Biomarker weisen auf Hirnschäden durch Untergewicht

Ärzte und Psychologen kennen es aus ihrem Alltag mit Magersüchtigen gut: Die Patientinnen können sich nicht konzentrieren, wirken unaufmerksam, brauchen lange, bis sie antworten. In der Bildgebung sind Hirnveränderungen erkennbar. Neuerdings wurden auch Biomarker im Blut der betroffenen Patientinnen gefunden.

Aus Studien ist seit vielen Jahren bekannt, dass eine Anorexie mit kognitiven Beeinträchtigungen einhergeht. Dies betrifft vor allem exekutive Hirnfunktionen, z.B. die Fähigkeit, schnell und korrekt auf sich ändernde Aufgaben zu reagieren, einzelne Wahrnehmungen in einen Gesamtzusammenhang zu stellen oder Entscheidungen zu treffen. Aber auch Aufmerksamkeit und Gedächtnis können gestört sein. Selbst dann, wenn sich Frauen von einer Magersucht erholt haben, können die Exekutivfunktionen beeinträchtigt bleiben.

In der Magnetresonanztomografie (MRT) von Patienten mit akuter Anorexie zeigen sich deutliche Abnahmen der weißen und grauen Substanz, eine spezifische Verdünnung der Hirnrinde und abgeflachte Gyri. Mit einer Gewichtszunahme scheinen sich diese Veränderungen wieder zu normalisieren.

Durch welche Mechanismen die Hirnveränderungen hervorgerufen werden, ist unklar. Diskutiert werden Apoptosen von Hirnzellen, trophische Veränderungen mit kleineren Neuronen, kürzeren Dendriten und weniger Synapsen, Änderungen der Lipidstruktur der neuronalen Zellwand und des Myelins oder Astrozytenverlust.

Biomarker im Blut: Hinweise auf neuronale und astrozytäre Schäden

Forscher aus Deutschland haben nun drei Biomarker gefunden, die bei Patientinnen mit akuter Anorexie deutlich erhöht sind und auf Hirnschäden hinweisen könnten: Tau-Protein, GFA-Protein und Neurofilament-light (NF-L).¹ Das Team um Prof. Dr. Stefan Ehrlich, Leiter des Bereichs für Psychosoziale Medizin und Entwicklungsneurowissenschaften an der Technischen Universität Dresden, untersuchte 53 magersüchtige Mädchen und Frauen zwischen 12 und 24 Jahren direkt nach der Diagnose und dann nochmals nach einer deutlichen Gewichtszunahme. Als Vergleichsgruppe dienten 54 Normalgewichtige vergleichbaren Alters. Die Marker wurden im Blut mit speziellen Assays („single-molecule array“, Simoa^TM) bestimmt. Diese sind sensitiver als herkömmliche Methoden.

Die Anorexiepatientinnen hatten im Durschnitt signifikant höhere Konzentrationen an NF-L, Tau-Protein und GFA-Protein im Vergleich zu den gesunden Studienteilnehmerinnen. Nach einer gewissen Zeit wurden die Marker wieder gemessen, und zwar dann, wenn die Patientin mindestens 14% ihres BMI zugenommen hatte. Im Schnitt war dies 2–5 Monate nach der ersten Visite der Fall. Bei den Patientinnen, die Gewicht zugenommen hatten, normalisierten sich NF-L und GFA-Protein. „Das weist darauf hin, dass sich das Gehirn zumindest teilweise wieder erholt“, sagt Studienleiter Prof. Ehrlich. Sein Team habe die Frauen weiterverfolgt und die Werte weiterhin gemessen. Nun habe sich mit dem Zunehmen auch Tau normalisiert, berichtet er, die Ergebnisse würden in Kürze veröffentlicht werden. „Vermutlich erholen sich die verschiedenen Zellarten im Hirn unterschiedlich schnell“, mutmaßt Ehrlich.

Sein Team hat die Marker ausgewählt, weil sie eine Rolle bei verschiedenen neurologischen Krankheiten spielen. Tau und NF-L kommen vor allem in den Axonen vor und scheinen auf axonale Schäden hinzuweisen. Zu viel GFA-Protein im Blut scheint dagegen ein Marker für Schäden der Astrozyten zu sein, denn GFA kommt vor allem in diesen Zellen vor. Erhöhte Werte von Tau und NF-L wurden nach diversen Formen von Hirntraumata nachgewiesen, etwa hypoxisch bedingt, durch Gehirnerschütterung oder nach einer Verletzung. Ein Anstieg des GFA-Proteins wurde bei Patienten nach Schlaganfall gefunden, nach traumatischer Hirnverletzung und bei Patienten mit multipler Sklerose. Studienleiter Ehrlich möchte in weiteren Studien untersuchen, wie genau es zu den neuronalen und astrozytären Schäden kommt. Mit diesen Erkenntnissen hofft er auf neue Behandlungsansätze, z.B. neuroprotektive Medikamente, die die Patientinnen frühzeitig als Schutz vor Hirnschäden einnehmen könnten.

