Mitochondriale Störungen in der Neurologie

Mitochondrien sind faszinierende kleine Organellen, die in fast jeder Zelle unseres Körpers leben. Im Gegensatz zu anderen Teilen der Zelle sind Mitochondrien fast eine eigene Zelle. Tatsächlich sind sie fast vollständig getrennte Organismen, deren genetisches Material sich völlig vom Rest des Körpers unterscheidet. Zum Beispiel akzeptieren wir im Allgemeinen, dass wir die Hälfte unseres genetischen Materials von unserer Mutter und die andere Hälfte von unserem Vater erben. Dies ist nicht ganz richtig. Die mitochondriale DNA teilt sich auf andere Weise und wird fast vollständig von der Mutter vererbt.

Viele Wissenschaftler glauben, dass Mitochondrien ein Beispiel für eine langjährige symbiotische Beziehung sind, in der Bakterien vor langer Zeit mit unseren Zellen verschmolzen, sodass sowohl unsere Zellen als auch die Bakterien voneinander abhängig wurden. Wir brauchen Mitochondrien, um den größten Teil der Energie zu verarbeiten, die unsere Zellen zum Überleben brauchen. Der Sauerstoff, den wir einatmen, treibt einen Prozess an, der ohne diese kleine Organelle unmöglich wäre.

So faszinierend die Mitochondrien auch sind, sie sind anfällig für Schäden wie jeder andere Teil unseres Körpers. Vererbte Mutationen in der mitochondrialen DNA können zu einer Vielzahl unterschiedlicher Symptome führen. Dies kann zu Syndromen führen, die einst als ungewöhnlich und extrem selten galten, aber jetzt als häufiger angesehen werden als bisher angenommen. Eine Gruppe im Nordosten Englands stellte eine Prävalenz von etwa 1 von 15.200 Personen fest. Eine größere Zahl, etwa 1 von 200, hatte eine Mutation, aber die Mutationen waren nicht symptomatisch.

Das Nervensystem ist für seine Arbeit stark auf Sauerstoff angewiesen, und das bedeutet, dass unsere Nerven Mitochondrien brauchen, um gut zu funktionieren. Wenn Mitochondrien schief gehen, leidet oft das Nervensystem als erstes.

Symptome

Das häufigste Symptom einer mitochondrialen Erkrankung ist eine Myopathie, also eine Muskelerkrankung. Andere mögliche Symptome sind Sehstörungen, Denkstörungen oder eine Kombination von Symptomen. Die Symptome gruppieren sich oft zu einem von mehreren verschiedenen Syndromen.

• Chronisch progressive externe Ophthalmoplegie (CPEO) – bei CPEO werden die Augenmuskeln langsam gelähmt. Dies tritt normalerweise auf, wenn Menschen in den Dreißigern sind, kann aber in jedem Alter auftreten. Doppelbilder sind relativ selten, aber andere Sehprobleme können durch eine ärztliche Untersuchung entdeckt werden. Einige Formen, insbesondere in Familien, werden von Hörproblemen, Sprach- oder Schluckbeschwerden, Neuropathien oder Depressionen begleitet.

• Kearns-Sayre-Syndrom – Das Kearns-Sayre-Syndrom ist fast das gleiche wie CPEO, jedoch mit einigen zusätzlichen Problemen und einem früheren Erkrankungsalter. Die Probleme beginnen normalerweise, wenn Menschen unter 20 Jahre alt sind. Andere Probleme umfassen pigmentäre Retinopathie, zerebelläre Ataxie, Herzprobleme und intellektuelle Defizite. Das Kearns-Sayre-Syndrom ist aggressiver als CPEO und kann im vierten Lebensjahrzehnt zum Tod führen.

• Leber Hereditäre Optikusneuropathie (LHON) – LHON ist eine erbliche Form des Sehverlusts, die bei jungen Männern zur Erblindung führt.

• Leigh-Syndrom – Auch bekannt als subakute nekrotisierende Enzephalomyelopathie, tritt das Leigh-Syndrom normalerweise bei sehr kleinen Kindern auf. die Störung verursacht Ataxie, Krampfanfälle, Schwäche, Entwicklungsverzögerungen, Dystonie und mehr. Die Magnetresonanztomographie (MRT) des Gehirns zeigt ein abnormales Signal in den Basalganglien. Die Krankheit verläuft in der Regel innerhalb von Monaten tödlich.

• Mitochondriale Enzephalopathie mit Laktatazidose und Schlaganfall-ähnlichen Episoden (MELAS) – MELAS ist eine der häufigsten Arten von mitochondrialen Erkrankungen. Es wird von der Mutter geerbt. Die Krankheit verursacht schlaganfallähnliche Episoden, die Schwäche oder Sehverlust verursachen können. Andere Symptome sind Krampfanfälle, Migräne, Erbrechen, Hörverlust, Muskelschwäche und Kleinwuchs. Die Störung beginnt in der Regel im Kindesalter und schreitet zur Demenz fort. Es kann durch einen erhöhten Milchsäurespiegel im Blut sowie durch das typische Erscheinungsbild des Muskels „zerlumpte rote Fasern“ unter dem Mikroskop diagnostiziert werden.

• Myoklonische Epilepsie mit zerlumpten roten Fasern (MERRF) – Myoklonus ist ein sehr schneller Muskelzucken, ähnlich dem, was viele kurz vor dem Einschlafen haben. Der Myoklonus bei MERRF tritt häufiger auf und wird von Krampfanfällen, Ataxie und Muskelschwäche gefolgt. Taubheit, Sehstörungen, periphere Neuropathie und Demenz können ebenfalls auftreten.

