Neuroimaging: Tiefe Einblicke in kranke Hirne

20. September 2013, 17:15
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Bildgebende Verfahren sind diagnostische Werkzeuge für Neurologen - Bei Alzheimer spielen sie auch in Therapie und Forschung eine wichtige Rolle

Wien ist in dieser Woche das globale Zentrum der neurologischen Forschung: Bis zum 26. September findet in der Bundeshauptstadt der World Congress of Neurology statt, der weltweit größte Fachkongress zum Thema, veranstaltet von der World Federation of Neurology, der Österreichischen Gesellschaft für Neurologie und der European Federation of Neurological Societies. Neben anderem stehen Demenzerkrankungen angesichts der demografischen Entwicklung auf der Themenliste - hier insbesondere auch der Morbus Alzheimer.

In Österreich sind - mit steigender Tendenz - derzeit rund 110.000 Menschen an einer Demenz erkrankt, 90 Prozent davon an hirnorganischen Demenzen, dazu zählt Alzheimer. Die Zerstörung von Nervenzellen und -verbindungen sowie Verlust von Hirnmasse sind typisch für die nach dem deutschen Psychiater Alois Alzheimer benannte Krankheit. Diese häufigste Form der Demenz führt zu einem fortschreitenden und irreversiblen Verlust des Gedächtnisses, des Urteilsvermögens und zu Verhaltensstörungen bis zum Zerfall der Persönlichkeit. Morbus Alzheimer ist eine Alterskrankheit: 90 Prozent der Betroffenen sind über 60 Jahre alt. Im Endstadium sind die Patienten immer weniger ansprechbar und verlieren die Kontrolle über ihre Körperfunktionen, bis sie schließlich an den Begleitsymptomen der Krankheit sterben.

Sichtbar machen

Typische und die Krankheit bestimmende Eiweißablagerungen im Gehirn, sogenannte Plaques, sind das Ziel vieler Arzneimittelkandidaten für die bisher unheilbare Krankheit. Derzeit gibt es nur einige wenige Medikamente, die das Fortschreiten der Erkrankung verzögern können. Dazu muss Alzheimer aber früh genug erkannt werden. Nur wie? Neuroimaging heißt die Antwort, verschiedene Verfahren zur Abbildung von Gehirn und Gehirnfunktionen.

"Hier konnten wir in den vergangenen Jahren große Fortschritte erzielen", erklärt Roland Beisteiner von der Uniklinik für Neurologie am Wiener AKH. Noch vor zehn Jahren gab es kaum Möglichkeiten, Patienten mit altersentsprechender Gedächtnisleistung aber schon beginnender Demenzerkrankung eindeutig zu identifizieren. Heute kann man bereits lange vor einer gravierenden Gehirnschädigung dank dem bildgebenden Verfahren der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) Hirnaktivitätsänderungen feststellen.

Forschungsschwerpunkt in Österreich

Eine eigene österreichische Fachgesellschaft kümmert sich speziell um die Weiterentwicklung dieses revolutionären Verfahrens. Lasse man einen gesunden Menschen und einen mit einer beginnenden Alzheimererkrankung dieselbe Aufgabe lösen, sehe man meist keinen Unterschied – dazu müsse man schon direkt ins Hirn schauen. Dort zeige sich beim kranken Patienten nämlich eine massive Überaktivität von Gehirnbereichen – als Ausdruck einer ungewöhnlich großen Anstrengung des Gehirns.

"Wir können die Durchblutung spezifischer Areale in Bildern sichtbar machen", sagt Beisteiner: "Im gesunden Gehirn werden nur jene Bereiche stärker durchblutet, also aktiviert, die für die Lösung der Aufgabe nötig sind. Sind jene Bereiche aber bereits erkrankt, müssen zusätzlich andere Areale aktiviert, also stärker durchblutet werden, damit die Aufgabe erfolgreich erledigt werden kann. Und das sehen wir. Neben dem fortschreitenden medizinischen Wissen im Allgemeinen und dem klinischen im speziellen war auch ein großer Fortschritt in der Medizintechnik notwendig, um solche Details überhaupt sichtbar zu machen.

