Signalweiterleitung epileptischer Anfall: Ursachen, Mechanismen und Therapieansätze

Epileptische Anfälle sind ein weit verbreitetes neurologisches Problem, das Menschen jeden Alters betreffen kann. Sie entstehen durch plötzliche, synchrone Entladungen großer Nervenzellverbände im Gehirn. Diese unkontrollierte Aktivität kann sich in vielfältiger Weise äußern, von unwillkürlichen Muskelzuckungen und Krämpfen bis hin zu kurzen Bewusstseinsverlusten. Obwohl viele Betroffene ihre Anfälle mit Medikamenten gut in den Griff bekommen, gibt es eine beträchtliche Anzahl von Patienten, die auf die verfügbaren Therapien nicht ansprechen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die zugrunde liegenden Mechanismen der Epilepsieentstehung besser zu verstehen, um neue und wirksamere Behandlungsstrategien zu entwickeln.

Die Rolle der Gliazellen bei epileptischen Anfällen

Während sich die Forschung lange Zeit auf die Rolle der Nervenzellen (Neuronen) bei der Entstehung von Epilepsie konzentriert hat, rücken in jüngster Zeit die Gliazellen immer stärker in den Fokus. Gliazellen machen etwa die Hälfte aller Zellen im Gehirn aus und übernehmen vielfältige Aufgaben, darunter die Aufrechterhaltung des Ionenhaushaltes und die Unterstützung der Signalübertragung zwischen Neuronen.

Astrozyten und pH-Wert-Veränderungen

Ein Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat in Zusammenarbeit mit japanischen Kollegen untersucht, wie Astrozyten, eine spezielle Art von Gliazellen, zur Entstehung von Epilepsie beitragen. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass epileptische Entladungen zu einem Anstieg des pH-Werts in den Astrozyten führen, einer sogenannten Alkalinisierung. Diese pH-Wert-Veränderung beeinträchtigt die Kommunikation innerhalb der Astrozyten-Netzwerke und verstärkt dadurch die epileptische Aktivität der Neuronen. Tierexperimentelle Studien bestätigten, dass die medikamentöse Unterbindung der pH-Wert-Veränderung in den Astrozyten die epileptischen Überregungen im Gehirn reduzieren kann.

Gliazellen und Glutamat

Eine weitere Studie eines internationalen Teams unter der Leitung der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) hat gezeigt, dass ein Versagen der Gliazellen im Gehirn epileptische Anfälle auslösen kann. Die Forscher fanden heraus, dass kurz vor einem Anfall die Nervenzellen in einem begrenzten Bereich des Gehirns abnormal aktiv sind, während die Gliazellen eine starke, synchrone Aktivität im gesamten Gehirn zeigen. Während des Anfalls selbst nimmt die neuronale Aktivität abrupt zu, und die funktionellen Verbindungen zwischen Nervenzellen und Gliazellen werden sehr stark. Dies führt zu einer starken Erhöhung des Glutamatspiegels, einer chemischen Verbindung, die Signale zwischen Nervenzellen überträgt. Normalerweise absorbieren Gliazellen überschüssiges Glutamat, aber während eines Anfalls scheinen sie es abzusondern und so die Anfallsausbreitung zu fördern.

Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Epilepsie nicht nur durch Anomalien in Neuronen, sondern auch durch Veränderungen in Gliazellen verursacht werden kann. Da Gliazellen etwa 80 % der Zellen im Gehirn ausmachen, könnten sie ein vielversprechendes Ziel für neue Antiepileptika sein.

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Zink-Ionen und Calcium-Ionenkanäle bei der Signalweiterleitung

Neben den Gliazellen spielen auch Ionenkanäle eine wichtige Rolle bei der Signalweiterleitung im Gehirn und der Entstehung von Epilepsie. Ionenkanäle regulieren den Zutritt von Ionen wie Calcium und Zink in die Nervenzellen.

