Mitochondriale Myopathien
Formen der mitochondrialen Myopathien
Viele der einzelnen Muskelerkrankungen beeinträchtigen nicht nur ein Organsystem, sondern können sich durchaus auch auf andere Organe des menschlichen Körpers auswirken. Diese multisystemischen Erkrankungen entstehen vor allem dann, wenn es sich um Krankheiten handelt, welche das neurale Netz oder die kleinsten Bestandteile der einzelnen Zellen in Mitleidenschaft ziehen. Eine dieser multisystemischen Leiden ist die mitochondriale Myopathie, in deren Verlauf unterschiedlichste Organe beeinträchtigt werden und verschiedene Symptome auftreten können. Gerade die Vielfalt an möglichen Defekten innerhalb der Mitochondrien ist dafür verantwortlich, dass inzwischen mehrere unterschiedliche Krankheiten in der medizinischen Fachliteratur beschrieben wurden.
Diese große Zahl macht eine genaue Diagnose allerdings auch sehr schwierig. Da die körperlichen Symptome in der Regel eine genaue Diagnose nicht zulassen, bleiben dem behandelnden Arzt nur molekular-genetische Untersuchungen bzw. Analysen der Zellstoffwechselprodukte, um eine Störung der Mitochondrien zu erkennen. So lassen sich etwa Beeinträchtigungen im Stoffwechsel der Zellen anhand von Laktat-Messungen identifizieren. Liegt hier auch in Ruhe ein extrem hoher Wert vor, handelt es sich vermutlich um eine mitochondriale Myopathie. Zudem können eventuell genetische Defekte in einzelnen Zellen des menschlichen Blutes nachgewiesen werden.
Im Rahmen der Diagnose und Identifizierung einzelner Formen dieses komplexen Krankheitsbildes stehen also eindeutig die biochemischen und genetischen Verfahren im Vordergrund. Einteilen lassen sich die unterschiedlichen Formen dieser Erkrankung unter verschiedenen Gesichtspunkten. Zum einen kann eine Klassifizierung anhand der auftretenden Symptome erfolgen. Hier werden die auftretenden Krankheitsbilder einzeln behandelt. Auf der anderen Seite lassen sich die mitochondrialen Myopathien auch unter biochemischen Gesichtspunkten zusammenfassen. An dieser Stelle stehen die Auswirkungen auf die einzelnen Prozesse innerhalb der Mitochondrien im Mittelpunkt des medizinischen Interesses. Häufig taucht im Zusammenhang mit Erkrankungen dieser speziellen Zellbestandteile auch der Begriff Mitochondriopathie auf.
Myopathien aufgrund von Atmungsdefekten
Mitochondriale Erkrankungen dieses Typs genauer zu klassifizieren und zu beschreiben, ist relativ komplex, da an dieser Stelle unterschiedlichste Prozesse ineinandergreifen und neben der mitochondrialen Erbinformation auch Teile der DNA des Kerngenoms in die Atmungskette eingebunden werden. Aus diesem Grund ist eine Unterscheidung der einzelnen Defekte nicht immer einfach. Um die Beeinträchtigung dieses metabolischen Prozess genauer verstehen zu können, sollte man sich zuerst mit der eigentlichen Funktion der Zellatmung etwas eingehender auseinandersetzen.
Wesentlicher Punkt, der gleichzeitig die Bedeutung erklärt, ist das Ergebnis dieses Vorgangs: Es entsteht im Rahmen der Zellatmung durch die Mitochondrien energiereiches ATP (Adenosin-Triphosphat), welches für den Ablauf der zellinternen Vorgänge notwendig ist. Der Name Atmung wirkt dabei auf den Laien sicher etwas irreführend: es handelt sich hierbei um biochemische Reaktionen, welche im Zuge des Energiestoffwechsels in jedem Lebewesen stattfinden. Hierbei geht es weniger um die gewohnte Aufnahme von Sauerstoff. An diesen Reaktionen sind insgesamt fünf Komplexe und zwei Enzyme beteiligt.
