Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Messung von neurodegenerativen Prozessen

Ansprechpartner: Dr. Florian Schubert, AG 8.13

Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des Zentralnervensystems in Mitteleuropa. Moderne Konzepte gehen davon aus, dass die strukturellen Hirnschäden bei MS durch bereits in der Frühphase der Erkrankung ablaufende neurodegenerative Prozesse mitverursacht werden. Allerdings wurden die Beziehungen zwischen unterschiedlichen Orten neuroaxonaler Schädigung bisher nicht systematisch mit bildgebenden Verfahren studiert, die geeignet sind, neurodegenerative Prozesse zu quantifizieren und deren Verlauf zu verfolgen.

Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der PTB haben jetzt gemeinsam solche Zusammenhänge untersucht. Ein Schwerpunkt war die Frage, ob eine anhaltende diffuse Neurodegeneration im Gehirn mit einer Schädigung retinaler Axone und einem neuroaxonalen Niedergang der Sehrinde einhergeht. Dafür wurden bei 86 Patienten mit schubförmig-remittierender MS Marker für neuronale und axonale Integrität im Zentralnervensystem bestimmt, nämlich die retinale Nervenfaserschichtdicke mittels Optischer Kohärenztomographie (als Maß für die Schädigung des vordersten Teils der Sehbahn),  der Anteil von Hirngewebe am Hirngesamtvolumen („brain parenchymal fraction“, BPF) mittels Magnetresonanztomographie (als Maß für Gehirnatrophie) und die Konzentration des Neuronenmarkers N-Acetylaspartat (NAA). Der letztgenannte Parameter wurde in drei Gehirnregionen mittels Hochfeld-MR-Spektroskopie gemessen und mit dem an der PTB entwickelten Auswerteverfahren quantifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass die retinale Nervenfaserschichtdicke mit der Hirnatrophie (BPF) ebenso wie mit der NAA-Konzentration korreliert, und zwar für NAA nur im visuellen Cortex, nicht aber in der weißen Gehirnsubstanz. In einem kombinierten Modell sagten sowohl BPF als auch NAA im visuellen Cortex unabhängig voneinander die retinale Nervenfaserschichtdicke voraus.

Die mit diesem neuen multimodalen Ansatz ermittelten Ergebnisse weisen auf das mögliche Vorliegen einer traktspezifischen Schädigung eines funktionellen Systems (hier: der Sehbahn) hin, die über die globale, diffuse Neurodegeneration hinausgeht, und deuten darüber hinaus auf einen Zusammenhang zwischen Schädigung von anteriorem und posteriorem Anteil der Sehbahn hin. Die gewonnenen Erkenntnisse können möglicherweise zur Verlaufskontrolle von Hirnatrophie im gesamten Hirn wie auch nur in bestimmten Hirnarealen mit gemeinsamer Funktion dienen, zur Bewertung des therapeutischen Effekts neuroprotektiver Substanzen, sowie dem besseren Verständnis überregionaler Schadensprozesse miteinander verschalteter Hirnbereiche.