Morbus Parkinson ist eine fortschreitende neurologische Erkrankung, die durch den Verlust von Nervenzellen, insbesondere in der Substantia nigra des Gehirns, gekennzeichnet ist. Dies führt zu einem Dopaminmangel, der die Bewegungssteuerung beeinträchtigt. Obwohl die genauen Ursachen in den meisten Fällen unbekannt sind (idiopathisch), deuten Forschungsergebnisse auf ein komplexes Zusammenspiel von genetischen, umweltbedingten und altersbedingten Faktoren hin. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte der Parkinson-Ursachenforschung.
Idiopathisches Parkinson-Syndrom: Die unbekannte Ursache
In etwa 80 % der Fälle ist die Ursache von Morbus Parkinson idiopathisch, was bedeutet, dass sie unbekannt ist. Obwohl die strukturellen und biochemischen Vorgänge im Hintergrund der idiopathischen Parkinson-Krankheit inzwischen hinreichend bekannt sind, wurde der endgültige Auslöser, also die Ursache des Zellschwundes in der Substantia nigra, trotz intensiver Forschung leider noch nicht gefunden. Die Forschungsergebnisse und die daraus entwickelten Entstehungstheorien legen aber nahe, dass es sich um eine Kombination mehrerer Faktoren handelt. Es wird angenommen, dass das Altern, verschiedene genetische Faktoren mit einer gestörten Entgiftungsfähigkeit des Gehirns und Stoffwechselfaktoren mit der Freisetzung von zellschädigenden Sauerstoffverbindungen (toxische freie Radikale) sowie Umweltfaktoren bei der Entstehung der Krankheit eine wichtige Rolle spielen.
Mögliche Mechanismen: Prionenartige Ausbreitung und Ungleichgewicht der Neurotransmitter
Experimentelle Studien deuten darauf hin, dass Morbus Parkinson möglicherweise durch die Ausbreitung infektiöser Proteine im Gehirn, ähnlich wie bei Prionen-Erkrankungen (z. B. Creutzfeldt-Jakob-Krankheit), verursacht wird.Ein zentrales Merkmal der Parkinson-Erkrankung ist der Untergang von Nervenzellen in der Substantia nigra, einer Region im Mesencephalon (Mittelhirn), die für die Steuerung der Bewegungsabläufe verantwortlich ist. Mit dem fortschreitenden Untergang dieser dopaminergen Neuronen kommt es zu einem Dopaminmangel. Dopamin ist ein wichtiger Neurotransmitter, der die Koordination willkürlicher und unwillkürlicher Bewegungen unterstützt. Normalerweise besteht im Gehirn ein Gleichgewicht zwischen den Neurotransmittern Dopamin und Acetylcholin. Durch den Dopaminmangel bei Parkinson-Patienten wird dieses Gleichgewicht zugunsten des Acetylcholins verschoben. Dies trägt zu den motorischen Symptomen der Erkrankung bei, da Acetylcholin die Bewegungskontrolle beeinträchtigt, wenn es in einem Ungleichgewicht zu Dopamin steht.
Lewy-Körperchen und Alpha-Synuclein
Die betroffenen Nervenzellen zeigen als pathologisches Kennzeichen Lewy-Körperchen - intrazelluläre, eosinophile Einschlüsse, die hauptsächlich aus dem Protein alpha-Synuclein bestehen. Lewy-Körperchen sind kleine, runde Proteinablagerungen im Zytoplasma von Nervenzellen. Bei Patienten mit PK bestehen sie aus verklumptem α-Synuclein. Dieses Protein ist normalerweise löslich, kommt vor allem in den Synapsen von Neuronen vor und ist wahrscheinlich an der Ausschüttung von Neurotransmittern beteiligt. Eine Fehlfaltung von α-Synuclein führt dazu, dass das Protein aggregiert. Es entstehen Lewy-Körperchen und die betroffenen Nervenzellen gehen zugrunde.
