Kleinhirnerkrankungen: Ursachen, Symptome und Behandlungsmöglichkeiten

Das Kleinhirn (Cerebellum) spielt eine entscheidende Rolle bei der Koordination von Bewegungen, dem Gleichgewicht und der Feinmotorik. Erkrankungen des Kleinhirns können daher erhebliche Auswirkungen auf die Lebensqualität der Betroffenen haben. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über verschiedene Kleinhirnerkrankungen, ihre Ursachen, Symptome und die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten.

Einführung in Kleinhirnerkrankungen

Kleinhirnerkrankungen umfassen eine Vielzahl von neurologischen Störungen, die das Kleinhirn betreffen. Diese Erkrankungen können angeboren oder erworben sein und unterschiedliche Ursachen haben. Zu den häufigsten Symptomen gehören Gleichgewichtsstörungen, Koordinationsprobleme, Sprachstörungen und Zittern. Die Diagnose und Behandlung von Kleinhirnerkrankungen erfordert ein interdisziplinäres Team aus Neurologen, Physiotherapeuten, Ergotherapeuten und Logopäden.

Friedreich-Ataxie: Eine erbliche degenerative Erkrankung

Die Friedreich-Ataxie ist eine erbliche degenerative Erkrankung des zentralen Nervensystems, die sich vor allem in Koordinationsschwierigkeiten äußert. Sie betrifft nicht nur das Rückenmark, sondern mehrere Körpersysteme - sie gilt daher als Multisystemerkrankung. Auch das Herz kann betroffen sein (Kardiomyopathie, Rhythmusstörungen). Viele Betroffene zeigen zudem Wirbelsäulenverkrümmungen oder Hohlfüße. Die Erkrankung wird durch eine Veränderung in einem bestimmten Gen ausgelöst, das 1996 entdeckt wurde. Nur wenn ein Kind von beiden Eltern ein defektes Gen erbt, bricht die Krankheit aus. Etwa jeder hundertste Mensch ist Träger.

Ursachen der Friedreich-Ataxie

Die Ursachen für eine Friedreich-Ataxie sind nicht abschließend geklärt. Es wird jedoch vermutet, dass es durch die Mutation eines bestimmten Gens zum Schwund von Nerven- und Herzmuskelzellen kommt: Das mutierte Frataxin-Gen ist nicht in der Lage, den Eisen-Stoffwechsel in den Zellen zu steuern - es entsteht oxidativer Stress durch einen Eisen-Überschuss. In der Folge verhärten Leitungsbahnen im Rückenmark bzw. zwischen Rückenmark und Kleinhirn. Daneben können weitere Bahnen sowie die Kleinhirnrinde und Herzmuskelzellen degenerieren.

Häufigkeit und Betroffene

In Mitteleuropa tritt die Friedreich-Ataxie bei durchschnittlich einem von 50.000 Neugeborenen auf und macht damit etwa die Hälfte aller erblichen Ataxie-Formen aus. In Deutschland leben laut Schätzungen rund 1.500 Menschen mit dieser Nervenkrankheit. Erste Symptome zeigen sich üblicherweise vor dem 25. Lebensjahr - das mittlere Erkrankungsalter beträgt 10 bis 15 Jahre. Die Krankheit beginnt harmlos und wird oft erst nach Jahren diagnostiziert. Etwa 3 bis 4 von 100.000 Einwohnern in Deutschland sind betroffen, weltweit sind es ca.

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Symptome der Friedreich-Ataxie

Die Friedreich-Ataxie verläuft fortschreitend, die Symptome können jedoch über Jahre stabil bleiben. Erste Anzeichen der Erkrankung sind häufig Gang- und Gleichgewichtsstörungen sowie Koordinationsprobleme der Arme, die zu langsamen, unpräzisen Gesten führen. Daneben fällt die Sensibilität aus. Des Weiteren geht die Friedreich-Ataxie mit zahlreichen weiteren neurologischen, psychischen, orthopädischen und kardiologischen Symptomen wie den folgenden einher:

• Augenzittern
• Sprechstörungen
• Schluckbeschwerden
• Störung der Blasen- und Darmentleerung
• Skelettdeformierungen
• Seh- und/oder Hörminderung
• Diabetes mellitus
• Störung des Denkvermögens
• Wesensveränderungen
• Präsenile Demenz
• Herzmuskelerkrankungen

Letztere sind für Patienten mit Friedreich-Ataxie meistens lebenslimitierend. Ansonsten kann der Krankheitsverlauf sehr unterschiedlich sein, doch die fortschreitende neurologische Beeinträchtigung macht in der Regel einen Rollstuhl notwendig. Meist beginnen Symptome in der Pubertät mit Gleichgewichtsstörungen und häufigem Stolpern. Der Verlauf ist sehr individuell. Einige benötigen früh Gehhilfen, andere bleiben lange mobil. Die kognitiven Fähigkeiten bleiben in der Regel erhalten.

