Neurologische Klinik und Poliklinik
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Zielsetzung der Studie war es, Ablagerungen des phosphorylierten Alpha-Synucleins in der Haut von Patienten mit Morbus Parkinson und atypischen Parkinson-Syndromen zu untersuchen und deren Auswirkungen auf das periphere Nervensystem zu erforschen.
Dazu wurden Hautbiopsien von 92 Patienten mit Morbus Parkinson, 12 Patienten mit MSA und 13 Patienten mit einer Tauopathie sowie 83 gesunden Kontrollpersonen immunhisto-chemisch gefärbt und unter dem Mikroskop untersucht.
Mit einer Sensitivität von 52 % für den Morbus Parkinson und 67 % für die MSA bei hoher Spezifität stellt der Nachweis von Phospho-Alpha-Synuclein in den kleinen Nervenfasern der Haut einen geeigneten Biomarker dar. Während die Ablagerungen des phosphorylierten Alpha-Synucleins bei Patienten mit Morbus Parkinson eher in autonomen Strukturen nachweisbar waren, fanden sie sich bei Patienten mit MSA eher in sub- und intraepidermal gelegenen Nervenfasern. Phospho-Alpha-Synuclein konnte in allen untersuchten Nervenfasersubtypen nachgewiesen werden, also in CGRP-, SP-, TH- und VIP-positiven Fasern. Bei den in der vorliegenden Studie untersuchten Parkinson-Patienten waren keine Veränderungen in der sensiblen Neurographie des Nervus suralis erkennbar. Die intraepidermale Nervenfaserdichte sowie die Innervation der Schweißdrüsen waren jedoch teilweise vermindert und auch in der QST zeigten sich Auffälligkeiten. Ein Zusammenhang zu dem Vorhandensein von Phospho-Alpha-Synuclein-Ablagerungen konnte jedoch nur für die Innervation der Musculi arrectores pilorum hergestellt werden. Bei der Untersuchung der pathophysiologischen Hintergründe, durch die Phospho-Alpha-Synuclein-Ablagerungen zu Nervenfaserschädigungen führen, konnten die Hinweise auf eine Beteiligung von axonalen Transportproteinen, Mikrotubuli oder Mitochondrien nicht erhärtet werden.
Studying the function and malfunction of genes and proteins associated with inherited forms of peripheral neuropathies has provided multiple clues to our understanding of myelinated nerves in health and disease. Here, we have generated a mouse model for the peripheral neuropathy Charcot–Marie–Tooth disease type 4H by constitutively disrupting the mouse orthologue of the suspected culprit gene FGD4 that encodes the small RhoGTPase Cdc42-guanine nucleotide exchange factor Frabin. Lack of Frabin/Fgd4 causes dysmyelination in mice in early peripheral nerve development, followed by profound myelin abnormalities and demyelination at later stages. At the age of 60 weeks, this was accompanied by electrophysiological deficits. By crossing mice carrying alleles of Frabin/Fgd4 flanked by loxP sequences with animals expressing Cre recombinase in a cell type-specific manner, we show that Schwann cell-autonomous Frabin/Fgd4 function is essential for proper myelination without detectable primary contributions from neurons. Deletion of Frabin/Fgd4 in Schwann cells of fully myelinated nerve fibres revealed that this protein is not only required for correct nerve development but also for accurate myelin maintenance. Moreover, we established that correct activation of Cdc42 is dependent on Frabin/Fgd4 function in healthy peripheral nerves. Genetic disruption of Cdc42 in Schwann cells of adult myelinated nerves resulted in myelin alterations similar to those observed in Frabin/Fgd4-deficient mice, indicating that Cdc42 and the Frabin/Fgd4–Cdc42 axis are critical for myelin homeostasis. In line with known regulatory roles of Cdc42, we found that Frabin/Fgd4 regulates Schwann cell endocytosis, a process that is increasingly recognized as a relevant mechanism in peripheral nerve pathophysiology. Taken together, our results indicate that regulation of Cdc42 by Frabin/Fgd4 in Schwann cells is critical for the structure and function of the peripheral nervous system. In particular, this regulatory link is continuously required in adult fully myelinated nerve fibres. Thus, mechanisms regulated by Frabin/Fgd4–Cdc42 are promising targets that can help to identify additional regulators of myelin development and homeostasis, which may crucially contribute also to malfunctions in different types of peripheral neuropathies.