Mitochondriale Dysfunktion
Dopaminerge Neuronen sind besonders energieabhängig und benötigen die Unterstützung der Mitochondrien ("Kraftwerke der Zellen"), um ihre Funktionen aufrechtzuerhalten. Bei einigen Parkinson-Patienten liegt das Protein Parkin in einer veränderten Form vor, was die mitochondriale Funktion beeinträchtigt. Parkin ist entscheidend für den Abbau defekter Mitochondrien und die Stimulierung von Überlebenssignalen bei mäßigem zellulären Stress. Ähnlich wie Parkin unterstützt der Ret/GDNF-Rezeptor die Funktion der Mitochondrien und hat eine protektive Wirkung auf die dopaminergen Neuronen.
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Hormonelle Einflüsse
Es gibt Hinweise darauf, dass Östrogen eine protektive Wirkung auf die dopaminproduzierenden Neuronen haben könnte.
Zusammenfassend beruht die Pathogenese des Morbus Parkinson auf dem Untergang dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra, was zu einem Dopaminmangel und einer Verschiebung des Gleichgewichts zwischen Dopamin und Acetylcholin führt. Die Bildung von Lewy-Körperchen und die Ansammlung von fehlgefaltetem alpha-Synuclein tragen entscheidend zur Schädigung der Nervenzellen bei. Mitochondriale Dysfunktionen, verursacht durch verändertes Parkin-Protein, verschärfen den neuronalen Zelltod, während Östrogen möglicherweise eine schützende Rolle spielt.
Genetische Faktoren
Bei 5 bis 10 Prozent der Patient:innen sind oder waren auch andere nahe Verwandte von der Erkrankung betroffen. Bei der Ursachenforschung der Parkinson-Krankheit stehen aber neurogenetische Gesichtspunkte zunehmend im Mittelpunkt. Es wäre nach jetzigem Kenntnisstand jedoch falsch, von einer „Erbkrankheit“ im eigentlichen Sinne zu sprechen. Bei einer seltenen Form der Krankheit, bei der so genannten familiären Parkinson-Krankheit konnten Veränderungen auf den Chromosomen 4, 6 und 2 nachgewiesen werden. Diese Chromosomen zeigen veränderte Gene, die als Park 1, Park 2, Park 3 und Park 4 bezeichnet wurden. Diese Genmutationen führten zu Veränderungen im Zellstoffwechsel, so verursacht Park 1 beispielsweise die verstärkte Bildung des Eiweißstoffes Alpha-Synuclein. Insgesamt werden dadurch schädigende Prozesse in Gang gesetzt, die zum Untergang melaninhaltiger Zellen führen.
Es wurde in einer Familie auch eine Veränderung in einem weiteren Gen gefunden, der für die Ubiquitin-Bildung verantwortlich ist. Mittlerweile wurde auch die Zusammensetzung der Lewy-Körperchen entdeckt. Zwar ist die Bedeutung dieser Körperchen noch unklar, aber die Tatsache, dass sie aus Neurofilament, Ubiquitin und dem oben genannten Alpha-Synuclein bestehen, untermauert die neurogenetischen Erklärungsversuche der Parkinson-Entstehung. Da die Lewy-Körperchen nicht nur in der Schwarzen Substanz, sondern auch in anderen Teilen des Gehirns vorkommen, ergibt sich eine Erklärung für die Beteiligung unterschiedlicher Botenstoffe am Krankheitsprozess.
Auch der bei der Krankheit bestehende Enzym-Mangel (Tyrosinhydroxylase), der die normale Dopamin-Produktion verhindert, könnte genetische Ursachen haben. Es wird auch diskutiert, dass die angenommene gestörte Entgiftungsfähigkeit anlagebedingt, also vererbt sein kann. Dies bedeutet aber noch nicht, dass der Betroffene an Parkinson erkranken muss. Die oben genannten Genveränderungen sind aber sehr selten und bei der idiopathischen Parkinson-Krankheit nicht zu finden.
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Familiäre Häufung und Genmutationen
Bei 5-15 Prozent der IPS-Patienten sind weitere Familienmitglieder betroffen. Bislang sind 16 Gen-Loci (PARK 1-21) für seltene, autosomal vererbte Formen beschrieben; für 12 Gen-Loci sind die verantwortlichen Gene identifiziert. Für die früh auftretende, autosomal rezessive Parkinson-Krankheit wurden Mutationen in den Genen PARKIN, PINK1 und DJ-1 als Ursache detektiert. Mutationen im LRRK2-Gen werden mit autosomal-dominanter Parkinson-Krankheit mit unvollständiger Penetranz in Verbindung gebracht. Monogen vererbte Formen weisen häufig eine Punktmutation im alpha-Synclein-Gen auf.
Erblichkeit vs. Umwelteinflüsse
Eine Studie, in der die Konkordanzraten von eineiigen und zweieiigen Zwillingen verglichen wurden, schätzte die Erblichkeit von Parkinson-Syndromen auf nur 30 Prozent. Demnach würde das Erkrankungsrisiko vor allem mit Umwelteinflüssen und Verhaltensfaktoren assoziiert sein. Je jünger ein Patient ist, umso wahrscheinlicher liegt ein genetischer Hintergrund vor.
Umweltfaktoren
Zu den bekannten Risikofaktoren für die Entstehung von PD zählen genetische Prädispositionen, ein höheres Alter (ü60) und Umwelteinflüsse. Weshalb die Nervenzellen in der Gehirnregion Substantia nigra absterben, ist im Detail noch weitgehend ungeklärt. Vermutlich liegt ein Zusammenspiel aus genetischen sowie Umweltfaktoren, wie Schwermetall- oder Pestizidbelastung, vor. Es wird angenommen, dass das Altern, verschiedene genetische Faktoren mit einer gestörten Entgiftungsfähigkeit des Gehirns und Stoffwechselfaktoren mit der Freisetzung von zellschädigenden Sauerstoffverbindungen (toxische freie Radikale) sowie Umweltfaktoren bei der Entstehung der Krankheit eine wichtige Rolle spielen. Die Deutsche Gesellschaft für Neurologie (DGN) empfiehlt, bei der Suche nach den Auslösern von neurodegenerativen Alterserkrankungen wie Morbus Parkinson verstärkt Umweltfaktoren in den Blick zu nehmen.
Chemikalien und Toxine
So kann die Exposition gegenüber bestimmten Chemikalien, wie dem Lösungsmittel Trichlorethylen (TCE), Parkinson begünstigen. Bei TCE-exponierten Personen steige das Risiko ein PD zu entwickeln um bis zu 70 % an, zitiert Pfeifer aus einer großen Kohortenstudie, die TCE-exponiertes und nicht exponiertes Personal aus dem Militär der USA berücksichtigte. Als weitere Chemikalien mit mitochondrialer Toxizität, die in Verbindung mit PD gebracht werden können, erwähnt Pfeifer unter anderem das Insektizid/Pestizid Rotenon und das Herbizid Paraquat. Aber auch Schwermetalle wie Eisen, Quecksilber, Mangan, Kupfer und Blei hätten das Potenzial die vermehrte Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) anzuregen und die antioxidativen Abwehrsysteme in dopaminergen Neuronen zu schwächen.
Im Fokus stünden außerdem Organophosphor-Verbindungen - das sind Pestizide - bei der Entstehung neurodegenerativer und neurologischer Entwicklungsstörungen. Hier könnten Zusammenhänge mit der Parkinson-Krankheit bestehen, aber auch mit der Alzheimer-Krankheit, der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Autismus und anderen entwicklungsbedingten Neurotoxizitäten. Die mögliche Bedeutung von Pestiziden für die Zunahme von neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson wird bei der derzeitigen europaweiten Diskussion bezüglich der Reduktion der Pestizidbelastung und des Glyphosat-Verbots zu wenig berücksichtigt. Für viele Pestizide sei außerdem ein direkt toxischer Effekt auf das Nervensystem nachgewiesen.