Therapie der Friedreich-Ataxie

Es gibt keine kausale Behandlung der Erkrankung und keine Therapie, die den Verlauf stoppen kann. Stattdessen werden Betroffene regelmäßig physio- und ergotherapeutisch behandelt, um die orthopädischen Probleme zu mildern und einem Muskelschwund entgegenzuwirken. Logopädie hilft, die Aussprache sowie die Schluck- und Atemfunktionen zu verbessern, und Gehhilfen erhöhen die Lebensqualität. Für Skelettdeformierungen kommen orthopädische und ggf. chirurgische Maßnahmen in Frage.

Darüber hinaus ist seit 2024 in Deutschland der Wirkstoff Omaveloxolon zugelassen, der durch Abfangen der freien Radikale den oxidativen Stress mindert und zu einer geringfügigen Verbesserung der neurologischen Funktionen führt. Ergänzend wirken regelmäßige Therapien wie Physio-, Ergo- und Logopädie symptomlindernd. Regelmäßige Facharzttermine (Neurologie, Kardiologie, Orthopädie) sind zentral. Schreibhilfen und Mobilitätsunterstützung können helfen.

Eine genetische Blutuntersuchung klärt, ob jemand Anlageträger ist. Heilbar ist die Krankheit bisher nicht. Seit 2024 ist das Medikament Omaveloxolon für Betroffene ab 16 Jahre verfügbar.

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4H-Syndrom: Eine genetische Erkrankung mit Hypomyelinisierung

Das 4H-Syndrom ist eine genetische Erkrankung mit autosomal-rezessiver Vererbung. Das bedeutet, dass die Eltern selbst gesund sind, aber jeweils eine defekte Kopie des verantwortlichen Gens tragen.

Ursachen des 4H-Syndroms

Die Ursache sind autosomal rezessive Mutationen in einem von 3 Genen, POLR3A, POLR3B und POLR1C. Autosomal rezessiv bedeutet, dass beide Eltern gesunde Überträger sind.

Diagnose des 4H-Syndroms

Die Diagnose „4H-Syndrom“ basiert auf den klinischen Symptomen: besonders wichtig sind Ataxie und verzögerter Zahndurchbruch (Dentition) und/oder Hypodontie, zusammen mit bestimmten MRT-Veränderungen.

Symptome des 4H-Syndroms

Bei Geburt und währende des ersten Lebensjahres wirkt ein Kind mit 4H-Syndrom meist unauffällig.

• Die Dentition (der Zahndurchbruch) ist verzögert, und die ersten Zähne, die kommen, sind die Milchmolaren (ersten Backenzähne), nicht die Schneidezähne wie sonst. Die oberen mittleren Schneidezähne kommen erst spät, oft erst nach dem Alter von 6 Jahren.

Aktuelle Forschung zum 4H-Syndrom

Ziel der Studie an der Uni Heidelberg ist es, Erkrankungen, die durch einen Gendefekt im POLR3A-Gen (z.B. 4H-Syndrom) verursacht wurden, genauer zu charakterisieren. Diese Informationen sind für die Vorbereitung einer Therapiestudie unerlässlich.

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Hydrocephalus und Hirnzysten: Ursachen und Behandlung

Von einem Hydrocephalus (Wasserkopf) spricht man, wenn eine Störung der Hinwasserzirkulation besteht und das Hirnwasser auf Kosten des Hirnvolumens im Kopf zunimmt. Hirnzysten sind gutartigen Veränderungen, die häufig als Zufallsbefund festgestellt werden. Sie können aber durch Druck auf das umliegende Hirngewebe eine Hirnwasser-Zirkulationsstörung, epileptische Anfälle oder neurologische Ausfälle verursachen.