• Mütterlich vererbte Taubheit und Diabetes (MIDD) – Diese mitochondriale Störung betrifft normalerweise Menschen zwischen 30 und 40 Jahren. Zusätzlich zu Hörverlust und Diabetes können Menschen mit MIDD an Sehverlust, Muskelschwäche, Herzproblemen, Nierenerkrankungen, Magen-Darm-Erkrankungen und Kleinwuchs leiden.

• Mitochondriale neuro-gastrointestinale Enzephalopathie (MNGIE) – Dies verursacht eine schwere Immobilität des Darms, die zu Bauchbeschwerden und Verstopfung führen kann. Probleme mit der Augenbewegung sind ebenso häufig wie Neuropathien und Veränderungen der weißen Substanz im Gehirn. Die Störung tritt überall von der Kindheit bis in die fünfziger Jahre auf, ist aber am häufigsten bei Kindern.

• Neuropathie, Ataxie und Retinitis pigmentosa (NARP) – Zusätzlich zu peripheren Nervenproblemen und Ungeschicklichkeit kann NARP Entwicklungsverzögerung, Epilepsie, Schwäche und Demenz verursachen.

Andere mitochondriale Erkrankungen sind Pearson-Syndrom (sideroblastische Anämie und Pankreasdysfunktion), Barth-Syndrom (X-chromosomale Kardiomyopathie, mitochondriale Myopathie und zyklische Neutropenie) und Wachstumsverzögerung, Aminoazidurie, Cholestase, Eisenüberladung, Laktatazidose und früher Tod (GRACILE) .

Diagnose

Da mitochondriale Erkrankungen ein verwirrendes Spektrum an Symptomen verursachen können, können diese Störungen selbst für geschulte Ärzte schwer zu erkennen sein. In der ungewöhnlichen Situation, in der alle Symptome für eine bestimmte Erkrankung klassisch erscheinen, können Gentests durchgeführt werden, um die Diagnose zu bestätigen. Andernfalls können andere Tests erforderlich sein.

Mitochondrien sind für den aeroben Stoffwechsel verantwortlich, den die meisten von uns täglich nutzen, um sich zu bewegen. Wenn der aerobe Stoffwechsel erschöpft ist, wie bei intensivem Training, hat der Körper ein Backup-System, das zum Aufbau von Milchsäure führt. Dies ist die Substanz, die unsere Muskeln schmerzen und brennen lässt, wenn wir sie zu lange belasten. Da Menschen mit mitochondrialen Erkrankungen weniger in der Lage sind, ihren aeroben Stoffwechsel zu nutzen, baut sich Milchsäure auf, die gemessen und als Zeichen dafür verwendet werden kann, dass mit den Mitochondrien etwas nicht stimmt. Aber auch andere Dinge können den Laktatspiegel erhöhen. Beispielsweise kann die Milchsäure im Liquor nach Krampfanfällen oder Schlaganfällen erhöht sein. Darüber hinaus weisen einige Arten von mitochondrialen Erkrankungen, wie das Leigh-Syndrom, häufig Laktatwerte auf, die innerhalb der normalen Grenzen liegen.

Eine grundlegende Bewertung kann den Laktatspiegel im Plasma und im Liquor umfassen. Elektrokardiogramme können auf Herzrhythmusstörungen hin untersucht werden, die tödlich sein können. Ein Magnetresonanzbild (MRT) kann nach Veränderungen der weißen Substanz suchen. Elektromyographie kann verwendet werden, um Muskelerkrankungen zu untersuchen. Bei Besorgnis über Krampfanfälle kann eine Elektroenzephalographie angeordnet werden. Abhängig von den Symptomen können auch audiologische oder augenärztliche Untersuchungen empfohlen werden.

Die Muskelbiopsie ist eine der zuverlässigsten Methoden zur Diagnose von mitochondrialen Erkrankungen. Die meisten mitochondrialen Erkrankungen gehen mit einer Myopathie einher, manchmal auch ohne offensichtliche Symptome wie Muskelkater oder -schwäche.

Behandlung

Derzeit gibt es keine garantierte Behandlung für mitochondriale Erkrankungen. Der Fokus liegt auf der Behandlung von Symptomen, sobald sie auftreten. Eine gute Diagnose kann jedoch helfen, sich auf zukünftige Entwicklungen vorzubereiten und kann im Falle einer Erbkrankheit Auswirkungen auf die Familienplanung haben.

Zusammenfassung

Kurz gesagt, eine mitochondriale Erkrankung sollte vermutet werden, wenn eine Kombination von Symptomen auftritt, die Muskelherz, Gehirn oder Augen betreffen. Obwohl auch eine mütterliche Vererbung nahelegt, ist es möglich und sogar üblich, dass mitochondriale Erkrankungen auf Mutationen in der nuklearen DNA aufgrund von Wechselwirkungen zwischen dem genetischen Material des Zellkerns und den Mitochondrien zurückzuführen sind. Darüber hinaus treten einige Krankheiten sporadisch auf, d. h. sie treten zum ersten Mal auf, ohne dass sie vererbt werden. Mitochondriale Erkrankungen sind immer noch relativ selten und werden am besten von einem Spezialisten mit solidem Verständnis dieser Klasse von neurologischen Erkrankungen behandelt.