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Zu den Umwelt-Schadstoffen, die zur Entstehung eines Parkinson-Syndroms beitragen könnten, zählen Kohlenmonoxid, Mangan, Zyanide, Halogenwasserstoffe, TaClo, 4-Phenylpyridin, Schwermetalle wie Blei, Lösungsmittel und bestimmte Pestizide (Paraquat, Diquat). Das Brunnenwasser ist häufig mit Schwermetallen belastet. Die unter Verdacht stehenden Umweltgifte konnten jedoch bisher nicht als alleinige Auslöser einer Parkinson-Krankheit identifiziert werden, da andere Personenkreise, die diesen Stoffen ebenfalls ausgesetzt waren, nicht ebenso häufig an Parkinson erkrankt sind.
Oxidativer Stress und DNA-Schäden
Beschrieben wurde auch schon, dass einige genetische Krankheitstreiber bei PD die Mitochondrien und deren Funktion innerhalb der Atmungskette negativ beeinflussen, die ebenfalls zur Akkumulation von ROS in dopaminergen Neuronen beitragen. Dazu zählen zum Beispiel Veränderungen in Genen, wie SNCA und ATP13A2, die die mitochondriale Funktion schädigen und die die Produktion von ROS fördern können. Oxidative DNA-Schäden im Zellkern als weitere Ursache denkbar. Die Hypothese, dass ROS, die von defekten Mitochondrien produziert werden, zur Entstehung von oxidativen DNA-Schäden im Zellkern führen könnten, werde noch zu wenig beachtet, bemängelte der Experte in seiner Arbeit. Altersbedingte epigenetische Veränderungen und der Faktor genomische Instabilität, der im Wesentlichen durch oxidativen Stress gefördert werde, könnten weitere Ursachen für die Entstehung von PD sein, betont Pfeiffer. Nach seiner Überzeugung diffundieren ROS in den Zellkern und verursachen dort oxidative DNA-Schäden, die zu Transkriptionsstress und Mutationen führen können.
Viele Gen-Abschnitte, die Proteine für Neuronen-spezifische Funktionen kodieren (z.B. Axon- und Synapsenbildung, neuronale Zelladhäsion), wären außergewöhnlich lang (>300 Kilobasen, kb) und reichten in der Größe von mehreren hundert Kilobasen bis weit über eine Megabase, erläutert der Experte. Eben diese Genabschnitte wären besonders häufig bei neurologischen Entwicklungsstörungen verändert bzw. mutiert. Als Beispiele für solche langen und potenziell krankheitsrelevanten Gene führt Pfeiffer unter anderem NRXN3 (1700 kb), OXR1 (486 kb), RIT2 (376 kb) [91], DLG2 (2177 kb) und PARKIN (1384 kb) auf.Gemäß seiner Hypothese schädigen ROS bestimmte Abschnitte auf diesen DNA-Sequenzen, was zum Beispiel zur Bildung von transkriptionsblockierenden Bereichen auf dem Gen führen kann. ROS-induzierte Läsionen könnten aber auch mit dauerhaften Mutationen einher gehen, die zu neuronaler Dysfunktion oder auch mit weitreichenderen Konsequenzen, wie den Untergang dopaminerger Neuronen bzw. Er stellte aber auch klar, dass Studien erst noch darauf angesetzt werden müssten, um die vorgeschlagenen Zusammenhänge zwischen DNA-Schäden und PD auf ihre Gültigkeit zu prüfen.