Kortikale Dicke in bestimmten Bereichen vermindert

Er fände die Studie sehr interessant, sagt Prof. Dr. Karl-Jürgen Bär, Direktor der Kliniken für Psychosomatik und Psychotherapie sowie Gerontopsychiatrie und Psychotherapie am Universitätsklinikum Jena. Man müsse aber wie bei jeder Studie einige Limitierungen berücksichtigen. Zum einen hätten die Kollegen die Proteine im Blut gemessen und nicht im Liquor. „Das ist verständlich, denn eine Liquorpunktion ist ja viel invasiver als eine Blutabnahme“, sagt er. „Das kann man den Patienten kaum zumuten.“ Es gibt Hinweise, dass bei Anorexiepatientinnen die Blut-Hirn-Schranke möglicherweise durchlässiger ist. „Die erhöhten Spiegel von Tau, NF-L und GFA-Protein könnten eher durch eine durchlässigere Blut-Hirn-Schranke zustande gekommen sein, als dass sie aus beschädigten Hirnzellen freigesetzt wurden“, meint Bär. Nur eine weitere Studie mit Liquorpunktionen könnte diese Frage klären. Als weiteren wichtigen Punkt sieht Bär, dass man leider keine Messwerte vor Ausbruch der Krankheit habe, was zugegebenermaßen natürlich schwer zu realisieren sei. Es fehle zudem ein Vergleich mit MRT-Bildern: „Es wäre interessant zu sehen, ob erhöhte Proteinkonzentrationen auch mit mehr Hirnatrophie in der MRT einhergehen“, sagt Bär. Letztendlich sei für ihn noch nicht klar, was für einen Stellenwert die Proteinmessungen in der Praxis haben könnten: „Sollen das prognostische Marker werden? Oder Marker, mit denen man den Behandlungsverlauf monitoriert?“ Falls die Proteine z.B. darauf hinweisen sollen, wie groß die Chance ist, dass eine Patientin geheilt wird oder wann sie einen Rückfall bekommt, müsste das erst in validen Studien in Vergleichen mit dem klinischen Verlauf belegt sein.

Er und sein Forschungsteam in Jena konzentrieren sich auf die Bildgebung als Biomarker, und zwar auf die kortikale Dicke, also die graue Substanz. Kürzlich zeigte er in einer Studie mit 27 Anorexie- und 26 Kontrollpatienten vergleichbaren Alters und Geschlechts, dass die Hirnrinde bei Anorexiepatienten vor allem im Precuneus und in den unteren Parietallappen vermindert ist (Abb.1).² Das sind die Hirnbereiche, in denen visuelle und sensorische Reize verarbeitet werden. „Dort entsteht beispielsweise das Körperbild, das die Patienten von sich haben. Störungen in diesem Bereich tragen maßgeblich zur gestörten Körperwahrnehmung bei“, erklärt Bär.

Je geringer der BMI – so ein weiteres Ergebnis seiner Studie –, desto geringer die korikale Dicke und desto schlechter schnitten die Betroffenen in kognitiven Tests ab. Weiters wiesen die Forscher nach, dass bei den Patienten mit geringerer kortikaler Dicke bestimmte Hirnregionen weniger aktiv waren und weniger miteinander kommunizierten. Das war zum einen das „Default Mode Network“ (DMN), das Ruhezustandsnetzwerk. Das ist eine Gruppe von Hirnregionen, die beim Nichtstun aktiv und beim Lösen von Aufgaben deaktiviert werden. „Das könnte darauf hinweisen, dass die Interaktion von Ruhenetzwerken und Aktivitätsnetzwerken gestört ist“, sagt Bär. Zum anderen waren die Neurone auch in den visuellen und sensorischen Netzwerken weniger aktiv und kommunizierten weniger mit anderen Hirnregionen. Das könnte laut Bär erklären, warum Magersüchtige manchmal wirlen, als ob sie in einem „Eispanzer“ wären, warum sie die eigenen Gefühle nicht so gut wahrnehmen und sich nicht mehr so gut in andere Menschen hineinversetzen können. Bär hofft, dass die funktionelle Bildgebung irgendwann als Biomarker dienen kann, um den Verlauf und die Heilungschancen einer Anorexie besser vorauszusagen.

Welcher Marker sich letztendlich durchsetzt oder ob beide ergänzend verwendet werden, wird sich zeigen.

Literatur: