Neuronale Dysfunktion: Ursachen und Auswirkungen auf das Nervensystem

Im Laufe des Lebens können Nervenzellen und Zellfunktionen verloren gehen, was als neuronale Dysfunktion bezeichnet wird. Angesichts des stetig wachsenden Anteils älterer Menschen in der Bevölkerung Deutschlands stellen neurodegenerative Erkrankungen eine bedeutende medizinische Herausforderung für die kommenden Jahrzehnte dar. Experten schätzen, dass bereits heute rund 1,5 Millionen Deutsche an Demenz erkrankt sind. Neben der Parkinson-Krankheit und verschiedenen Demenzformen gibt es eine Vielzahl weiterer neurodegenerativer Erkrankungen.

Neurodegenerative Erkrankungen: Ein Überblick

Neurodegenerative Erkrankungen sind durch den fortschreitenden Verlust von Nervenzellen im zentralen Nervensystem (ZNS) gekennzeichnet. Die Ursachen hierfür können genetischer oder sporadischer Natur sein und sind oft nur teilweise bekannt. Charakteristisch ist, dass meist nicht das ganze Gehirn betroffen ist, sondern unterschiedliche, oft sehr genau umschriebene Bereiche bzw. Zelltypen.

Häufige neurodegenerative Erkrankungen

• Alzheimer-Krankheit: Hierbei kommt es zu Störungen der Proteinhomöostase mit Amyloid- und Tau-Ablagerungen im Gehirn. Häufig ist zuerst der Hippocampus betroffen, was zu Gedächtnisstörungen führt.
• Parkinson-Krankheit: Bei dieser Erkrankung sterben selektiv Nervenzellen ab, die den Botenstoff Dopamin produzieren. Dopamin wird für die Bewegungssteuerung benötigt, weshalb Parkinson-Patienten in ihren Bewegungsabläufen steif und verlangsamt wirken oder Muskelzittern (Tremor) zeigen.
• Huntington-Krankheit: Diese Erkrankung betrifft ebenfalls Nervenzellen, die an der Steuerung von Bewegungsabläufen beteiligt sind. Die absterbenden Nervenzellen produzieren den Botenstoff Glutamat. Betroffene zeigen ausladende Bewegungen, die wie ein Tanz wirken können.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Bei ALS gehen selektiv sogenannte Motoneurone zugrunde. Das sind Nervenzellen, die das Gehirn mit der Muskulatur verbinden. Wenn Motoneurone sterben, kann das Gehirn die Muskeln nicht mehr „ansteuern“.

Ursachen und Mechanismen der Neurodegeneration

Was letztlich zur Neurodegeneration, also dem Absterben der Nervenzellen führt, ist je nach Krankheit unterschiedlich und bisher oft nur teilweise bekannt. Einige identifizierte zelluläre Mechanismen, die bei den meisten Erkrankungen zur Zellschädigung beitragen, sind:

• Störungen der Proteinhomöostase: Dies führt zu Ablagerungen von Proteinen wie Amyloid und Tau bei Alzheimer, Synuclein bei Parkinson und Huntingtin bei Chorea Huntington.
• Mutationen in Hitzeschockproteinen und Chaperonen: Diese Proteine sind wichtig für die Faltung und den Abbau von Proteinen.
• Erhöhter oxidativer Stress: Freie Radikale schädigen die Zellen.
• Störungen der Mitochondrien: Mitochondrien sind die "Kraftwerke" der Zellen und liefern Energie.
• Störungen des intrazellulären Transports: Der Transport von Molekülen innerhalb der Zelle ist beeinträchtigt.
• Entzündungsreaktionen: Immunzellen, die den Körper eigentlich schützen sollen, könnten im Gehirn Schäden anrichten und so beispielsweise die Alzheimer-Krankheit antreiben.

Symptome und Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen

Die Symptome neurodegenerativer Erkrankungen können je nach Erkrankung und betroffener Hirnregion sehr vielfältig sein und umfassen Gedächtnisstörungen, motorische Störungen, Orientierungsprobleme, Persönlichkeitsveränderungen und Änderungen im Verhalten.

