Laktat- und Pyruvatspiegel bei Patienten mit degenerativer ... · Einleitung und Fragestellung 1 1 Einleitung und Fragestellung 1.1 Einteilung und Symptomatik der degenerativen Ataxien

Neurologische Klinik

des St.-Josef-Hospitals Bochum

- Universitätsklinik -

der Ruhr-Universität Bochum

Direktor: Prof. Dr. med. H. Przuntek

_______________________________________

Laktat- und Pyruvatspiegel bei Patienten mit degenerativer Ataxie

in Ruhe und während Fahrradbelastung

Inaugural-Dissertation

zur

Erlangung des Doktorgrades der Medizin

einer

Hohen Medizinischen Fakultät

der Ruhr-Universität Bochum

vorgelegt von

Jochen B. Müller

aus Gronau/Westfalen

Bochum 1999

Dekan: Prof. Dr. Eysel

Referent: Prof. Dr. Kuhn

Koreferent: Prof. Dr. Hanstein

Tag der mündlichen Prüfung: 16. Mai 2002

Für Stefanie.

Inhaltsverzeichnis

Kapitel Seite

1 Einleitung und Fragestellung ............................................................................... 1

1.1 Einteilung und Symptomatik der degenerativen Ataxien ................................. 1

1.2 Genetik und Pathogenese...................................................................................... 6

1.3 Fragestellung der Arbeit ....................................................................................... 8

2 Materialien und Methoden ................................................................................. 13

2.1 Materialien ........................................................................................................... 13

2.1.1 Geräte..................................................................................................................... 13

2.1.2 Verbrauchsartikel................................................................................................... 13

2.1.3 Chemikalien........................................................................................................... 14

2.2 Versuchsablauf und Entnahme der Proben...................................................... 14

2.3 Bestimmung von Pyruvat.................................................................................... 17

2.4 Bestimmung von Laktat...................................................................................... 18

2.5 Einfluß von Fehlerquellen................................................................................... 19

2.6 Patientengut ......................................................................................................... 21

2.7 Statistische Auswertung ...................................................................................... 21

3 Hauptteil mit Darstellung der Ergebnisse......................................................... 22

3.1 Charakterisierung der Patienten und Darstellung der Einzelergebnisse....... 22

3.1.1 Patient C5-UL, männlich, 51 Jahre ....................................................................... 23

3.1.2 Patient C1-AK, männlich, 38 Jahre ....................................................................... 25

3.1.3 Patientin C4-GN, weiblich, 49 Jahre ..................................................................... 27

3.1.4 Patient C10-MR, männlich, 34 Jahre..................................................................... 28

3.1.5 Patient C11-KR, männlich, 69 Jahre ..................................................................... 30

3.1.6 Patient C12-KSG, männlich, 59 Jahre................................................................... 31

3.1.7 Patient C6-GH, männlich, 65 Jahre ....................................................................... 33

3.1.8 Patient C2-HK, männlich, 58 Jahre ....................................................................... 35

3.1.9 Patient C7-KSR, männlich, 61 Jahre ..................................................................... 37

3.1.10 Patient C9-SW, männlich 52 Jahre........................................................................ 39

3.1.11 Patient C8-GK, weiblich, 51 Jahre ........................................................................ 40

3.2 Statistische Auswertung des gewonnenen Datenmaterials .............................. 42

3.2.1 Deskriptive Darstellung der Daten ........................................................................ 42

3.2.2 Statistische Auswertung mittels t-Test .................................................................. 44

4 Diskussion............................................................................................................. 46

4.1 Kommentierung der Ergebnisse......................................................................... 47

4.1.1 Laktat ..................................................................................................................... 47

4.1.2 Pyruvat................................................................................................................... 51

4.1.3 Laktat-Pyruvat-Quotient........................................................................................ 52

4.2 Diskussion der Ergebnisse .................................................................................. 52

5 Zusammenfassung ............................................................................................... 58

6 Literaturverzeichnis ............................................................................................ 60

Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C5-UL u. Kontrollperson .................................. 25

Abbildung 2: Laktat u. Pyruvat in[mg/dl] für Patient C1-AK u. Kontrollperson................................... 27

Abbildung 3: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patientin C4-GN u. Kontrollperson .............................. 28

Abbildung 4: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C10-MR u. Kontrollperson............................... 30

Abbildung 5: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C11-KR u. Kontrollperson................................ 31

Abbildung 6: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C12-KSG u. Kontrollperson ............................. 33

Abbildung 7: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C6-GH u. Kontrollperson ................................. 35

Abbildung 8: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C2-HK u. Kontrollperson ................................. 37

Abbildung 9: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C7-KSR u. Kontrollperson ............................... 38

Abbildung 10: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C9-SW u. Kontrollperson ............................... 40