Lymphocytes express potassium channels that regulate physiological cell functions, such as activation, proliferation and migration. Expression levels of K\(_{2P}\)5.1(TASK2; KCNK5) channels belonging to the family of two-pore domain potassium channels have previously been correlated to the activity of autoreactive T lymphocytes in patients with multiple sclerosis and rheumatoid arthritis. In humans, K\(_{2P}\)5.1 channels are upregulated upon T cell stimulation and influence T cell effector functions. However, a further clinical translation of targeting K\(_{2P}\)5.1 is currently hampered by a lack of highly selective inhibitors, making it necessary to evaluate the impact of KCNK5 in established preclinical animal disease models. We here demonstrate that K\(_{2P}\)5.1 knockout (K\(_{2P}\)5.1\(^{-/-}\) mice display no significant alterations concerning T cell cytokine production, proliferation rates, surface marker molecules or signaling pathways. In an experimental model of autoimmune neuroinflammation, K\(_{2P}\)5.1\(^{-/-}\) mice show a comparable disease course to wild-type animals and no major changes in the peripheral immune system or CNS compartment. A compensatory upregulation of the potassium channels K\(_{2P}\)3.1 and K\(_{V}\)1.3 seems to counterbalance the deletion of K\(_{2P}\)5.1. As an alternative model mimicking autoimmune neuroinflammation, experimental autoimmune encephalomyelitis in the common marmoset has been proposed, especially for testing the efficacy of new potential drugs. Initial experiments show that K\(_{2P}\)5.1 is functionally expressed on marmoset T lymphocytes, opening up the possibility for assessing future K\(_{2P}\)5.1-targeting drugs.
Die Small Fiber Neuropathie (SFN) bildet eine Untergruppe der sensiblen Neuropathien, bei der die Aδ- und C-Fasern betroffen sind. Die Patienten berichten v.a. von brennenden Schmerzen und Dysästhesien, seltener auch von autonomen Funktionsstörungen. Bei fehlendem Goldstandard und normalen Nervenleitungsstudien ist die Diagnostik erschwert, da selbst nach Spezialuntersuchungen wie Hautstanzbiopsie und quantitativer sensorischer Testung (QST) viele Patienten trotz typischer Anamnese der Diagnosestellung entgehen. Wir rekrutierten 55 Patienten und 31 gesunde Kontrollen. Nach neurologischer Untersuchung und Ausschluss einer Polyneuropathie mittels Elektroneurographie wurden bei allen Studienteilnehmern Hautstanzbiopsien am Ober- und Unterschenkel zur Ermittlung der intraepidermalen Nervenfaserdichte (IENFD) entnommen sowie eine QST zur Funktionsprüfung der kleinen Nervenfasern durchgeführt. Die Studienteilnehmer wurden zudem mit cornealer confocaler Mikroskopie (CCM) und der Ableitung Schmerz-assoziierter evozierter Potentiale (PREP) untersucht. Zur autonomen Testung erfolgte die Messung der Schweißproduktion mittels quantitativem sudomotorischem Axonreflextest (QSART). Die neurologische Untersuchung zeigte in 55% der Patienten Hinweise auf eine Kleinfaserpathologie. Die distale IENFD war bei 62% der Patienten reduziert, die QST bei 22% der Patienten auffällig. Die PREP Latenzen waren in der Patientengruppe länger als bei den Kontrollen, die Amplituden niedriger. Bei der cornealen Innervation zeigte sich eine Reduktion der Nervenfaserdichte, Nervenfaserlänge und Nervenastdichte. Die in QSART gemessenen Parameter zeigten sich zu 86% unauffällig. Während nach klinischer Untersuchung, Hautbiopsie und QST in 53% der Fälle in 2 von 3 Untersuchungen eine Pathologie der kleinen Fasern festgestellt werden konnte, stieg die Rate bei zusätzlicher Anwendung von PREP und CCM auf 80% (ohne Berücksichtigung von QST). Zusammenfassend sollten die klinische Untersuchung und die Hautstanzbiopsie bei allen Patienten mit Verdacht auf SFN erfolgen. PREP und CCM sind unter den verfügbaren zusätzlichen Untersuchungen diagnostisch am wertvollsten. Wichtig ist allerdings, dass bei fehlendem Goldstandard eine SFN auch bei unauffälligen Tests nicht ausgeschlossen werden kann. Zusätzlich können die Mikroneurographie und die genetische Analyse wertvolle Hinweise auf eine Kleinfaserfunktionsstörung und deren Pathophysiologie geben.