Malresorptiver Hydrocephalus

Ist der Abbau (Resorption) des Hirnwassers z.B. durch eine Blutung, Infektion oder altersbedingt gestört, entsteht ein sogenannter malresorptiver oder kommunizierender Hydrozephalus. Resorptionshindernisse sind meist die Folge einer Hirnhautentzündung oder einer angeborenen oder frühkindlichen Fehlbildung des Gehirns. Der malresorptive Hydrocephalus verursacht in der Regel chronische Symptome, sie entstehen langsam, manchmal über Jahre. Typisch sind eine Gangunsicherheit (kleinschrittig und breitbasig), Hirnleistungsstörung (Vergesslichkeit, Verlangsamung, verstärkte Reizbarkeit) und Blasen- sowie Stuhlinkontinenz.

Desweitern können Schwindel, Konzentrationsstörungen, Änderungen der Persönlichkeit, Verhaltensauffälligkeiten (Unruhe, Unlust, Ungeduld), Lärmüberempfindlichkeit entstehen. Die Symptome sind unspezifisch, die Diagnosestellung dauert deswegen oft Jahre. Die Symptome können, insbesondere bei älteren Patienten, eine beginnende Demenz vortäuschen.

Wenn die klinische Untersuchung auffällige Symptome nachweist, wird ein Computer- (CT) oder Kernspintomogramm (MRI) angefertigt: dabei zeigt sich immer ein plumpes und erweitertes Ventrikelsystem. Bei Verdacht auf einen chronischen malresorptiven Hydrocephalus wird häufig ein Liquorablasstest, auch TAP-Test genannt, durchgeführt. Dabei wird mittels einer Punktion des Wirbelkanals im unteren Rücken (Lumbalpunktion), 30-40 ml Hirnwasser entnommen. Vor und nach der Punktion erfolgen standardisierte neurologische Test. Insbesondere werden das Gangbild und die neuropsychologischen Funktionen getestet.

Bei dem malresorptiven Hydrocephalus wird das überschüssige Hirnwasser aus den erweiterten Hirnkammern in eine andere Körperhöhle abgeleitet: es wird ein Shunt angelegt. Der Shunt besteht aus einem zentralen Katheter in den Ventrikeln, einem einstellbaren Shuntventil und einem peripheren Ableitkatheter. Als Standard wird die Ableitung in den Bauchraum vorgenommen, es wird ein sog. ventrikulo-peritonealer Shunt angelegt. Bei einem malresorptiven Hydrocephalus wird in unserem Zentrum die Anlage des ventrikuloperitonealen Shuntes mit dem Endoskop kontrolliert. So wird bei der navigationgestützte Punktion des Hirnventrikels mit einem millimeterdünnen sog. „Shuntskop“ die optimale Lage des Zentralkatheters überprüft. Der periphere Ableitkatheter wird unter Kontrolle der Bauchspiegelung (Laparoskopie) in die Bauchhöhle geführt. So ist eine größere Bauchöffnung (Laparotomie) nicht notwendig, die operationsbedingte Belastung wird deutlich geringer.

Verschlusshydrocephalus

Im Falle einer Abflussblockade des Hirnwassers aus den Hirnwasserkammern spricht man von einem Verschluss-Hydrocephalus oder Hydrocephalus occlusus. Beim Verschlusshydrocephalus kann das Hirnwassers aus den inneren Hirnwasserräumen nicht in den äußeren Hirnwasserräumen abfließen. Häufigste Ursache ist eine membranöse Verschluss zwischen dem dritten und vierten Ventrikel im sog. Aqueductus cerebri. Der membranöse Aqueductverschluss ist häufig angeboren, so entwickeln sich die Symptome langsam und schleichend. Eine akuter Hydrocephalus entsteht, wenn die Verbindung zwischen den einzelnen Liquorräumen plötzlich durch einen Tumor oder durch Blutungen verschlossen ist und das Hirnwasser nicht abfließen kann. Die typischen Symptome des plötzlichen Verschlusshydrocephalus sind Kopf- und Nackenschmerzen (anfangs meist morgens), Übelkeit und Erbrechen sowie Sehstörungen. Die Beschwerden nehmen rasch, nicht selten mit tragischer Dynamik zu und führen letztendlich zur Bewusstseinseintrübung.