Bisher gibt es keine ursächliche Therapie, sondern nur symptomatische Behandlungen. Es gibt für die Betroffenen keine Heilung, lediglich eine Verzögerung des Fortschreitens der Erkrankung.

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Weitere Ursachen neuronaler Dysfunktion

Neben neurodegenerativen Erkrankungen gibt es weitere Faktoren, die zu neuronaler Dysfunktion führen können:

Schlaganfall

Beim Schlaganfall kommt es zu einer plötzlich auftretenden Störung des Blutflusses im Gehirn und dadurch zur Unterversorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen. Das Gehirn wird lokal geschädigt und es kommt zu einem Verlust von Neuronen. Die Ursache des Schlaganfalls kann ischämisch sein, also hervorgerufen durch die Verstopfung eines Blutgefäßes z.B. durch einen Thrombus, oder eine Gefäßverengung. Des Weiteren kann auch eine Hirnblutung dafür verantwortlich sein, dass Teile des Gehirns unterversorgt werden.

Typische Symptome sind Bewusstseinsstörungen, Taubheitsgefühle, Lähmungen, Schwäche, Sprachstörungen, Schwindel, Gangstörungen und Kopfschmerzen. Häufig treten bestimmte Symptome nur einseitig auf, da nur eine Hemisphäre des Gehirns bzw. Areale einer Hemisphäre unterversorgt sind.

Die Therapie hat das Ziel, die korrekte Durchblutung möglichst schnell wiederherzustellen, um eine weitere Schädigung von Neuronen zu verhindern. Dies geschieht zum Beispiel durch eine sogenannte Lyse-Therapie, bei der der gefäßverschließende Thrombus medikamentös aufgelöst wird. Handelt es sich um einen durch eine Hirnblutung verursachten Schlaganfall, erfolgt in der Regel ein operativer Eingriff am Gehirn.

Bestimmte Risikofaktoren erhöhen die Wahrscheinlichkeit einen Schlaganfall zu erleiden, dazu gehören zu hoher Blutdruck, Diabetes, Rauchen, Übergewicht und zu hohe Cholesterinwerte.

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Da die Neurone im Gehirn nicht regenerieren, ist die Schädigung der betroffenen Zellen irreversibel. Allerdings können Physiotherapie und Ergotherapie dazu beitragen, dass andere Hirnareale die Funktionen zumindest teilweise übernehmen.

Multiple Sklerose (MS)

Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung und neben der Epilepsie die häufigste neurologische Erkrankung bei jungen Erwachsenen.

Die genauen Ursachen der Erkrankung sind bisher nicht geklärt. Es entstehen in der weißen Substanz von Gehirn und Rückenmark Entzündungsherde, in denen das körpereigene Immunsystem die Myelinschicht attackiert. Die Myelinschicht ist die isolierende Schicht, welche die Axone der Nervenzellen umgibt und im ZNS von den Oligodendrozyten gebildet wird. Die Zerstörung der Myelinschicht führt dazu, dass die Signalweiterleitung entlang der Axone nicht mehr korrekt erfolgt, was letztendlich zu den Symptomen der MS führt.

Häufig verläuft die MS zunächst schubförmig, das heißt, die Läsionen im ZNS bilden sich wieder zurück. Klingt die Entzündung ab, werden die ungeschützten Axone zu Beginn der Erkrankung noch von neuem Myelin umhüllt, welches von differenzierenden Oligodendrozytenvorläufern gebildet wird (man spricht von Remyelinisierung). Es kommt zu einer Besserung der Symptome. Mit Fortschreiten der Erkrankung funktioniert dieser Reparaturmechanismus allerdings nicht mehr und die Axone sterben ab, sodass klinische Symptome sich nicht mehr verbessern. Der Patient entwickelt eine sekundär progrediente MS.

Da die entzündlichen Läsionen prinzipiell in jedem Bereich des Gehirns auftreten können, sind die Symptome der MS entsprechend vielfältig. Zu Beginn treten häufig Störungen des Sehnervs auf, die eine Schubweise Verschlechterung des Sehens bedingen. Die gängigen Behandlungen der MS zielen in erster Linie auf eine Modulation des Immunsystems ab, um weitere Schübe zu verhindern bzw.