Background
The aim of the present study was to assess manifestations of and applied treatment concepts for females with Fabry disease (FD) according to the current European Fabry Guidelines.
Methods
Between 10/2008 and 12/2014, data from the most recent visit of 261 adult female FD patients from six German Fabry centers were retrospectively analyzed. Clinical presentation and laboratory data, including plasma lyso-Gb3 levels were assessed.
Results
Fifty-five percent of females were on enzyme replacement therapy (ERT), according to recent European FD guidelines. Thirty-three percent of females were untreated although criteria for ERT initiation were fulfilled. In general, the presence of left ventricular hypertrophy (LVH) seemed to impact more on ERT initiation than impaired renal function. In ERT-naïve females RAAS blockers were more often prescribed if LVH was present rather than albuminuria. Affected females with missense mutations showed a similar disease burden compared to females with nonsense mutations. Elevated plasma lyso-Gb3 levels in ERT-naïve females seem to be a marker of disease burden, since patients showed comparable incidences of organ manifestations even if they were ~8 years younger than females with normal lyso-Gb3 levels.
Conclusion
The treatment of the majority of females with FD in Germany is in line with the current European FD guidelines. However, a relevant number of females remain untreated despite organ involvement, necessitating a careful reevaluation of these females.
Myelin formation during peripheral nervous system (PNS) development, and reformation after injury and in disease, requires multiple intrinsic and extrinsic signals. Akt/mTOR signaling has emerged as a major player involved, but the molecular mechanisms and downstream effectors are virtually unknown. Here, we have used Schwann-cell-specific conditional gene ablation of raptor and rictor, which encode essential components of the mTOR complexes 1 (mTORC1) and 2 (mTORC2), respectively, to demonstrate that mTORC1 controls PNS myelination during development. In this process, mTORC1 regulates lipid biosynthesis via sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs). This course of action is mediated by the nuclear receptor RXRg, which transcriptionally regulates SREBP1c downstream of mTORC1. Absence of mTORC1 causes delayed myelination initiation as well as hypomyelination, together with abnormal lipid composition and decreased nerve conduction velocity. Thus, we have identified the mTORC1-RXR gamma-SREBP axis controlling lipid biosynthesis as a major contributor to proper peripheral nerve function.
Background
Atrial fibrillation (AF) without other stroke risk factors is assumed to have a low annual stroke risk comparable to patients without AF. Therefore, current clinical guidelines do not recommend oral anticoagulation for stroke prevention of AF in patients without stroke risk factors. We analyzed brain magnetic resonance imaging (MRI) imaging to estimate the rate of clinically inapparent (“silent”) ischemic brain lesions in these patients.
Methods
We pooled individual patient-level data from three prospective studies comprising stroke-free patients with symptomatic AF. All study patients underwent brain MRI within 24–48 h before planned left atrial catheter ablation. MRIs were analyzed by a neuroradiologist blinded to clinical data.
