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Einblicke in
neurodegenerative Erkrankungen
Neurodegenerative Erkrankungen sind eine Gruppe von Krankheiten, bei denen Struktur und Funktion des zentralen oder peripheren Nervensystems zunehmend degenerieren.
Diese Krankheiten entstehen, wenn Neuronen mit der Zeit ihre Funktion verlieren und schließlich absterben. Da es keine bekannte Möglichkeit gibt, die fortschreitende Degeneration der Neuronen rückgängig zu machen, gelten diese Krankheiten als unheilbar.
Was ist ein Neuron?
Demenz und Alzheimer
Zahlen und Fakten
Veränderungen des Gehirns
Diagnose
Krankheitsmanagement
Demenz verursacht Symptome, die Gedächtnis, Denkleistung und soziale Fähigkeiten so stark beeinträchtigen, dass das tägliche Leben der Betroffenen eingeschränkt wird.
Was passiert im Gehirn?
Demenz hat viele Formen und Ursachen. Am häufigsten ist jedoch bei älteren Erwachsenen die Alzheimer-Krankheit. Die genauen Mechanismen, wie und warum sich die verschiedenen Formen der Demenz entwickeln, werden noch erforscht.
Bei Alzheimer können die Gehirnveränderungen bereits ein Jahrzehnt oder länger einsetzen, bevor der kognitive Abbau bemerkt wird. Abnormale Ablagerungen von Proteinen – amyloide Plaques und Tau-Fibrillen – bilden sich im ganzen Gehirn und verhindern die Kommunikation von Nervenzellen (Neuronen) untereinander. Gesunde Neuronen funktionieren nicht mehr, verlieren ihre Verbindungen mit anderen Neuronen und sterben ab. Die Schädigung scheint zunächst in den Gehirnteilen aufzutreten, die für die Bildung von Erinnerungen wichtig sind. Wenn immer mehr Neuronen absterben, werden auch andere Gehirnteile angegriffen und beginnen zu schrumpfen.
Wie wird Demenz/Alzheimer diagnostiziert?
Ein Großteil der Diagnose beruht immer noch auf dem Bericht von Verwandten, die oft als erste Veränderungen im Gedächtnis oder der Persönlichkeit bemerken und diese über die Zeit beschreiben können.
Professorin Dr. Clare Mackay, Associate Director des Oxford Centre for Human Brain Activity (OHBA), Großbritannien.
Podcast-Folge (en.)
SPECT-Untersuchungen sollten kostengünstiger werden und dadurch leichter zugänglich sein. Das wäre hilfreich für das Screening von Patient*innen mit kognitiven Risiken. Das schützt sowohl diese Patient*innen als auch die übrige Gesellschaft.”
Dr. Dr. Jun Hatazawa, Geschäftsführer der Japan Radioisotope Association
Die verschiedenen Formen der Demenz sind diagnostisch schwer zu differenzieren. Der Arzt oder die Ärztin kann zum Beispiel:
- die Patient*innen und Pflegepersonen nach dem allgemeinen Gesundheitszustand, Medikamenteneinnahme, Ernährung, früheren medizinischen Problemen, der Fähigkeit, tägliche Aktivitäten auszuführen, und Verhaltens- oder Persönlichkeitsveränderungen fragen;
- Gedächtnis-, Problemlösungs-, Aufmerksamkeits-, Zähl- und Sprachtests durchführen;
- medizinische Standardtests anordnen, wie etwa Blut- und Urinproben, um andere mögliche Ursachen der Symptome zu ermitteln;
- mittels Magnetresonanztomographie (MRT) Veränderungen im Gehirn sichtbar machen, wie Atrophie der weißen und grauen Substanz;
- mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) amyloide bzw. Tau-Ablagerungen sichtbar machen;
- eine Lumbalpunktion durchführen, bei der eine kleine Probe Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit aus dem Wirbelkanal entnommen und im Labor auf Amyloide und Tau-Moleküle untersucht wird.
Die Behandelnden können diese Tests wiederholen, um zu verfolgen, wie sich die Krankheit im Zeitverlauf entwickelt.
Die Wahrscheinlichkeit an Alzheimer zu erkranken, mag mit 65 Jahren bei nur ein bis zwei Prozent liegen. Doch sie verdoppelt sich dann alle fünf Jahre. Weil die vorhandenen Medikamente die Entwicklung der Degeneration nicht rückgängig machen, nur verlangsamen können, ist es entscheidend, bereits in den Vorstadien – beim Auftreten der ersten leichten kognitiven Störungen – die richtige Diagnose zu stellen und die Alzheimer-Patientinnen und -Patienten herauszufiltern.