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Schädel-Hirn-Trauma (SHT)

Eine Verletzung des Gehirns durch traumatische Krafteinwirkung wird Schädel-Hirn-Trauma (SHT) genannt. Bei der leichtesten Form des SHT spricht man von einer Gehirnerschütterung, die meist harmlos verläuft. Hirnblutungen und andere Komplikationen können ein SHT lebensbedrohlich werden lassen. Ursache für eine traumatische Verletzung des Gehirns sind meist Unfälle, aber auch bestimmte Kontaktsportarten, wie Eishockey oder American Football, können ein SHT bedingen.

Das SHT wird mittels der sogenannten Glasgow-Koma-Skala in drei Stufen unterteilt: leicht, mittelschwer und schwer. Außerdem unterscheidet man noch, ob die Verletzung zu einer Perforation der Kopfhaut, des Schädels und einer Zerreißung der Dura mater geführt hat. Die Symptome die ein SHT hervorruft, sind abhängig von der Schwere der Verletzung, und umfassen bei einer leichten Verletzung (Gehirnerschütterung): Bewusstseinsstörungen, retrograde Amnesie, Übelkeit/Erbrechen, selten anterograde Amnesie, Apathie, Kopfschmerzen und Schwindel.

Bei schwereren Verletzungen kommt es zur Bewusstlosigkeit (bei über 60 min handelt es sich um ein schweres SHT), verursacht durch Einklemmung des Gehirns, durch Ödeme oder Hirnblutungen.

Die Schädigung des Gehirns bei einem SHT erfolgt in zwei Phasen:

• Primäre Schädigung: Die erste Phase umfasst die direkte Schädigung durch den Unfall. Diese ist nicht therapierbar, da zerstörte Neurone im Gehirn nicht regenerieren können.
• Sekundäre Schädigung: In der zweiten Phase treten, durch pathophysiologische Prozesse die im Hirn ablaufen, sekundäre Schädigungen auf, die zu einer weiteren Zerstörung von Neuronen führen können. Diese sind prinzipiell therapierbar, sofern sich die pathophysiologischen Prozesse z.B. medikamentös beeinflussen lassen.

Die Behandlung des SHT ist abhängig vom Schweregrad der Verletzung. Primäres Ziel ist es die Blut- und Sauerstoffversorgung des Gehirns aufrechtzuerhalten, um möglichst viele Neurone vor sekundären Schäden zu retten. Der Behandlung von Hirnüberdruck (z.B.

Polyneuropathie

Ein Gefühl, als würden Ameisen über die Beine laufen, Schmerzen oder fehlendes Temperaturempfinden in Händen oder Füßen - diese Symptome können Anzeichen für eine Polyneuropathie sein. Der Zusatz „Poly“ drückt aus, dass nicht nur ein einzelner Nerv, sondern mehrere Nerven oder ganze Nervenstrukturen geschädigt sind. Dadurch werden bei Betroffenen Reize zwischen Nerven, Rückenmark und Gehirn nicht mehr richtig weitergeleitet. Diese Funktionsstörung löst die typischen Beschwerden wie Schmerzen, Missempfindungen, Gefühlsstörungen oder Muskelschwäche aus.

Über das periphere Nervensystem sind Organe und Gewebe mit dem zentralen Nervensystem verbunden. Das komplexe Nervengeflecht hat vielfältige Aufgaben. Es leitet etwa motorische Befehle an die Muskeln weiter oder überträgt Sinneseindrücke. Bewegungen auszuführen oder eine sanfte Berührung auf der Haut zu spüren, wäre ohne das periphere Nervensystem nicht möglich.

Symptome einer Polyneuropathie

Eine Polyneuropathie kann mit unterschiedlichen Symptomen einhergehen, je nachdem, welche Nerven von der Erkrankung betroffen sind. Mediziner und Medizinerinnen unterscheiden sensible, motorische und vegetative Polyneuropathien. Manche Menschen sind auch von mehreren Formen der Polyneuropathie gleichzeitig betroffen. Eine Polyneuropathie kann akut, sich schnell verschlechternd oder chronisch verlaufen.