Bei typischen Symptomen wird ein Kernspintomogramm (MRI) angefertigt, dabei zeigt sich immer ein erweitertes Ventrikelsystem. In den gewöhnlichen T1 und T2 MRI-Sequenzen können sich unter Umständen Tumore darstellen, die die Hirnwasserzirkulation behindern. Beim Verschlusshydrozephalus kann das Hirnwasser, wegen eines Hindernis, das Ventrikelsystem nicht verlassen, die Zirkulation ist „mechanisch“ gestört. Die häufigste Ursache ist eine Einengung oder Verschluss des Aquaeductus cerebri. Dieses Kanälchen verbindet den dritten mit dem vierten Ventrikel und ist die „Achilles-Ferse“ der Hirnwasserzirkulation.

Wenn ein Verschlusshydrozephalus vorliegt, wird die Ursache behoben (z.B. ein Tumor entfernt) oder eine Umgehung für das Hirnwasser geschaffen. Dies geschieht durch einen minimalinvasiven endoskopischen Eingriff. Bei einem Verschlusshydrocephalus wird eine sog. Ventrikulozisternostomie durchgeführt. Dabei wird der Boden des III. Ventrikels unter endoskopischer Sicht eröffnet, um einen Umgehungskreislauf für den Liquor innerhalb des Hirnwassersystems herzustellen. Das Endoskop über ein Bohrlochtrepanation in die Hirnwasserkammern einführt, der optimale Eintrittspunkt und die Trajektorie werden mit der Hilfe des Navigationsgerätes definiert. Da die Hirnventrikel mit klarem Nervenwasser gefüllt sind, bietet sich eine gute Sicht auf die anatomischen Strukturen der Kammern.

In seltenen Fällen, bei einem membranösen Verschluss kann unter endoskopischer Sicht selbst der Aquaeduct eröffnet und erweitert werden. Diese sog.

Arachnoidalzysten

Arachnoidalzysten entstehen durch eine angeborene Duplikatur der weichen Hirnhäute. Diese gutartigen Hohlräume sind mit Hirnwasser (Liquor) gefüllt. Sie können überall im Schädelraum auftreten. Am häufigsten befinden sie sich zwischen dem Stirn- und Schläfenlappen des Hirnes, in der sog. Arachnoidalzysten werden am häufigsten als Zufallsbefund festgestellt. Verursacht die Zyste Symptome (Kopfschmerzen, epileptische Anfälle u.

Auf Grund der guten Weichteildarstellung ist die Kernspinntomographie (MRI) die Untersuchungsmethode der Wahl. Mit speziellen Dünnschichttechniken kann die individuelle Architektur der Zyste und ihre Beziehung zu den umliegenden Strukturen beurteilt werden. Mit flusssensitiven Aufnahmen kann der Hirnwasserfluss in der Zyste dargestellt werden.

Eine operative Indikation besteht nur bei symptomatischen Arachnoidalzysten. Ziel des operativen Eingriffes ist die „Fensterung“: Zwischen der Zyste und den Hirnwasserräumen wird eine Verbindung hergestellt und auf diese Weise die Hirnwasserzirkulation normalisiert. Bei asymptomatische, zufällig entdeckten Arachnoidalzysten ist meist keine Therapie notwendig. Arachnoidalzysten werden in unserer Praxis in endoskopischer Technik operiert. Vorteil dieser Methode ist, dass der Chirurg die Zyste „unter Wasser“ eröffnet. Wird eine Zyste mit der klassischen mikrochirurgischen Technik operiert, besteht die Gefahr dass die Zyste, nach Absaugen des Zysteninhalt, zusammen mit der benachbarten Hirnrinde kollabiert. Dies kann durch den Abriss von oberflächlichen Venen zu schweren Komplikationen führen.

Kolloidzysten

Kolloidzysten treten typischerweise im vorderen oberen Bereich der dritten Hirnwasserkammer (Ventrikel) auf. Es handelt sich um gutartige zystische Strukturen, jedoch können sie durch die Blockade der Verbindung zwischen den Seitenventrikeln und dem 3. Die typischen Symptome, wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Gleichgewichtsstörungen oder Einschränkungen der Konzentration und des Gedächtnis, entstehen durch einen chronisch erhöhten Hirndruck auf Grund der gestörten Hirnwasserzirkulation.

Entsteht durch den Verschluss der Hirnwasserwege ein akuter Hirndruckanstieg kann es zu Bewusstseinsstörungen bis hin zum Koma. Auf Grund der klinischen Symptome wird häufig als erster Schritt, wegen der Kürze der Untersuchung, einen Computertomographie (CT) durchgeführt. Hierbei zeigt sich die Zyste typischerweise als hyper- oder hypodense Läsion am Dach des dritten Ventrikels, eventuell mit begleitenden Zeichen einer gestörten Hirnwasserzirkulation (erweiterte Hirnwasserräume).