Dr. Dr. Andreas Papadopoulos, wissenschaftlicher Koordinator, Iatropolis Medical Group, Athen, Griechenland
Die Bilder zeigen eine verminderte Perfusion im Frontal- und Parietallappen auf beiden Seiten, während die zentralen Sulcusbereiche relativ verschont bleiben. Es besteht der Verdacht auf eine Alzheimer-Erkrankung.
Was ist der zentrale Sulcus?
Wie lässt sich Demenz/Alzheimer behandeln?
Podcast-Folge (en.)
Parkinson
Zahlen und Fakten
Veränderungen des Gehirns
Diagnose
Krankheitsmanagement
Anzeichen und Symptome können sich bei verschiedenen Patient*innen unterschiedlich äußern. Frühe Anzeichen sind oft mild und können sogar unbemerkt bleiben.
Was passiert im Gehirn?
Zwei pathologische Veränderungen gelten als charakteristische Anzeichen von Parkinson. Die erste ist der Abbau und das Absterben von Dopamin-produzierenden Zellen in der Substantia nigra, einer von mehreren Strukturen im Hirnstamm, die zusammen die für die Motorik extrem wichtigen Basalganglien bilden. Die Wissenschaft weiß noch immer nicht, was das Absterben dieser Zellen verursacht. Ein sinkender Dopaminspiegel führt jedoch zu abnormaler Gehirnaktivität, die zu Bewegungsstörungen und anderen Symptomen von Parkinson führt. Bis ein*e Parkinson-Patient*in stirbt, kann die Person bis zu 70 Prozent der Dopamin-Neuronen in dieser Region verloren haben. Im Zuge des Fortschreitens der Krankheit beginnen auch Neuronen in anderen Bereichen des Gehirns und des Hirnstamms abzusterben.
Forscher*innen haben auch Verklumpungen bestimmter Substanzen innerhalb der Gehirnzellen festgestellt, die sogenannten Lewy-Körper. Unter den darin enthaltenen Substanzen interessiert die Wissenschaft vor allem ein Protein namens Alpha-Synuclein (a-Synuclein). Es kommt in allen Lewy-Körpern in einer verklumpten Form vor, welche die Zellen nicht abbauen können.
Was ist Dopamin?
Substantia Nigra
Normal (links), Parkinson-Krankheit (rechts): Computerillustration, die gesunde Substantia nigra und degenerierte Substantia nigra im menschlichen Gehirn zeigt. Die Substantia nigra spielt eine wichtige Rolle bei Belohnung, Sucht und Bewegung. Ihre Degeneration ist charakteristisch für die Parkinson-Krankheit.
Wie wird Parkinson diagnostiziert?
Es gibt keinen spezifischen Labor- oder bildgebenden Test zur eindeutigen Diagnose von Parkinson. Da jedoch mehrere andere Erkrankungen ähnliche Symptome hervorrufen können, ist es wichtig, die Diagnose so schnell wie möglich zu stellen. Diese erfolgt aufgrund einer Patient*innenanamnese, einer Beurteilung der Anzeichen und Symptome sowie einer körperlichen und neurologischen Untersuchung. Der*die Ärzt*in kann auch Labor- oder Bildgebungstests anordnen, um andere Erkrankungen auszuschließen.
Eine Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT) – ein sogenannter Dopamin-Transporter oder DaT-Scan – kann den Verdacht auf Parkinson erhärten. Die Diagnose Parkinson lässt sich jedoch oft erst dann bestätigen, wenn eine Parkinson-Medikation eingeleitet wird und zu deutlichen Verbesserungen führt. Eine Parkinson-Diagnose braucht häufig Zeit. Die Behandelnden können regelmäßige Nachsorgetermine empfehlen, um Zustand und Symptome des*der Patient*in im Zeitverlauf zu beurteilen.
Mit einer objektiven Beurteilung können wir das Auftreten von Bewegungsstörungen vorhersagen. Das ist für die Vorbeugung der Parkinson-Krankheit nützlich.
Dr. Dr. Hiroshi Matsuda, Direktor, Cyclotron and Drug Discovery Research Center, Southern Tohoku Research Institute for Neuroscience, Japan
Wie lässt sich Parkinson behandeln?
Gegenwärtig gibt es keine Heilung für Parkinson, jedoch eine Reihe von Medikamenten, die die Symptome erheblich lindern. Die Behandlung richtet sich nach den individuellen Symptomen. Medikamente können helfen, Symptome zu kontrollieren und oft auch deutlich zu lindern. Die Auswirkungen der Krankheit können sie jedoch nicht rückgängig machen. Zu den Arzneien gehören
- Medikamente, die den Dopaminspiegel im Gehirn erhöhen;
- Medikamente, die andere Gehirnchemikalien beeinflussen;
- Medikamente, die nicht bewegungsbezogene Symptome kontrollieren helfen
Im Lauf der Zeit lässt die Wirkung der Medikamente jedoch häufig nach oder wird unbeständiger.