• Symptome der sensiblen Polyneuropathie: Sensible Nerven senden Informationen von der Haut zum Gehirn. Beeinträchtigungen können zu Empfindungsstörungen wie Ameisenlaufen, Brennen, Jucken, Taubheitsgefühlen oder Kribbeln führen. Auch ein vermindertes Temperatur- oder Schmerzempfinden ist möglich. Diese Form der Polyneuropathie merken Betroffene vor allem an Füßen oder Händen.
• Symptome der motorischen Polyneuropathie: Die motorischen Nerven leiten Signale vom Gehirn zu den Muskeln weiter. Eine Nervenschädigung kann Muskelschwäche, Muskelschmerzen, Muskelzucken oder Muskelkrämpfe verursachen.
• Symptome der vegetativen Polyneuropathie: Das vegetative Nervensystem ist Bestandteil des peripheren Nervensystems - es koordiniert automatisierte Körperfunktionen wie das Verdauen, Atmen oder Schwitzen. Eine vegetative Polyneuropathie steht unter anderem mit Beschwerden wie Schwindel, Blasenschwäche, Durchfall oder verstärktem Schwitzen in Verbindung - sie betrifft die Organfunktionen.

Die Nervenschädigung kann sich an einer oder beiden Körperhälften bemerkbar machen. Betroffene berichten neben körperlichen Symptomen auch von weiteren Beschwerden - Erschöpfungszustände sind bei einer Polyneuropathie ebenfalls möglich. Oft leiden Betroffene unter brennenden, schneidenden oder stechenden Schmerzen.

Ursachen einer Polyneuropathie

Polyneuropathie kann erblich bedingt oder im Laufe des Lebens erworben sein, was häufiger der Fall ist.

Schädigungen an den peripheren Nerven können etwa durch Entzündungsprozesse im Körper als Folge einer Autoimmunerkrankung oder einer Infektion mit bestimmten Viren beziehungsweise Bakterien auftreten. Dafür bekannte Erkrankungen sind unter anderem Borreliose, Diphtherie oder Gürtelrose.

Daraus resultieren Entzündungen, die die empfindliche Schutzschicht des Nervenzellfortsatzes, die sogenannte Myelinschicht, angreifen können. Oft steht die Polyneuropathie im Zusammenhang mit einer Diabeteserkrankung - dann handelt es sich um eine diabetische Polyneuropathie: Ein dauerhaft zu hoher Blutzuckerspiegel schädigt die Nerven und führt zu den Beschwerden. Eine weitere häufige Ursache ist die Abhängigkeit von Alkohol, wegen seiner nervenschädigenden Wirkung bei langjährigem hohen Konsum.

Weitere Polyneuropathie-Ursachen:

• Erkrankungen der Leber
• Mangelernährung, unter anderem bei Zöliakie
• Vitaminmangel, z.B. Vitamin B12
• Autoimmunerkrankungen wie das Guillain-Barré-Syndrom oder rheumatoide Arthritis
• Einnahme bestimmter Medikamente wie zum Beispiel die Antibiotika Nitrofurantoin oder Metronidazol
• Kontakt mit giftigen Substanzen, etwa Schwermetalle
• HIV-Infektionen
• Erkrankungen, die auf Infektionen beruhen: Borreliose oder Syphilis
• Krebserkrankungen, beispielsweise Brustkrebs oder Blutkrebs
• hormonelles Ungleichgewicht, zum Beispiel ausgelöst durch eine Schilddrüsenunterfunktion
• erbliche Veranlagung (hereditäre Neuropathien)