Um die Zyste genau darzustellen, wird wenn möglich eine Kernspinntomographie (MRI) angefertigt. Kleinere asymptomatische Kolloidzysten, die keine Hirnwasserzirkulationsstörung verursachen, sollten in regelmäßigen Abständen bildgebend (mit MRI) kontrolliert werden, um die Größe und Form im Verlauf zu beurteilen. Zysten, die durch eine gestörte Hirnwasserzirkulation symptomatisch werden, sollten baldmöglichst operiert werden. Eine Entfernung der Zyste ist ebenfalls indiziert, wenn sich in den Bildern bereits Hinweise auf eine gestörte Hirnwasserzirkulation finden, jedoch noch keine Symptome aufgetreten sind, da ein akuter Verschluss der Hirnwasserwege, durch den plötzlichen Aufstau des Hirnwassers, fatale Folgen haben kann.

Prinzipiell stehen zwei Operationsmethoden zur Verfügung. Kolloidzysten können einerseits über eine Kraniotomie (Schädeleröffnung) mikrochirurgisch entfernt werden: Diese Therapie galt lange als Standardverfahren, verursacht jedoch eine nicht unerhebliche operationsbedingte Belastung. In unserer Klinik favorisieren wir deswegen ein minimalinvasives rein endoskopisches Verfahren. Dabei wird ein spezielles Endoskop in den vorderen Anteil der seitlichen Hirnwasserkammer eingeführt. Der optimale Zugang wird unter Zuhilfenahme der Neuronavigation geplant. So kann die Kolloidzyste unter rein endoskopischer Sicht mit millimetergrossen Instrumenten (endoskopische Scheren, Fasszangen, Koagulationselektroden, Absaugkatheter) entfernt werden. Der Vorteil der endoskopischen Methode liegt darin, dass durch den endoskopischen Zugang weniger Hirngewebe geschädigt wird, als bei der offenen Operation und der Zugang durch den Schädel wesentlich kleiner ist (Bohrloch statt Kraniotomie).

Früher wurde bei einer symptomatischen Kolloidzyste häufig ein Shunt mit beidseitiger Ventrikelableitung angelegt und damit der Hirnwasseraufstau behoben. Zysten in den Hirnwasserkammern (Ventrikel) entstehen meist aus Membranen der weichen Hirnhaut oder Zellen der Ventrikelwand. Obwohl die Zysten meist angeboren sind, präsentieren sich die typischen Symptome meist erst im Erwachsenenalter als Folge eines chronisch erhöhten Hirndruckes. Die Untersuchungsmethode der Wahl ist die Kernspinntomographie (MRI). Mit T2 Dünnschichttechniken kann die Zyste und ihre Beziehung zu den umliegenden Strukturen beurteilt werden.

Zufällig festgestellte kleinere Zysten, die keine Störung der Hirnwasserzirkulation verursachen, bedürfen keiner operative Therapie und werden meist mit MRI radiologisch kontrolliert. Früher wurde bei einer symptomatischen Hirnzyste ein Shunt angelegt und die überschüssige Zystenflüssigkeit in die Bauchhöhle abgeleitet. Diese Technik ist heute sicher veraltet - Ventrikelzysten werden in unserer Praxis in rein endoskopischer Technik operiert. Ziel der Operation ist eine „Fensterung“ der Zyste und Wiederherstellung der Hirnwasserzirkulation.

Pinealiszysten

Pinealiszysten sind gutartige zystische Strukturen, die aus der Zirbeldrüse (Pinealis) entstehen. Ab einer bestimmten Grösse kommt es zur Einengung des benachbarten Aquäduktes (Verbindung zwischen der 3. und 4. Hirnwasserkammer) mit einer Störung der Hirnwasserzirkulation und Entstehung eine Verschluss-Hydrocephalus. Die ersten Symptome, wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Seh- oder Gleichgewichtsstörungen, zeigen sich meist im jungen Erwachsenenalter. In vielen Fällen treten die Beschwerden dabei periodisch auf.