Sobald einer dieser einzelnen Schritte gestört wird oder etwa ganz zum Erliegen kommt, ist die ausreichende Versorgung der Zelle mit dem Energieträger ATP nicht mehr gewährleistet. Ort dieser komplexen Stoffwechselvorgänge ist die innere Membran der Mitochondrien, in welche die einzelnen Bestandteile der Zellatmung eingelagert sind. Formen, welche auf Atmungsdefekte zurückgehen, sind etwa das CPEO- oder MERFF-Syndrom. Das CPEO-Syndrom ist vor allem durch eine Lähmung der Augenmuskulatur gekennzeichnet. Für das MERFF-Syndrom sind vor allem epileptische Anfälle und Muskelzuckungen typisch.
Fettstoffwechsel als Ursache für Myopathien
Den Zellen des menschlichen Körpers stehen mehrere verschiedene Prozesse zur Verfügung, mit deren Hilfe sie Energie erzeugen können. Eine dieser Möglichkeiten ist die Umwandlung von Zucker, egal ob einfacher Zucker oder komplexere Verbindungen. Die zweite und gerade für Sportler sicher bedeutendere Variante ist der Abbau von Fetten und die Gewinnung von Energie aus den Lipiden. Hierbei handelt es sich ebenfalls um einen sehr komplexen Prozess, an dem mehrere Enzyme beteiligt sein können. Kommt es zum Ausfall einer dieser Verbindungen, sind schwere Störungen des zellinternen Stoffwechsels die Folge. Zu den möglichen Fehlerquellen, die im Zuge einer mitochondrialen Myopathie auftreten können, zählen etwa Beeinträchtigungen des Abbaus der einzelnen Stoffwechselprodukte.
An dieser Stelle kann etwa der Fettsäureabbau beeinträchtigt werden, welcher in der gesunden Zelle über die Beta-Oxidation umgesetzt wird. Daneben tauchen bei den Erkrankungen, welche auf den Fettstoffwechsel zurückgehen, auch Defekte auf, die das Eindringen der Fettsäuren in die Mitochondrien verhindern. In der Regel fehlt Patienten mit dieser Krankheitsform das Transportenzym Carnitin. Dieses Krankheitsbild kann sich in zwei unterschiedlichen Erkrankungen äußern. Zum einen im Kindesalter, hier ist die Stoffwechselstörung mit einer Unterzuckerung und dem eventuellen Herztod verbunden, oder zum anderen im Erwachsenenalter. Bei Letzterem tritt vorwiegend eine Muskelschwäche und Verfärbung des Urins auf.
Leigh-Syndrom
Bei dem sogenannten Leigh-Syndrom (subakute nekrotisierende Enzephalomyelopathie) handelt es sich um eine Erkrankung, welche den Zellstoffwechsel in Mitleidenschaft zieht und schwerwiegende Folgen für das Leben der Patienten nach sich zieht. Zwar sind unterschiedliche Formen dieser Erkrankung in der medizinischen Literatur beschrieben wurden, aber allen ist eine Störung im aeroben Teil des zellulären Energiestoffwechsels gemein. Aerob lässt sich frei übersetzen mit: „unter der Anwesenheit von Sauerstoff“. Das Gegenteil hierzu wäre der anaerobe Stoffwechsel.
Betroffen vom Leigh-Syndrom sind vor allem Kleinkinder in den ersten Lebensmonaten, das Auftreten erster Symptome vor dem 12. Monat ist für diesen Stoffwechseldefekt typisch. Genau genommen handelt es sich hierbei eigentlich um ein neurologisches Leiden, welches sich aber auch in einem starken Ausmaß auf die Muskulatur der Betroffenen auswirkt. Neben einer unzureichenden Muskelspannung, welche von einer mangelhaften Kopfbewegung begleitet wird, treten vor allem Beeinträchtigungen und Verzögerungen der motorischen Entwicklung sowie häufiges Erbrechen als erste Symptome auf.
Nachfolgend tritt das Leigh-Syndrom etwa durch eine verzögerte Entwicklung der geistigen Fähigkeiten des Kindes, Krampfanfälle, Störungen der Augenmuskulatur und eine Beeinträchtigung der Atmung in Erscheinung. Allerdings lässt sich nur ein Teil des Leigh-Syndroms auf Veränderungen innerhalb der Mitochondrien zurückführen. Etwa in 70% der Fälle liegt eine Mutation des Kerngenoms vor und in nur rund 30% lassen sich die Symptome den Mitochondrien zuordnen. In diesem Fall liegt die Ursache für eine Störung des Stoffwechsels in der Mutation mitochondrialer DNA, welche durch die Eizellen der Mutter an die nachfolgende Generation weiter gegeben werden.