Diagnose und Behandlung einer Polyneuropathie

Eine neurologische Facharztpraxis ist die richtige Anlaufstelle bei Polyneuropathie. Betroffene können sich aber auch an den Hausarzt oder die Hausärztin wenden - diese erstellen eine Verdachtsdiagnose und überweisen zu einem Neurologen oder einer Neurologin. Um festzustellen, ob tatsächlich eine Polyneuropathie vorliegt, findet zuerst ein Gespräch statt. Dabei erkundigt sich der Mediziner oder die Medizinerin nach der Krankengeschichte und nach den vorliegenden Beschwerden. Von Interesse ist etwa, ob den Betroffenen das Gehen Probleme bereitet oder ob sie feinmotorische Einschränkungen der Hände oder Finger haben. Relevant ist auch, ob die Betroffenen Schmerzen haben und wie stark die Schmerzen sind. Auch eine körperliche Untersuchung ist wichtig. Dabei prüft der Mediziner oder die Medizinerin, ob Muskeln gelähmt oder geschwächt sind. Einschränkungen beim Reizempfinden oder eine Beeinträchtigung der Reflexe können bei der körperlichen Untersuchung ebenfalls auffallen. Um den Ursachen auf den Grund zu gehen und um herauszufinden, welche Nerven wie stark geschädigt sind, gibt es zahlreiche Untersuchungsmethoden.

• Elektroneurographie: Bei der Elektroneurographie wird ein Elektrodenset im Gebiet des Nervenverlaufs auf die Haut geklebt - so lassen sich die elektrischen Impulse der Nerven messen. Die Untersuchung hilft dabei, herauszufinden, wie die Nervensignale transportiert und im Körper verteilt werden - Nervenschädigungen führen zu einem auffälligen Ergebnis und geben Hinweise zur Abgrenzung der Nervenausfälle.
• Elektromyographie: Macht deutlich, ob und wie stark die Muskeln auf die Nervensignale ansprechen. Bei dieser Untersuchung werden dünne Nadelelektroden durch die Haut in den entsprechenden Muskel eingeführt.
• Untersuchungen von Urin, Gehirnwasser, Blut oder Gewebeproben sowie genetische Tests und bildgebende Verfahren: Diese Methoden sind sinnvoll, wenn etwa Diabetes und Alkoholkrankheit als Ursache unwahrscheinlich sind und das Beschwerdebild sowie elektrophysiologische Untersuchungsbefunde weiteren Abklärungsbedarf ergeben. Auch wenn die Symptome sehr plötzlich auftreten, kann eine zusätzliche Diagnostik sinnvoll sein.

Bei einer Polyneuropathie gibt es verschiedene Behandlungsansätze:

• Auslöser vermeiden und behandeln: Um weitere Schäden zu verhindern und um die Beschwerden zu lindern, wird die zugrunde liegende Ursache beseitigt oder behandelt. Liegt etwa eine unbehandelte Diabeteserkrankung vor, muss der Blutzucker richtig eingestellt werden. Alkoholabhängige Menschen profitieren von einer Suchttherapie. Bei einem Vitaminmangel können Betroffene durch Ernährungsumstellungen einen Ausgleich schaffen. Führen Infektionen oder Entzündungen zu den Nervenschäden, können Antibiotika oder Kortison sinnvoll sein.
• Schmerzen lindern: Eine begleitende Schmerztherapie verschafft Betroffenen Linderung. Zum Einsatz kommen Antidepressiva und bestimmte Medikamente, die ursprünglich für Epilepsien entwickelt wurden (Antikonvulsiva). Durch die Einnahme von Antidepressiva produziert der Körper vermehrt Botenstoffe - diese dämpfen die Weiterleitung von Schmerzsignalen. Antikonvulsiva sind meist die erste Wahl, sie bremsen die Erregbarkeit der Nerven, was schmerzlindernd wirkt. Bei ausgeprägten Schmerzen sind womöglich Opioide angezeigt. Da diese zu einer Abhängigkeit führen können, verschreiben Mediziner und Medizinerinnen sie nur für kurze Zeit.
• Begleitende Therapien: Je nach vorliegender Nervenschädigung können weitere Behandlungsansätze hilfreich sein, etwa Physio- oder Ergotherapie - sie unterstützen bei ungünstigen Bewegungsabläufen oder Gleichgewichtsstörungen sowie bei der Regeneration akuter Polyneuropathien. Spezielle Schienen, sogenannte Orthesen, helfen Betroffenen mit Muskellähmungen dabei, Hände und Füße beweglich zuhalten.