Die Kernspintomographie (MRI) ist die Bildgebung der Wahl, da man sowohl die Zyste als auch den Aquaedukt exakt beurteilen kann. Asymptomatische Pinealiszysten, die klein sind und keine Liquorzirkulationsstörung verursachen, sollten regelmässig durch eine zerebrale Bildgebung (MRI) kontrolliert werden. Prinzipiell stehen zwei Operationsmethoden zur Verfügung. Bei erweitertem Ventrikelsystem bevorzugen wir die rein endoskopische, bei engen Hirnkammern die endoskopisch-assistierte mikrochirurgische Technik. Bei der rein endoskopischen Technik erfolgt die Operation „von Vorne“, über ein an der Stirn-Haar-Grenze angelegtes Bohrloch. Nach navigationsgestütztem Einführen eines Endoskopes in die 3. Hirnkammer wird die Pinealiszyste unter endoskopischer Sicht mit speziellen Instrumenten eröffnet und weit gefenstert, ein Tumor biopsiert oder entfernt. Bei engen Hirnkammern wird die Zyste mikrochirurgisch über einen Zugang „von Hinten“, zwischen Kleinhirn und Kleinhirnzelt in sitzender Lagerung eröffnet und entfernt. Dabei wird ein Schlüssellochzugang am Hinterkopf angelegt und der Zyste in endoskopisch-assistierter Technik offen operierend erreicht.

CASK-Gen-Defekt: Eine seltene genetische Ursache für Kleinhirnunterentwicklung

Katharina (2) leidet an einem Defekt des CASK-Gens (calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase), was zur Folge hat, dass das Kleinhirn und der Hirnstamm deutlich unterentwickelt sind. Nur von 50 Menschen weltweit weiß man, dass sie von der Mutation des CASK-Gens betroffen sind. 14 leben in Deutschland, die meisten davon sind Mädchen beziehungsweise junge Frauen, weil die Genveränderung nur auf X-Chromosomen vorkommt. Ansonsten weiß die Forschung nur wenig über den angeborenen Defekt, denn erst 2010 wies eine Studie die Mutation wissenschaftlich nach und beschrieb das dazugehörige Krankheitsbild mit einem unterentwickelten Kleinhirn und Hirnstamm. Dadurch ist vor allem die motorische, aber auch die geistige Entwicklung der Betroffenen stark beeinträchtigt.

Bei Katharina hat man anfangs gar nichts gemerkt. Nach der Geburt gab es eigentlich auf den ersten Blick keine Auffälligkeiten. Erst nach drei Monaten fiel uns auf, dass irgendetwas nicht stimmt, denn Katharina entwickelte sich kaum, bewegte sich nicht so wie gleichaltrige Kinder. Bei der U4 stellte der Kinderarzt schließlich fest, dass Katharina einen zu kleinen Kopf hat und ihre Fontanelle bereits geschlossen war, da der Schädel aufgrund der unausgebildeten Hirnbereiche nicht mehr wuchs.

Danach begann ein alptraumhafter Diagnose-Marathon mit Ultraschall-, MRT-Untersuchungen und Bluttests. Mehr als ein Jahr dauerte die quälende Prozedur und die Ungewissheit, bis Claudia und Jens de Jonge den eindeutigen Befund Defekt des CASK-Gens bekamen. Durch die zu kleinen Hirnbereiche entspricht ihre Motorik und Mobilität im Moment etwa der eines sechs Monate alten Babys. Sie kann nicht eigenständig sitzen geschweige denn laufen, kann ihren Körper nicht aufrecht halten und braucht einen Spezialstuhl. Auch nachts muss sie speziell gelagert und zusätzlich fixiert werden, was für das kleine Mädchen sehr unangenehm ist.

Neuere Entwicklungen in der Ataxieforschung

Dr. Jennifer Faber, seit März 2024 neue Leiterin der Spezialambulanz für Ataxien am Universitätsklinikum Bonn (UKB) und Wissenschaftlerin am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), wurde von der US-amerikanischen National Ataxia Foundation (NAF) mit dem „Pioneer SCA3 Translational Research Award“ ausgezeichnet. Die Auszeichnung ist mit 100.000 US-Dollar dotiert und wurde Dr. Faber für die Weiterentwicklung eines von ihr etablierten datenbasierten Stadienmodells der genetisch vererbten Spinozerebellären Ataxie Typ 3 (SCA3) verliehen.