Und hier sei Wien laut Beisteiner international führend: „Vor zehn Jahren arbeiteten viele Kliniken noch mit Tomografen, die eine Magnetstärke von nur 1,5 Tesla hatten, heute haben wir ein Gerät mit sieben Tesla – damit viel stärkere Signale, mit denen man selbst kleinste Hirnaktivitätsänderungen gut erkennen kann."

Hohe Investitionen

Wien war europaweit eines der ersten Zentren, das sich schon vor einigen Jahren eine solch millionenteure Anschaffung geleistet hat. Damit aber nicht genug: Zwar sind heute rund 60 solcher starken Tomografen weltweit im Einsatz, doch das Gros davon in der Forschung: „Wir in Wien jedoch setzen das Gerät auch im klinischen Alltag ein, verwenden es also direkt zum Nutzen der Patienten", so Beisteiner. Doch auch in der Alzheimerforschung ist das Neuroimaging nicht mehr wegzudenken, wie Christian Enzinger von der Uniklinik für Neurologie an der Medizinischen Universität Graz feststellt: "Wir versuchen mit verschiedenen, teils sehr neuen bildgebenden Verfahren, weitere Erkenntnisse rund um die Krankheitsentstehung zu gewinnen."

So wurde mittels quantitativer MRT (sogenanntem R2*-Mapping) etwa festgestellt, dass es in Gehirnen von Alzheimerpatienten zu exzessiven Eisenablagerungen im Gewebe kommt – die wiederum einen oxidativen Stress auslösen, der zu Hirnschädigung führen kann. "In einer Post-mortem-Studie haben wir anhand von Obduktionen dieses im bildgebenden Verfahren entdeckte Phänomen belegen können", erklärt Enzinger. Ob sich Eisenablagerungen als mögliches Ziel für eine Alzheimertherapie eignet, müssen weitere Studien zeigen.

Vielfalt an Technologie

Mit dem sogenannten Magnetization Transfer Imaging (MTI) und dem Diffusion Weighted Imaging (DWI), mit dem mikrostrukturelle Gewebeveränderungen abgebildet werden können, konnten die Grazer Forscher auch einen tiefen Blick in die Intaktheit der Nervenleitungsbahnen bei gesunden Menschen und Alzheimerpatienten werfen
"Wie Autos auf der Autobahn bewegen sich auch Wassermoleküle im gesunden Gehirn gleichgerichtet", veranschaulicht Enzinger, "sobald aber Gehirngewebe zu degenerieren beginnt, wird ihre Bewegung diffus. Normale Hirnscans können das nicht erkennen."

Kombiniert mit möglichen Medikamenten und Markern kann so beobachtet werden, ob die Wirksubstanzen auch tatsächlich ihr therapeutisches Ziel erreichen. „Darum geht es in der Alzheimerforschung letztlich", verdeutlicht Enzinger: „Rechtzeitig zu erkennen, was im frühen Krankheitsstadium passiert, um eingreifen zu können, bevor es zu massiven Hirnschädigungen kommt. Und mittels Neuroimaging auch schneller die verschiedenen klinischen Studienphasen zu durchlaufen: Wenn man allein aufgrund von klinischen Befunden jahrelang warten muss, um zu erkennen, ob ein Medikament bei Alzheimerpatienten wirkt, verliert man wertvolle Zeit und Ressourcen. Wenn man aber schneller zeigen könnte, dass der Weg der richtige ist, käme man in der Erforschung der Wirksamkeit von neuen Substanzen schneller ans Ziel. Das ist unsere Hoffnung." (Andreas Feiertag, DER STANDARD, 21.9.2013)

  • Durch Neuroimaging soll die Früherkennung von Demenz zuverlässiger werden.
    foto: derstandard.at

    Durch Neuroimaging soll die Früherkennung von Demenz zuverlässiger werden.

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