Fallzahlen steigen stärker als erwartet
Die Fallzahlen steigen seit Jahren deutlich stärker, als es für die Alterserkrankung Parkinson infolge des demografischen Wandels zu erwarten wäre. Das gilt weniger für reiche Länder als vielmehr für Länder mit mittlerem Pro-Kopf-Einkommen und Bildungsstandard. Eine wahrscheinliche Erklärung hierfür sind laut der DGN bestimmte Schadstoffe und Umwelttoxine, die die Erkrankung zwar nicht direkt auslösen, aber das Risiko erhöhen können. Hierzu zählen unter anderem Lösungsmittel wie Trichlorethylen (TCE), Pestizide wie MPTP und Rotenon, aber auch Glyphosat, Schwermetalle wie Mangan, Blei und Quecksilber, Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid sowie Weichmacher wie Bisphenol A.
Bewegungsmangel
Bewegungsmangel - Personen, die ≥ 6 Stunden pro Woche körperlich aktiv waren (z. B.
Infektionen
Infektiös bedingt, z. B.
Metabolische Ursachen
Metabolische Ursachen - z. B.
Zerebrale Raumforderung
Zerebrale Raumforderung - z. B.
Morbus Alzheimer-Krankheit
Morbus Alzheimer-Krankheit (s.
Organo-Chlor-Pestizide
Organo-Chlor-Pestizide - z. B.
Hinweise
Hinweis: Empfehlung des ÄSVB vom 20.
Studien
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Designer-Drogen
Der erste gesicherte Beweis, dass äußere Einflüsse wie Giftstoffe Parkinson-Symptome auslösen können, basiert auf der Beobachtung, dass so genannte Designer-Drogen bei jugendlichen Drogenabhängigen schwere Parkinson-ähnliche Störungen hervorriefen. Diese Designer-Drogen wurden als Heroin-Ersatz in Heimsynthese hergestellt und mit einem Stoff, MPTP (Methyl-Phenyl-Tetrahydro-Pyridin), verunreinigt. Dieser Stoff wurde im Gehirn durch das Enzym Monoaminooxidase-B in das hochgiftige MPP+ umgewandelt. MPP+ zerstörte sofort nach der Verabreichung die Nervenzellen der Schwarzen Substanz. Die entstandene Zerstörung war nicht identisch mit den Zellveränderungen der Parkinson-Krankheit, es fehlen z.B. die so genannten Lewy-Körperchen. Trotzdem wurde die Vergiftung von Versuchstieren und Zellkulturen mit MPTP ein wichtiges Entstehungsmodell der Parkinson-Krankheit.
Geografische Faktoren
Beobachtungen aus Kanada sprechen dafür, dass die Parkinson-Krankheit in ländlichen Gebieten, wo keine städtische Wasserversorgung existiert und Pestizide verwendet werden, sowie in der Nähe der holzverarbeitenden Industrie häufiger ist, als z.B. in der Großstadt. Die Pestizide, die in Frage kommen, sind in der chemischen Struktur dem MPTP ähnlich. Sie sind in Europa seit längerer Zeit verboten.
Sekundäres Parkinson-Syndrom
Eine Parkinson-Symptomatik mit einer identifizierbaren, nicht genetischen Ursache wird als symptomatisches oder auch sekundäres Parkinson-Syndrom bezeichnet. Symptomatische bzw. sekundäre Parkinson-Syndrome (sPD bzw. SPS) sind auf andere Ereignisse, Erkrankungen oder Arzneimittel zurückzuführen, die die zentralnervösen Strukturen schädigen. Mögliche Auslöser sind unter anderem lysosomale Speicherkrankheiten, traumatische Gehirnverletzungen, Schlaganfall, Hirntumor oder Enzephalitis.
Dazu gehören:
- Arzneimittel, insbesondere klassische Neuroleptika, Lithium, Valproinsäure, Reserpin, Antiemetika (Metoclopramid) und Calciumkanalantagonisten (Cinnarizin, Flunarizin)
- Neurotoxine, zum Beispiel Intoxikationen durch Kohlenmonoxid, Mangan, Blei oder MPTP (1-Methyl-4-Phenyl-1,2,5,6-Tetrahydropyridin). Eine Exposition gegenüber Pestiziden, Lindan, Rotenon oder Lösungsmitteln auf Basis von Trichlorethylen, Tetrachlorkohlenstoff und Perchlorethylen erhöhen das Erkrankungsrisiko.
