Das Auge als Fenster zum Nervensystem
Wer ein unangenehmes Kribbeln in den Händen oder Füßen spürt oder unter
schmerzhaften Missempfindungen und Taubheitsgefühlen leidet, könnte von
einer Neuropathie betroffen sein – einer Erkrankung des Nervensystems, bei
der Nervenfasern geschädigt werden und sich zurückbilden können. Dieser
Effekt ist auf der Hornhaut bereits sichtbar, bevor erste Symptome
auftreten. Durch Untersuchungen von Hornhaut und Tränenflüssigkeit
etabliert ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie
und Angewandte Oekologie IME eine Methode, mit der sich frühzeitig
feststellen lässt, wie weit die Schädigung der Nerven bereits
fortgeschritten ist.
Neuropathische Schmerzen entstehen durch Schädigungen oder Erkrankungen
des Nervensystems. Patienten klagen häufig über Pelzigkeit oder Taubheit
in den peripheren Körperregionen. Mögliche Symptome sind aber auch
Sensibilitätsstörungen, Ameisenlaufen, brennende Schmerzen,
eingeschränktes Temperatur- und Schmerzempfinden sowie
Gleichgewichtsprobleme. Die Liste der Beschwerden ist lang. Zunächst
äußern sie sich an den Fuß- und Fingerspitzen und gehen mit der
Zurückbildung der Nervenfasern einher. Ist erst einmal der ganze Fuß
erfasst, kommt es zu Gehstörungen. Betroffen sind oftmals Diabetiker, die
Erkrankung zeigt sich jedoch auch als Folgeerscheinung nach
Chemotherapien, Dialysen, Infektionen, übermäßigem Alkoholkonsum oder bei
Autoimmunerkrankungen.
Nervenfaserschädigung bislang nur schwer einschätzbar
Die Wirksamkeit von Therapien ist bei einem fortgeschrittenen
Krankheitsverlauf stark eingeschränkt. Medikamente wirken am besten, wenn
sie in einem frühen Stadium eingenommen werden, die Nervenfasern noch
nicht stark zurückgebildet sind. Daher ist eine Frühdiagnose essenziell.
Das Problem: Es fehlt an aussagekräftigen Methoden, die die Ausprägung und
den Schweregrad der Neuropathie einschätzbar machen. Bisherige Verfahren
eignen sich nur bedingt: Bei der Messung der Nervenleitungsgeschwindigkeit
ist keine klare Diagnose möglich. Ist die Reizübertragung verlangsamt,
kann eine Neuropathie vorliegen, aber auch andere Indikationen kommen
infrage. Die Stanzbiopsie wiederum, bei der der Arzt Gewebe aus der Haut
entnimmt, ist für Patienten sehr schmerzhaft und die Hautstelle
möglicherweise nicht repräsentativ. Alternativen zu den klassischen
Diagnosevarianten sind daher dringend erforderlich. Mit der Untersuchung
der Hornhaut wählen Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IME in
Frankfurt einen neuen, innovativen Ansatz: »Die Nervenfaserdichte ist in
der Cornea am höchsten. Die Hornhaut gibt ein repräsentatives Bild des
peripheren Nervensystems wieder«, sagt PD Dr. Marco Sisignano,
Wissenschaftler am Fraunhofer IME. Parameter wie Nervenfaserdichte und
-länge, aber auch der Grad der Verzweigung lassen sich mikroskopisch über
die Cornea erfassen. Stark verkürzte Fasern und geringe Verzweigungen etwa
lassen Rückschlüsse auf drohende neuropathische Erkrankungen zu, noch
bevor die Patienten über Beschwerden klagen.
Die Tränenflüssigkeit im Fokus
Dr. Sisignano und sein Team untersuchen speziell die Tränenflüssigkeit.
Dabei arbeiten sie in Kooperation mit der renommierten Glaukomforscherin
und Spezialistin für die Anatomie des Auges Prof. Dr. Elke Lütjen-Drecoll
von der Friedrich-Alexander-Universitä
ob sich Immunzellen in der Tränendrüse ablösen und in den Tränenfilm
einfließen.
»Die Cornea ist nicht durchblutet, sie ist jedoch von Tränenflüssigkeit
umgeben. Wenn man also eine Rückbildung der Nervenfasern erkennen kann,
muss sich etwas in der Tränenflüssigkeit befinden, das die Verkürzung
bewirkt. Daher fokussieren wir uns auf den Tränenfilm und entnehmen diesen
von Patienten mit Papierstreifen oder saugen ihn mit einer Kapillare auf
und geben ihn für weitere Analysen in ein Probengefäß«, erläutert
Sisignano.
Per Tandemmassenspektrometrie werden verschiedene Stoffe in der
Flüssigkeit aufgetrennt und wird deren Konzentration bestimmt. Dabei
analysiert das Team insbesondere Lipide. Erhöhte Lipidwerte in Kombination
mit zurückgebildeten Nervenfasern sind Anzeichen für eine beginnende
Nervenerkrankung. »Unser USP ist die Lipidanalytik. Die Lipide können im
Prinzip die Funktion von Biomarkern haben«, so der Biologe. Mit ihrer
neuen Messmethode haben die Forscher am IME Pionierarbeit geleistet. »Die
Lipide in der Tranenflüssigkeit messen zu können, ist eine
Herausforderung. Schließlich bekommen wir nur einen kleinen Tropfen von
den Patienten.« Die Massenspektrometrie musste entsprechend angepasst und
optimiert werden.
Derzeit führen die Projektpartner Tests mit 250 Patienten durch, die von
verschiedensten Neuropathien betroffen sind. Nach Abschluss der einzelnen
Untersuchungsmodule wie dem Erstellen sensorischer Profile, der cornealen
Mikroskopie, der Testung von Tränenproben und der Lipidmessung werden die
Ergebnisse gebündelt ausgewertet und korreliert. Ziel ist es, für die
diversen Patientengruppen mögliche Biomarker für die Inzidenz und den
Schweregrad der Neuropathie ableiten zu können. »Letztendlich wollen wir
dem Arzt eine Entscheidungshilfe an die Hand geben, ob und wann er eine
Therapie beginnen soll«, sagt Sisignano.
