Eiseneinlagerung und mikrostrukturelle Gewebsveränderungen bei ALS Patienten

Die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) stellt die häufigste Erkrankung des motorischen Nervensystems dar und zeichnet sich durch eine stark progrediente Degeneration der oberen und unteren Motorneuronen aus. Die Patienten versterben üblicherweise 2 - 5 Jahre nach Erstdiagnose oder sind zumindest gelähmt. Die Ätiopathogenese von ALS ist großteils unbekannt und scheint aber auf jeden Fall sehr komplex zu sein. Das zeigt sich auch durch ein variables klinisches Erscheinungsbild nach einem vorklinischen Stadium unbekannter Dauer und durch die variable Krankheitsentwicklung. Bis jetzt konnten noch keine spezifischen biologischen Marker für ALS gefunden werden. Die Diagnose erfolgt aufgrund klinischer Kriterien wobei auch eine elektrophysiologische Testung Berücksichtigung findet. Obwohl die konventionelle Magnetresonanztomograhpie (MRT) üblicherweise die sensitivste Bildgebungstechnik für ZNS-Veränderungen darstellt, ist ihr Beitrag zur Diagnose der ALS aufgrund der geringen Sensitivität für Veränderungen im kortikospinalen Trakt sehr begrenzt. Neue quantitative MRT- Techniken scheinen hier jedoch völlig neue Einblicke zu erlauben. Dazu zählen die hochaufgelöste MRT, die Diffusiontensorbildgebung (DTI) und der Magnetisierungstransfer-Kontrast (MTI). Durch den Einsatz von höheren Magnetfeldstärken bietet sich zudem die Möglichkeit an lokale Eisenablagerungen zu erfassen. Durch die Mediation von oxidativem Stress und der Bildung von zytotoxischen Proteinen steht Eisen bei vielen Erkrankungen des ZNS im Verdacht, an der Triggerung der neurodegenerativen Kaskade beteiligt zu sein. Bisher gibt es leider nur eine sehr begrenzte Anzahl von quantitativen MRT-Analysen bei ALS. Zudem gibt es multiparametrische MRT-Untersuchungen ebenso wenig wie Verlaufsuntersuchungen. Das vorliegende Projekt versucht daher mikrostrukturelle Gewebsveränderungen im kortikospinalen Trakt und in extramotorischen Hirnarealen mit einer Kombination von quantitativen MRT-Techniken zu erfassen, wobei DTI, MTI, hochaufgelöste MRT und die Eisenbestimmung Anwendung finden werden. Durch Verlaufsuntersuchungen und durch den Vergleich mit einer gesunden Kontrollgruppe erwarten wir neue Erkenntnisse über die mit ALS verbundenen makroskopischen und mikroskopischen Gewebsveränderungen und ihren Bezug zur Klinik und deren Progression.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine nicht heilbare und schnell fortschreitende Erkrankung des motorischen Nervensystems. Das Wissen über die Entstehung und den Krankheitsverlauf sind leider noch sehr beschränkt. Die Diagnose erfolgt nach klinischen und elektrophysiologischen Untersuchungen, wobei die Zuverlässigkeit dieser Untersuchungen im frühen Krankheitsstadium begrenzt sind und eine Verlaufsprognose schwierig ist. In diesem Zusammenhang wird große Hoffnung auf die quantitative Magnetresonanztomografie (MRT) gesetzt. Diese ermöglicht nicht-invasiv die Erfassung von mikroskopischen Gewebsveränderungen im Kortikospinaltrakt und in anderen Regionen der weißen Substanz, welche in der konventionellen MRT-Diagnostik unauffällig erscheinen. In einer MRT-Studie mit 40 ALS Patienten und 40 gesunden Kontrollen wurde im Rahmen des Projektes neue quantitative MRT-Methoden verglichen und zwar in Bezug auf ihre Sensitivität für krankheitsbezogene Änderungen der Mikrostruktur des Hirngewebes. Die Diffusiontensor- Bildgebung (DTI) zeigte dabei die höchste Sensitivität. Sie erlaubt die Beweglichkeit der intrazellulären Wassermoleküle zu bestimmen. Diese Beweglichkeit zeigte sich in einigen Fasertrakten in radialer Richtung erhöht, was gemeinhin als Schaden an der Myelinschicht interpretiert wird. Im Gegensatz zu Vorläuferstudien mit weniger Patienten konnte kein abnormaler Eisengehalt in den Fasertrakten festgestellt werden. Während die mit DTI erfassten Gewebsveränderungen schlecht mit dem klinischen Zustand der Patienten korrelierten, erlaubten diese jedoch eine gute Prognose für den Krankheitsverlauf in den folgenden 3 Monaten. Die Erkenntnisse aus dieser Studie erlauben die Weiterentwicklung der MRT als nichtinvasiver Biomarker für ALS.