Weicht das Gen MTATP6 vom normalen Aufbau ab, wird der Energiestoffwechsel nachhaltig gestört, da ein Teil der ATP-Synthase nur fehlerhaft codiert wird. Im Zuge der Diagnose kommen vor allem biochemische Methoden zum Einsatz, etwa die Bestimmung des Laktat-Gehaltes im Blut. Vorgeburtliche Untersuchungen sind an dieser Stelle relativ schwierig durchzuführen, da sich Veränderungen in den Mitochondrien wesentlich seltener nachweisen lassen als Mutationen im Zellkern. Leider ist im Moment noch keine Therapie bekannt, mit der sich die Ursache des Leigh-Syndroms therapieren lässt. Bestimmte Vitamine und eine an die Form der Erkrankung angepasste Diät sollen zwar die Symptome abschwächen, allerdings ist eine Heilung nicht möglich. Weiterhin kommt erschwerend hinzu, dass Patienten mit der Diagnose Leigh-Syndrom nur eine Lebenserwartung von wenigen Jahren aufweisen.
MELAS-Syndrom
Anders als beim Leigh-Syndrom, welches sich bereits sehr früh im Kleinkindalter zeigt und für die Eltern der betroffenen Kinder oft eine große Belastung darstellt, tritt das MELAS-Syndrom erst wesentlich später in Erscheinung. Hierbei zeigen sich erste Symptome typischerweise nach dem Erreichen des 10. oder 20. Lebensjahres. Die Abkürzung MELAS steht für „mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktat-Azidose und schlaganfallähnliche Symptome“ und beschreibt bereits einige der auftretenden Symptome. Neben dem ersten Auftreten im Teenager-Alter wurden bereits Fälle beschrieben, in denen sich die Krankheit erst sehr spät, um das 40. Lebensjahr, manifestiert hat. Körperliche Beschwerden, welche im Zuge des MELAS-Syndroms auftreten können, sind unter anderem Kopfschmerzen, die an eine Migräne erinnern.
Zudem kommt es zu Anfällen epileptischer Natur und einer Rückentwicklung der geistigen Fähigkeiten. Patienten scheinen nach dem Ausbruch der Krankheit, mental zu altern. Ein weiteres Symptom, welches vor allem mit den Kopfschmerzen einhergeht, ist das Erbrechen. Speziell dann, wenn sehr junge Menschen bereits Anzeichen zeigen, die einem Schlaganfall ähneln, liegt der Verdacht nahe, dass es sich bei diesem Krankheitsbild um ein MELAS-Syndrom handelt. Zu den schlaganfallähnlichen Symptomen zählt unter anderem das Auftreten von Sehstörungen, wie einer kortikalen Blindheit. Die Ursache dieser Beeinträchtigung liegt nicht in einem Defekt der Augen, sondern innerhalb der Hirnrinde. Im weiteren Verlauf der Krankheit kann eine Diabetes mellitus auftreten sowie die Hörfähigkeit in Mitleidenschaft gezogen werden.
Zudem kann bei Patienten eine Muskelschwäche und das Auftreten einer geringen Belastbarkeit nachgewiesen werden. Verantwortlich für das Entstehen dieser Form einer mitochondrialen Erkrankung sind Veränderungen im Erbgut der Mitochondrien. Es treten punktuelle Mutationen auf, welche vorwiegend über die Mutter weitergegeben werden. Je nach Häufigkeit der mutierten mtDNA treten die eben beschriebenen Symptome in unterschiedlicher Stärke auf. Sind 85% der vorhandenen Mitochondrien von einer Mutation betroffen, kommt das klinische Vollbild des MELAS-Syndroms zum Vorschein. Nachgewiesen wird die Erkrankung mithilfe einer Muskelbiopsie sowie biochemischen Untersuchungen des Blutes und der Schilddrüse. Da es sich beim MELAS-Syndrom um eine Krankheit handelt, welche sich mit den heutigen Mitteln der Medizin nicht ursächlich behandeln lässt, ist die Diagnose oft ein schwerer Schock für Betroffene und deren Angehörige.