Results
In total, 175 patients (median age 60 (IQR 54–67) years, 32% female, median CHA\(_2\)DS\(_2\)-VASc = 1 (IQR 0–2), 33% persistent AF) were included. In AF patients without or with at least one stroke risk factor, at least one silent ischemic brain lesion was observed in 4 (8%) out of 48 and 10 (8%) out of 127 patients, respectively (p > 0.99). Presence of silent ischemic brain lesions was related to age (p = 0.03) but not to AF pattern (p = 0.77). At least one cerebral microbleed was detected in 5 (13%) out of 30 AF patients without stroke risk factors and 25 (25%) out of 108 AF patients with stroke risk factors (p = 0.2). Presence of cerebral microbleeds was related to male sex (p = 0.04) or peripheral artery occlusive disease (p = 0.03).
Conclusion
In patients with symptomatic AF scheduled for ablation, brain MRI detected silent ischemic brain lesions in approximately one in 12 patients, and microbleeds in one in 5 patients. The prevalence of silent ischemic brain lesions did not differ in AF patients with or without further stroke risk factors.
Die Pathogenese der idiopathischen Handdystonie ist bis heute nicht abschließend geklärt. Verschiedene Befunde sprechen für eine Läsion der Basalganglien, insbesondere des Linsenkerns. Insbesondere bildgebende Verfahren wie MRT, Sonographie, PET oder SPECT, und Untersuchungen bei sekundären Dystonieformen weisen in diese Richtung. Trotz vielfacher Anstrengungen, den zugrunde liegenden Pathomechanismus aufzudecken, ist es bis heute noch nicht gelungen, ein einheitliches anatomisches oder biochemisches Korrelat für die Störung verantwortlich zu machen: So bieten einige pathoanatomische Studien Hinweise auf Zellverlust und Gliose im Striatum, andere zeigten Veränderungen in der Konzentration verschiedener Neurotransmitter. Jüngere Untersuchungen lassen einen gestörten Komplex I der mitochondrialen Atmungskette vermuten. Da die Ätiologie der Dystonien bisher letztlich nicht geklärt ist, bietet die Protonenspektroskopie die Möglichkeit, Stoffwechselveränderungen sowie Änderungen der Gewebszusammensetzung und der Konzentrationen darin enthaltener Stoffe zu untersuchen und so Hypothesen zur Genese der idiopathischen Dystonie herauszuarbeiten. Wir untersuchten 14 Patienten mit idiopathischem Schreibkrampf und 11 gesunde, altersentsprechende Probanden, die nachweislich an keiner zentral-neurologischen Erkrankung litten. Zur Messung wurde eine Standard-Kopfspule ( 1,5 T Ganzkörper MR-Tomograph, Siemens Magnetom Vision, Erlangen) verwendet. Die Spektrenerhebung erfolgte mit Hilfe einer PRESS-Sequenz (TR= 1365 ms, TE= 135 ms), das Voxel war auf das Gebiet des Linsenkerns zentriert. Die anhand der Spektren ermittelten Metabolitenverhältnisse von NAA:Cho, NAA:Crea, Cho:Crea und Lac:Crea ergaben keine statistisch signifikante Seitendifferenz innerhalb der Patientengruppe, auch ein Vergleich zwischen Patienten- und Kontrollgruppe blieb ohne statistische Differenz (p>0,05). Somit konnten durch die Protonenspektroskopie keine Veränderungen der Metabolitenkonzentrationen bei der idiopathischen Handdystonie festgestellt werden. Es ergibt sich damit kein Hinweis darauf, daß idiopathischen Dystonien ein meßbarer Verlust von Neuronen, eine damit einhergehende sekundäre Gliose oder eine meßbare Störung des Energiehaushalts, sei es durch erhöhte Umsatzraten oder eine fehlerhafte oxidative Phosphorylierung, zugrunde liegt. Eine mögliche Erklärung dieser unauffälligen Befunde bei Dystoniepatienten könnte die Annahme einer Störung des Stoffwechsels in nur wenigen Neuronen bieten, was sich der Sensitivität der Methode entziehen kann. Denkbar sind auch Konzentrationsänderungen von Neurotransmittern, Einlagerungen von Schwermetallen (z.B.Kupfer), Veränderungen der oxidativen Phosphorylierung oder Änderungen der Rezeptordichte. Generalisierte Dystonien müßten eine eventuell vorhandene Pathologie am deutlichsten aufweisen und wären deshalb ebenfalls ein