Zink und MTF1

Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Bonn hat einen Signalweg entschlüsselt, der am Ausbruch des Anfallsleidens beteiligt ist. Sie fanden heraus, dass nach einer vorübergehenden schweren Gehirnschädigung die Konzentration freier Zink-Ionen im Hippocampus steigt. Diese Zink-Ionen binden verstärkt an einen Schalter, den sogenannten metallregulatorischen Transkriptionsfaktor 1 (MTF1). Dies führt dazu, dass die Menge eines speziellen Calcium-Ionenkanals in den Nervenzellen stark zunimmt, was insgesamt die Gefahr epileptischer Anfälle massiv verstärkt. In Experimenten an Mäusen mit Epilepsie konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Hemmung von MTF1 zu selteneren und schwächeren Anfällen führte.

Neue Technologie zur Beobachtung am lebenden Gehirn

Die Wissenschaftler nutzten ein neuartiges Verfahren, bei dem sie fluoreszierende Moleküle in die Gehirne von Mäusen einschleusten, die immer dann leuchteten, wenn die Produktion des speziellen Calcium-Ionenkanals aktiviert wurde. Die von den Fluoreszenzmolekülen ausgesendeten Lichtstrahlen lassen sich durch die Schädeldecke der Mäuse messen, wodurch es möglich ist, die während der Entwicklung einer Epilepsie stattfindenden Prozesse am lebenden Tier zu untersuchen.

Diese Ergebnisse eröffnen möglicherweise neue diagnostische und therapeutische Möglichkeiten für Epilepsiepatienten. Die gezielte Hemmung von Zink-Ionen oder des Transkriptionsfaktors MTF1 im Gehirn könnte möglicherweise die Entstehung eines Anfallsleidens verhindern.

Formen epileptischer Anfälle

Epileptische Anfälle können sich sehr unterschiedlich äußern. Die Internationale Liga gegen Epilepsie (ILAE) hat eine Klassifikation entwickelt, um die verschiedenen Anfallsformen zu ordnen. Grundsätzlich werden zwei Haupttypen unterschieden:

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• Fokale Anfälle: Diese Anfälle beginnen in einem bestimmten Bereich des Gehirns. Die Symptome hängen davon ab, welcher Bereich betroffen ist. Fokale Anfälle können sich in Missempfindungen, Sprachstörungen, Muskelzuckungen oder auch Halluzinationen äußern. Bei manchen fokalen Anfällen bleibt das Bewusstsein erhalten, bei anderen ist es beeinträchtigt.
• Generalisierte Anfälle: Diese Anfälle betreffen von Anfang an beide Gehirnhälften. Sie gehen in der Regel mit Bewusstseinsverlust einher. Zu den häufigsten Formen generalisierter Anfälle gehören Absencen (kurze Bewusstseinspausen) und tonisch-klonische Anfälle (Krampfanfälle mit Muskelverkrampfungen und Zuckungen).

Ursachen und Risikofaktoren

Epilepsie kann verschiedene Ursachen haben. In manchen Fällen ist sie genetisch bedingt, in anderen Fällen wird sie durch Hirnschäden, Infektionen oder Stoffwechselstörungen verursacht. Manchmal bleibt die Ursache jedoch auch unbekannt.

Zu den Risikofaktoren für die Entwicklung einer Epilepsie gehören:

• Familiäre Vorbelastung
• Schwere Gehirnverletzungen
• Schlaganfall
• Hirntumore
• Infektionen des Gehirns (z.B. Hirnhautentzündung)
• Entwicklungsstörungen des Gehirns

Diagnose

Die Diagnose von Epilepsie basiert in erster Linie auf der Anamnese (Krankengeschichte) und der Beschreibung der Anfälle. Wichtig ist, dass auch Zeugen der Anfälle befragt werden, um ein möglichst genaues Bild des Anfallsgeschehens zu erhalten.

Zusätzlich kommen verschiedene technische Untersuchungen zum Einsatz:

• Elektroenzephalographie (EEG): Das EEG misst die elektrische Aktivität des Gehirns. Bei Epilepsiepatienten können im EEG typische Veränderungen festgestellt werden, wie z.B. Spitzen (Spikes) oder Sharp Waves.
• Magnetresonanztomographie (MRT): Die MRT ist ein bildgebendes Verfahren, mit dem die Struktur des Gehirns dargestellt werden kann. Sie dient dazu, mögliche Ursachen der Epilepsie zu identifizieren, wie z.B. Hirntumore oder Hirnfehlbildungen.