Das UKB ist mit seiner Spezialambulanz seit Jahren ein wichtiges Zentrum der Versorgung von Menschen mit Ataxien und in Zusammenarbeit mit dem DZNE eine treibende Kraft in der Erforschung dieser Hirnerkrankungen. Die Leitung der Ambulanz hatte Dr. Faber im März 2024 übernommen, nachdem Prof. Klockgether als langjähriger Direktor der Klinik für Neurologie am UKB ausgeschieden war.

In einer zu Beginn dieses Jahres erschienenen gemeinsamen Arbeit von Dr. Faber und ihrem Bonner Kollegen Prof. Klockgether in dem angesehenen Fachjournal „Annals of Neurology“ konnten die Autoren erstmals datenbasiert ein Stadienmodell der genetisch vererbten Spinozerebellären Ataxie Typ 3 (SCA3) etablieren. Insbesondere war es möglich, basierend auf den Daten einer europaweiten multizentrischen Kohorte, erstmals ein dem klinischen Beginn der Ataxie vorangehendes „Biomarker-Stadium“ zu charakterisieren. Bereits über 10 Jahre vor dem Krankheitsbeginn zeigen sich hier messbare neurodegenerative Veränderungen. Die Kenntnis dieser Veränderungen und insbesondere deren zeitlicher Dynamik ist ein entscheidender erster Schritt hin zu präventiven Therapieoptionen. Mit dem mit der Auszeichnung verbundenen Fördergeld in Höhe von 100.000 US-Dollar wird Dr. Faber die Weiterentwicklung dieses Stadienmodells vorantreiben.

Die Evolution des Kleinhirns

Die Evolution höherer kognitiver Funktionen beim Menschen wurde ursprünglich mit der Ausdehnung der Neokortex in Verbindung gebracht. In der Forschung wird jedoch zunehmend deutlich, dass sich das „Kleine Gehirn“ oder Cerebellum während der Evolution ebenfalls ausdehnte und wahrscheinlich zu den einzigartigen menschlichen Fähigkeiten beiträgt.

Im Vergleich dieser Daten zeigen sich sowohl ursprüngliche als auch artspezifische zelluläre und molekulare Merkmale der Kleinhirnentwicklung in mehr als 160 Millionen Jahren der Säugetierevolution. Obwohl das Kleinhirn etwa 80 Prozent aller Neuronen des gesamten menschlichen Gehirns umfasst, galt es lange als eine Hirnregion mit eher einfacher zellulärer Architektur. In jüngerer Zeit haben sich jedoch Hinweise darauf verdichtet, dass diese Struktur eine ausgeprägte Heterogenität aufweist.

Die Heidelberger Forscherinnen und Forscher haben nun systematisch alle Zelltypen im sich entwickelnden Kleinhirn von Menschen, Mäusen und Opossums klassifiziert. Zu diesem Zweck sammelten sie zunächst mithilfe von Einzelzell-Sequenzierung molekulare Profile von fast 400.000 individuellen Zellen und setzten dabei Verfahren ein, die eine räumliche Zuordnung von Zelltypen ermöglichen. Auf der Grundlage dieser Daten stellten die Wissenschaftler fest, dass der Anteil an Purkinje-Zellen - große und komplexe Neuronen mit Schlüsselfunktionen im Kleinhirn - im menschlichen Cerebellum in den frühen fötalen Entwicklungsstadien fast doppelt so hoch ist wie bei Maus und Opossum. Diese Zunahme ist vor allem auf spezifische Subtypen von Purkinje-Zellen zurückzuführen, die während der Entwicklung als Erstes entstehen und die wahrscheinlich mit neokortikalen Bereichen kommunizieren, die an kognitiven Funktionen im ausgereiften Gehirn beteiligt sind. Das lädt zu der Annahme ein, dass die Ausdehnung dieser besonderen Purkinje-Zelltypen im Laufe der menschlichen Evolution höhere kognitive Funktionen beim Menschen unterstützt.

Mit bioinformatischen Ansätzen verglichen die Forscherinnen und Forscher außerdem die Genexpressionsprogramme in Kleinhirnzellen von Menschen, Mäusen und Opossums. Die Wissenschaftler identifizierten dabei Gene mit zelltypspezifischen Aktivitätsprofilen, die seit mindestens etwa 160 Millionen Jahren der Evolution über die Arten hinweg konserviert wurden. Gleichzeitig identifizierten die Forscherinnen und Forscher mehr als tausend Gene mit Aktivitätsprofilen, die sich zwischen Mensch, Maus und Opossum unterscheiden.

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