Bei Diabeteserkrankten können die Schädigungen an den Sinnesnerven langsam zunehmen, wenn der Blutzucker nicht richtig eingestellt ist. Halten Erkrankungen eine Polyneuropathie aufrecht , kann diese sich auch in Schüben äußern. Bei Zellgiften wie Alkohol kommt es auf die aufgenommene Menge an - ein ausgeprägter Konsum belastet die Nerven entsprechend stärker als eine gelegentliche Aufnahme von Alkohol.

Funktionelle neurologische Störungen

Funktionelle neurologische Störungen verursachen echte Symptome ohne klare Ursache, oft seelisch bedingt. Sie sind gut behandelbar und lassen sich häufig mit gezielter Therapie heilen. Funktionelle neurologische Störungen, wie etwa Funktioneller Schwindel, entstehen durch eine Fehlanpassung der Informationsverarbeitung im Gehirn. Alternativ werden auch die Bezeichnungen dissoziativ, somatoform oder psychogen für derartige Störungen verwendet.

Funktionelle neurologische Störungen können in der Regel anhand des charakteristischen Erscheinungsbildes sowie spezifischer Untersuchungsbefunde diagnostiziert werden. Zum Einsatz kommen verschiedene Formen der Bewegungstherapie und Psychotherapie. Relevante Begleitstörungen (wie Schlafstörungen, Schmerz oder Depression) werden medikamentös behandelt.

Weitere Ursachen

• Infektionen: Bakterien und Viren können zu Entzündungen der Hirnhäute (Meningitis) führen, die das Gehirn schädigen und sogar tödlich enden können. Das Virus, das die Kinderlähmung verursacht, greift Nervenzellen vor allem im Rückenmark an, die an der Steuerung der Körperbewegung beteiligt sind. Andere Viren, wie beispielsweise Herpes-zoster-Viren der Gürtelrose, können jahrelang unbemerkt bleiben, bevor sie Schädigungen verursachen.
• Giftstoffe: Die Folgen einer Quecksilbervergiftung sind Gedächtnisschwund und Muskelzittern. Blei kann Verhaltensstörungen und Lernschwierigkeiten hervorrufen.
• Autoimmunreaktionen: Neuronale Funktionsstörungen können auch durch das körpereigene Immunsystem ausgelöst werden. Dabei werden bestimmte Zellen im Gehirn und Nervensystem paradoxerweise als fremd eingestuft und von den Immunzellen geschädigt.
• Depressionen: Neben psychosozialen Auslösern gibt es auch immer körperliche Ursachen für das Entstehen einer Depression, d.h. Veränderungen im Körper und insbesondere neurobiologische Veränderungen im Gehirn. Hierzu zählen z.B. vererbte Faktoren, die das Risiko zu erkranken beeinflussen. Durch eine medikamentöse Behandlung mit Antidepressiva kann direkt auf diese neurobiologischen Ungleichgewichte eingewirkt werden.

Forschung und Therapieansätze

Das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) erforscht die Ursachen von Störungen des Nervensystems und entwickelt Strategien zur Prävention, Therapie und Pflege bei Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder Amyotrophe Lateralsklerose (ALS). Dabei kooperiert es eng mit Universitäten, deren Kliniken und außeruniversitären Einrichtungen auf nationaler und internationaler Ebene. Das DZNE ist eines von sechs Zentren der Gesundheitsforschung (DZG), die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt zur Bekämpfung der wichtigsten Volkskrankheiten eingerichtet wurden.

Ein Forschungsschwerpunkt des Zentrums für Pharmakologie beschäftigt sich mit den Mechanismen, die der eingeschränkten Regenerationsfähigkeit des ZNS zugrunde liegen. Ziel ist die Entwicklung von neuen gentherapeutischen sowie pharmakologischen Ansätzen zur Förderung der axonalen Regeneration und somit der Wiederherstellung von verlorengegangenen Funktionen nach Schädigungen des Gehirns und Rückenmarks.

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