Behandlung

Das Ziel der Epilepsiebehandlung ist es, die Anfälle zu kontrollieren und die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern. In den meisten Fällen erfolgt die Behandlung mit Medikamenten, sogenannten Antiepileptika. Diese Medikamente können die Anfallshäufigkeit und -stärke reduzieren oder die Anfälle sogar ganz verhindern.

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Bei manchen Patienten ist eine medikamentöse Behandlung jedoch nicht ausreichend. In diesen Fällen können andere Therapieoptionen in Betracht gezogen werden:

• Chirurgische Behandlung: Bei fokalen Epilepsien, die nicht auf Medikamente ansprechen, kann eine Operation in Erwägung gezogen werden. Dabei wird der Bereich des Gehirns, der die Anfälle auslöst, entfernt oder deaktiviert.
• Vagusnervstimulation (VNS): Bei der VNS wird ein kleiner Generator unter die Haut im Brustbereich implantiert. Dieser Generator sendet elektrische Impulse an den Vagusnerv, der eine Verbindung zum Gehirn hat. Die VNS kann die Anfallshäufigkeit reduzieren.
• Ketogene Diät: Die ketogene Diät ist eine spezielle Form der Ernährung, bei der der Körper hauptsächlich Fette und wenig Kohlenhydrate zu sich nimmt. Dies führt dazu, dass der Körper Ketonkörper bildet, die eine antiepileptische Wirkung haben können.

Erste Hilfe bei einem epileptischen Anfall

Es ist wichtig zu wissen, wie man sich bei einem epileptischen Anfall verhält:

• Ruhe bewahren: Versuchen Sie, ruhig zu bleiben und die Situation zu überblicken.
• Betroffenen schützen: Sorgen Sie dafür, dass der Betroffene sich nicht verletzen kann. Entfernen Sie gefährliche Gegenstände aus der Umgebung und polstern Sie den Kopf des Betroffenen ab.
• Nicht festhalten: Versuchen Sie nicht, den Betroffenen festzuhalten oder seine Bewegungen zu unterdrücken.
• Keinen Gegenstand in den Mund stecken: Versuchen Sie nicht, dem Betroffenen einen Gegenstand zwischen die Zähne zu schieben. Dies kann zu Verletzungen führen.
• Notruf verständigen: Rufen Sie den Notruf (112), wenn der Anfall länger als fünf Minuten dauert, der Betroffene sich verletzt hat oder mehrere Anfälle kurz hintereinander auftreten.
• Nach dem Anfall: Bleiben Sie beim Betroffenen, bis er wieder vollständig orientiert ist. Sprechen Sie ihn beruhigend an und helfen Sie ihm, sich zu erholen.

Dravet-Syndrom

Das Dravet-Syndrom ist eine seltene, schwere Form der frühkindlichen Epilepsie. Sie ist genetisch bedingt und geht in den meisten Fällen auf eine Veränderung im Gen SCN1A zurück. Dieses Gen kodiert für einen Natriumkanal, der für die Signalübertragung im Gehirn wichtig ist.

Die Kinder entwickeln sich zunächst normal, bis sie im Alter von 3 bis 9 Monaten den ersten epileptischen Anfall erleiden. Später können die Anfälle auch durch Übermüdung, Gefühlsausbrüche oder Infektionen ausgelöst werden und lassen sich häufig nur schwer mit Medikamenten behandeln. Nach Krankheitsbeginn verlangsamt sich in den meisten Fällen die Entwicklung. Es kommt zu einer Sprachverzögerung, aber auch Gangstörungen oder Verhaltensauffälligkeiten. Die Mehrzahl der Kinder leidet im weiteren Verlauf an einer geistigen Behinderung.

Psychogene nichtepileptische Anfälle (PNEA)

Psychogene nichtepileptische Anfälle (PNEA) sind Anfälle, die epileptischen Anfällen ähneln, aber keine organische Ursache haben. Sie werden durch psychische Faktoren ausgelöst, wie z.B. traumatische Erlebnisse oder belastende Lebensumstände.

Die Abgrenzung von PNEA und epileptischen Anfällen kann schwierig sein. Wichtig ist eine genaue Anamnese und die Beobachtung des Anfallsgeschehens. In manchen Fällen kann ein Langzeit-EEG helfen, die Diagnose zu sichern.

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