Die Wirkung der Schilddrüsenhormone selbst lässt sich als Motor des Stoffwechsels beschreiben. Schilddrüsenerkrankungen können sich vielfältig auf das Nervensystem auswirken und zu Symptomen wie Müdigkeit, Konzentrationsstörungen, Nervosität und Depressionen führen.
Erkrankungen der Nebenschilddrüse
Hinter der Schilddrüse liegen die Nebenschilddrüsen. Meist haben wir vier Nebenschilddrüsen, die nur wenige Millimeter groß sind. Die Nebenschilddrüsen sind wesentlich mitverantwortlich für die Aufrechterhaltung des Kalziumspiegels im Körper. Sie produzieren das Nebenschilddrüsenhormon (Parathormon). Ein Mangel an Parathormon führt zu einem Kalziummangel im Blut. Eine Überproduktion von Parathormon führt zu einem hohen Kalziumspiegel im Blut. Störungen des Kalziumhaushaltes können ebenfalls neurologische Symptome wie Muskelkrämpfe, Verwirrtheit und Krampfanfälle verursachen.
Erkrankungen der Nebenniere
Die Nebenniere bildet vor allem Stresshormone. Nach einem Stressreiz können diese innerhalb kurzer Zeit ausgeschüttet werden. Bei Erkrankungen der Nebennierenrinde können sowohl eine vermehrte Hormonausschüttung als auch ein hormoneller Mangel auftreten. Eine Überproduktion von Hormonen kann sich durch einen erhöhten Blutdruck sowie zusätzliche Beschwerden oder durch eine vermehrte Wirkung von männlichen Hormonen ausdrücken. Beide Beschwerdebilder können auch gemeinsam auftreten. Die Nebennierenhormone werden benötigt, um das Gehirn durch Umstellung von Stoffwechselprozessen mit Zucker zu versorgen, um dem Körper Salz zu erhalten, um das Immunsystem zu regulieren und Stoffwechselprodukte bereitszustellen, aus denen männliche bzw. weibliche Geschlechtshormone synthetisiert werden können. Störungen der Nebennierenfunktion können zu einer Vielzahl von neurologischen und psychiatrischen Symptomen führen.
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