- Traumatische Hirnschädigung, speziell schwere Schädel-Hirn-Traumata (SHT). Das Erkrankungsrisiko steigt mit der Anzahl der Kopfverletzungen, spezifischen Umwelteinflüssen und genetischen Anfälligkeitsfaktoren. Eine schwere traumatische Hirnschädigung in Verbindung mit einer Exposition gegenüber dem Kontaktherbizid Paraquat erhöht die Krankheitswahrscheinlichkeit um das Dreifache.
- Hirntumore
- Entzündungen wie AIDS-Enzephalopathie oder seltene Enzephalitiden
- Stoffwechselstörungen wie Morbus Wilson und Hypoparathyreoidismus
Ferner begünstigen Psychostimulanzien vom Amphetamintyp, etwa Methamphetamin (Crystal Meth), das Parkinson-Risiko. Wissenschaftler von der University of Utah in Salt Lake City haben in einer retrospektiven Studie ermittelt, dass Amphetamin-Konsumenten ein fast dreifach so hohes Parkinson-Risiko haben wie Menschen ohne Drogenkonsum.
Atypische Parkinson-Syndrome
Parkinson-Syndrome im Rahmen anderer neurodegenerativer Krankheiten werden auch als atypische Parkinson-Syndrome bezeichnet.
Die Braak-Hypothese
Eine mögliche Kausalkette liefert die sogenannte Braak-Hypothese aus dem Jahr 2003, die die Krankheitsentwicklung in sechs Stadien einteilt. Demnach beginnt die Erkrankung im Darm mit dem Frühsymptom Obstipation oder im Bulbus olfactorius mit Geruchsstörungen. Dies soll Folge einer Akkumulation von fehlgefalteten α-Synuclein im enterischen Nervensystem und dem retrograden Transport ins zentrale Nervensystem (ZNS) sein.
Genauer sollen die Proteine über den Vagusnerv zum Hirnstamm gelangen und sich von dort weiter ausbreiten, bis das ganze Gehirn betroffen ist. Möglicherweise kann der Prozess sogar in der Gegenrichtung ablaufen. Die fehlgefaltete Proteinform neigt zur Bildung von Aggregaten und später auch Fibrillen. Sobald dieser Prozess beginnt, scheint er prionartig von Neuron zu Neuron zu springen. Sowohl im peripheren wie auch zentralen Nervensystem tauchen in zeitlicher Abfolge abnorme alpha-Synuclein-Proteine auf. Das Modell der Braak’schen Stadieneinteilung basiert auf postmortalen Beobachtungen. Eine Studie am Mausmodell aus dem Jahr 2019 unterstützt die Braak-Theorie.
Frühsymptome und Prodromalphase
Den motorischen Kardinalsymptomen geht meist eine - oft jahrelange - Prodromalphase mit unklaren Beschwerden voraus. Typische Frühsymptome von Parkinson sind:
- REM-Schlaf-Verhaltensstörung (REM-sleep behavior disorder, RBD): REM-Schlaf-Verhaltensstörungen treten bereits 10-30 Jahre vor der eigentlichen Parkinson-Diagnose auf.
- Riechstörungen: Anamnestisch können Hyposmien schon um bis zu zehn Jahre vor der Parkinson-Diagnose ermittelt werden.
- Stimmungsschwankungen: Viele Parkinson-Patienten berichten im Vorfeld über Reizbarkeit und Ruhelosigkeit. Hinweisgebend kann ebenso eine erhöhte Angst- und Depressionsneigung sein.
- Obstipation: Verstopfung ist nicht nur ein leidiges Symptom vieler Parkinson-Patienten. Das Stuhlproblem kann der Diagnose auch als unspezifisches Frühzeichen vorausgehen.