interessantes Krankheitsbild. Die spektroskopische Untersuchung gestaltet sich aber wegen des bei dieser Form zu erwartenden erhöhten Auftretens von Bewegungsartefakten schwierig. Auch das Verwenden veränderter Meßparameter (TE, TR) oder einer höheren Tesla-Zahl bei einem größeren Patientenkollektiv wäre zur weiteren Abklärung anzustreben. Insbesondere sollten Schreibkrampf-Patienten mit Hilfe der funktionellen MR-Spektroskopie während des Auftretens dystoner Verkrampfungen oder auch während der Durchführung willkürlicher Fingerbewegungen untersucht werden. Bisher latente Veränderungen könnten sich dann, unter der so erzeugten motorischen Aktivierung, manifestieren.
The aim of the study was to record movement-related single unit activity (SUA) in the human subthalamic nucleus (STN) during a standardized motor task of the upper limb. We performed microrecordings from the motor region of the human STN and registered kinematic data in 12 patients with Parkinson’s disease (PD) undergoing deep brain stimulation surgery (seven women, mean age 62.0 ± 4.7 years) while they intraoperatively performed visually cued reach-to-grasp movements using a grip device. SUA was analyzed offline in relation to different aspects of the movement (attention, start of the movement, movement velocity, button press) in terms of firing frequency, firing pattern, and oscillation. During the reach-to-grasp movement, 75/114 isolated subthalamic neurons exhibited movement-related activity changes. The largest proportion of single units showed modulation of firing frequency during several phases of the reach and grasp (polymodal neurons, 45/114), particularly an increase of firing rate during the reaching phase of the movement, which often correlated with movement velocity. The firing pattern (bursting, irregular, or tonic) remained unchanged during movement compared to rest. Oscillatory single unit firing activity (predominantly in the theta and beta frequency) decreased with movement onset, irrespective of oscillation frequency. This study shows for the first time specific, task-related, SUA changes during the reach-to-grasp movement in humans.
Movement preparation and bilateral modulation of beta activity in aging and Parkinson's disease
(2015)
In previous studies of young subjects performing a reaction-time reaching task, we found that faster reaction times are associated with increased suppression of beta power over primary sensorimotor areas just before target presentation. Here we ascertain whether such beta decrease similarly occurs in normally aging subjects and also in patients with Parkinson's disease (PD), where deficits in movement execution and abnormalities of beta power are usually present. We found that in both groups, beta power decreased during the motor task in the electrodes over the two primary sensorimotor areas. However, before target presentation, beta decreases in PD were significantly smaller over the right than over the left areas, while they were symmetrical in controls. In both groups, functional connectivity between the two regions, measured with imaginary coherence, increased before the target appearance; however, in PD, it decreased immediately after, while in controls, it remained elevated throughout motor planning. As in previous studies with young subjects, the degree of beta power before target appearance correlated with reaction time. The values of coherence during motor planning, instead, correlated with movement time, peak velocity and acceleration. We conclude that planning of prompt and fast movements partially depends on coordinated beta activity of both sensorimotor areas, already at the time of target presentation. The delayed onset of beta decreases over the right region observed in PD is possibly related to a decreased functional connectivity between the two areas, and this might account for deficits in force programming, movement duration and velocity modulation.