Weitere Behandlungen umfassen physikalische, ergotherapeutische und logopädische Therapien, die bei Bewegungs- und Gleichgewichtsstörungen, Zittern und Steifheit, nachlassender Denkleistung und Sprachproblemen helfen. Weitere unterstützende Maßnahmen sind gesunde Ernährung und mehr Ruhe.
Bei einigen Patient*innen im fortgeschrittenen Stadium, die nicht stabil auf Medikamente ansprechen, kann eine Operation zur tiefen Hirnstimulation (deep brain stimulation, DBS) ratsam sein. Dabei werden Elektroden in einen bestimmten Teil des Gehirns implantiert und mit einem kleinen Generator verbunden, der in der Brust implantiert wird. Das Gerät und die Elektroden stimulieren schmerzlos das Gehirn und blockieren Signale, die viele der bewegungsbezogenen Symptome von Parkinson verursachen – wie Zittern, verlangsamte Bewegungen und Steifheit. Auch wenn die DBS Symptome nachhaltig lindern kann, verhindert sie nicht das Fortschreiten von Parkinson. Einige Symptome können auch allmählich zurückkehren.
Multiple Sklerose
Zahlen und Fakten
Veränderungen des Gehirns
Diagnose
Krankheitsmanagement
Multiple Sklerose ist eine Krankheit, deren Symptome unvorhersehbar sind und auch in ihrer Intensität variieren können. Während der Schübe oder Attacken können sich unterschiedliche Symptome manifestieren.
Was passiert im Gehirn?
Multiple Sklerose (MS) ist eine Autoimmunerkrankung. Das körpereigene Immunsystem greift die Myelinscheiden an, die die Axone umhüllen und schützen. Diese Nervenfasern verbinden Nervenzellen innerhalb des zentralen Nervensystems (d. h. Gehirn und Rückenmark). Axone sind wie Kabel, die von den fettigen Myelinscheiden isoliert werden.
Wird diese Isolierung zerstört, wird die elektrische und chemische Signalleitfähigkeit der Nerven je nach Schwere der Schädigung langsamer, unkoordinierter oder verschwindet ganz. Mit der Zeit sterben die nicht isolierten Nervenfasern selbst und sogar ganze Nervenzellen ab, was zu einer Hirnathropie führt. Die Schädigung bestimmter Hirnregionen kann dazu führen, dass bestimmte in dieser Region angesiedelte Fähigkeiten nicht mehr gut ausgeführt werden können.
Es gibt zwei Formen von MS: Bei der schubförmig-remittierenden MS durchleben die Patient*innen Phasen, in denen die Symptome aufflammen, und Phasen, in denen sie sich wieder beruhigen; bei der progressiven MS verschlimmern sich die Symptome kontinuierlich.
Was ist Atrophie?
Wie wird MS diagnostiziert?
Es gibt keinen einzelnen Test für MS. Anhand einer Kombination von Tests werden andere Krankheiten mit ähnlichen Symptomen ausgeschlossen und MS diagnostiziert. Nach der Anamnese und körperlichen Untersuchung kann ein*e Ärzt*in die folgenden Tests anordnen:
- Bluttests werden derzeit hauptsächlich eingesetzt, um andere Krankheiten mit ähnlichen Symptomen auszuschließen. Es wird allerdings daran geforscht, auch MS-bezogene Biomarker im Blut nachzuweisen.
- Mit Magnetresonanztomographie (MRT) lassen sich Schäden oder Vernarbungen der Myelinscheiden in Gehirn und Rückenmark erkennen.
- Bei einer Lumbalpunktion wird eine kleine Probe Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit aus dem Wirbelkanal entnommen und dann im Labor untersucht. Diese Probe kann Anomalien in Immunzellen und Antikörpern aufzeigen, die mit MS in Verbindung gebracht werden.
- Tests mit evozierten Potentialen messen die winzigen elektrischen Signale, die in bestimmten Gehirnbereichen als Reaktion auf Stimulation auftreten, z. B. durch Schall, Berührung oder Sehen. Sie lassen sich durch auf der Kopfhaut angebrachte Elektroden messen.
Die Behandelnden können diese Tests wiederholen, um zu verfolgen, wie sich die Krankheit im Zeitverlauf entwickelt.
7-Tesla-Bildgebung zur Früherkennung von MS
Wie lassen sich Fortschritte bei Diagnose und Behandlung beschleunigen?
Angesichts der begrenzten Diagnose- und Therapiemöglichkeiten für neurodegenerative Erkrankungen bündeln Forscher und Industrie ihre Kräfte.
Podcast-Folge (en.)
Was bringt die Zukunft?
Wagen wir einen Blick in die nahe Zukunft - was könnten mögliche nächste Schritte und Entwicklungen sein?
Die Erkrankung beginnt 20 Jahre, bevor man die Symptome bemerkt. Deshalb werden mittlerweile Studien mit gesunden Menschen erstellt. Sie werden im Laufe der Zeit begleitet, um frühe Biomarker zu identifizieren. Findet man den Biomarker oder die Moleküle im Blut, die die ersten Anzeichen der Erkrankung anzeigen, kann man die Medikamente sofort ausprobieren. Bis wir diesen Punkt erreicht haben, wird es sehr schwierig sein, Medikamente zu finden.
Professor Emeritus Dr. Adriana Maggi, Universität Mailand, Italien
Die biomedizinische Forschung hat jedoch viele Ähnlichkeiten zwischen den Krankheiten aufgedeckt, darunter atypische Proteinanhäufungen und induzierter Zelltod. Diese Ähnlichkeiten lassen vermuten, dass therapeutische Fortschritte im Kampf gegen eine dieser neurodegenerativen Erkrankungen auch die Therapien für andere Erkrankungen verbessern könnten.Die meisten der heute verfügbaren Medikamente behandeln lediglich die Symptome, was den Erkrankten eine gewisse Erleichterung verschafft, aber ein weiteres Fortschreiten der Erkrankung nicht verhindert. Um die zugrunde liegenden Ursachen anzugehen, braucht es krankheitsmodifizierende Therapien (disease-modifying therapies, DMT), die den Verlauf des klinischen und kognitiven Verfalls nachhaltig beeinflussen können. Die Fortschritte haben sich jedoch als schwierig erwiesen.
Zu den wissenschaftlichen Schwierigkeiten bei neurodegenerativen Erkrankungen gehören die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke, die Suche nach geeigneten Tiermodellen, die Aufschluss über die Wirksamkeit beim Menschen geben können, der Mangel an validierten molekularen Zielen für die Arzneimittelentwicklung und der Mangel an genau definierten Biomarkern, mit denen sich die Konsistenz der Behandlungswirkung in klinischen Studien messen lässt[11]. Außerdem sind viele neurodegenerative Erkrankungen heterogene Erkrankungen mit vielfältigen Ursachen, die es schwierig machen, Patient*innen zu diagnostizieren, Behandlungen zu identifizieren sowie vorherzusagen, wie einzelne Erkrankte darauf ansprechen werden.
1 Verlorene gesunde Lebensjahre (disability-adjusted life years oder DALYs) messen die gesamte Krankheitslast, ausgedrückt als die Anzahl der verlorenen Jahre aufgrund von Krankheit, Behinderung oder frühem Tod. Mit dieser Metrik lassen sich auch die Auswirkungen einzelner Krankheiten auf eine Population messen.
2 Der Forschungsmodus von MAGNETOM Terra befindet sich noch in der Entwicklung und ist in den USA und anderen Ländern nicht kommerziell erhältlich. Seine zukünftige Verfügbarkeit kann nicht gewährleistet werden.
Die Bilder wurden mit einem MAGNETOM 7T aufgenommen, das nur für die Forschung bestimmt ist. Alle gezeigten Daten wurden mit einem nicht-kommerziellen System mit Genehmigung des institutionellen Prüfungsausschusses aufgenommen.
Die hierin enthaltenen Aussagen basieren auf Ergebnissen, die von Siemens Healthineers-Kunden in deren jeweiligen spezifischen Nutzungsumfeld erzielt wurden. Es ist zu beachten, dass es kein „typisches“ Krankenhaus gibt und die Resultate von verschiedenen Variablen abhängen (wie z.B. der Größe des Krankenhauses, des Behandlungsspektrums, des Grads der IT-Integration). Aus diesem Grunde ist nicht gewährleistet, dass andere Kunden dieselben Ergebnisse erzielen werden.
All sources last accessed May 15, 2021[1] https://www.alzint.org/about/dementia-facts-figures/dementia-statistics
[2] https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/alz.042236
[3] https://www.alzint.org/about/dementia-facts-figures/dementia-statistics
[4] https://www.parkinson.org/blog/raise-awareness/10-Interesting-Facts-About-Parkinsons
[5] https://parkinsonsnewstoday.com/parkinsons-disease-statistics[6] https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(18)30295-3/fulltext
[7] https://www.parkinson.org/blog/research/economic-burden-study
[8] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7720355
[9] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770174
[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5476197/
[11] Gribkoff VK, Kaczmarek LK. The need for new approaches in CNS drug discovery: Why drugs have failed, and what can be done to improve outcomes. Neuropharmacology, 1 July 2017, volume 120
[12] Myszczynska, M.A., Ojamies, P.N., Lacoste, A.M.B. et al. Applications of machine learning to diagnosis and treatment of neurodegenerative diseases. Nature Reviews Neurology, 15 July 2020, volume 16
[13] Medicines in development. 2021 report: neurodegenerative diseases. Pharmaceutical Research and Manufacturers of America. 12 October 2021