Abbildung 11: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patientin C8-GK u. Kontrollperson ............................ 42

Abbildung 12: Zeitliche Entwicklung der Laktatkonzentration ............................................................... 43

Abbildung 13: Zeitliche Entwicklung der Pyruvatkonzentration............................................................. 43

Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Datendokumentation ................................................................................................................... 15

Tabelle 2: Versuchsprotokoll........................................................................................................................ 16

Tabelle 3: Diagnose, Alter und Geschlecht der Probanden ....................................................................... 23

Tabelle 4: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C5-UL u. Kontrollperson............................. 24

Tabelle 5: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C1-AK u. Kontrollperson ............................ 26

Tabelle 6: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patientin C4-GN u. Kontrollperson ......................... 28

Tabelle 7: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C10-MR u. Kontrollperson.......................... 29

Tabelle 8: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C11-KR u. Kontrollperson .......................... 31

Tabelle 9: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C12-KSG u. Kontrollperson........................ 32

Tabelle 10: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C6-GH u. Kontrollperson .......................... 34

Tabelle 11: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C2-HK u. Kontrollperson .......................... 36

Tabelle 12: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C7-KSR u. Kontrollperson ........................ 38

Tabelle 13: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C9-SW u. Kontrollperson .......................... 40

Tabelle 14: Laktat- u. Pyruvat in [mg/dl] für Patientin C8-GK u. Kontrollperson ................................ 41

Tabelle 15: Vergleich der Patienten und Kontrollen hinsichtlich der Differenz der logarithmierten

Werte zum Zeitpunkt t4 und t0 .......................................................................................................... 45

Tabelle 16: Kilometerleistung der Probanden ............................................................................................ 53

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen ADCA .................................... autosomal dominant zerebelläre Ataxie

DNA ...................................... Desoxyribonukleinsäure

FADH2 .................................. Flavinadenindinucleotid (reduzierte Form)

GPT ....................................... Glutamat-Pyruvat-Transaminase

IDCA ..................................... idiopathisch sporadisch zerebelläre Ataxie

LDH ...................................... Laktatdehydrogenase

NAD+ ..................................... Nicotinamidadenindinucleotid

OPCA ..................................... olivopontozerebelläre Atrophie

SCA ........................................ spinozerebelläre Ataxie

Einleitung und Fragestellung 1

1 Einleitung und Fragestellung

1.1 Einteilung und Symptomatik der degenerativen Ataxien

Die Übersetzung des griechischen Wortes „ataxia“ bedeutet soviel wie „Unordnung“ oder

„Verwirrung“. Nicht nur die Krankheitssymptomatik sondern auch die Einteilung der

Ataxien scheint dieser Bedeutung zu entsprechen, wenn man einerseits die Vielfältigkeit

der Symptome und andererseits die zahlreichen Einteilungsversuche betrachtet. Der

Begriff „Ataxie“ bezeichnet eine Störung des geordneten Ablaufs und der Koordination

von Muskelbewegungen, was sich durch Störungen der Okulomotorik und

Diadochokinese, Dysarthrie, Intentionstremor, Rumpfataxie sowie Ataxie beim Stehen

oder Gehen bemerkbar machen kann. Die nachfolgende Übersicht soll einen kurzen

Überblick über die heterogene Gruppe der Ataxien geben.

Frühe Einteilungen orientierten sich an Krankheitserscheinungen und wurden nach

Erstbeschreibern benannt (z.B. Friedreich 1863, Menzel 1891). Wenige Jahre später

wurden neue Einteilungen auf der Grundlage neuropathologischer Veränderungen

erarbeitet (Holmes 1907, Greenfield 1954). Nicht zuletzt wegen ihres geringen Nutzens für

den klinischen Gebrauch wurde die letztgenannte Einteilung zugunsten einer

Klassifikation nach klinischen und genetischen Gesichtspunkten verlassen (Harding 1983).

Harding teilte die Ataxien in früh, d. h. in der Regel vor dem 25. Lebensjahr beginnende

(z.B. Friedreich-Ataxie) und spät beginnende, also nach dem 25. Lebensjahr beginnende

Formen ein. Bei den spät beginnenden Formen wurden die idiopathischen zerebellären

Atrophien (IDCA) den autosomal dominant erblichen zerebellären Ataxien (ADCA) mit 3

Unterformen gegenübergestellt: ADCA I ist ein klinisch und genetisch sehr heterogener

Subtyp, dem ca. ¾ der Patienten zugeordnet werden können. Klinisch stehen eine

progressive Ataxie, kombiniert mit zusätzlichen Symptomen wie Sakkadenverlangsamung,

unterschiedlich ausgeprägter supranukleärer Ophthalmoplegie, Pyramidenbahnzeichen,

Muskelatrophien, Basalgangliensymptomen und Sensibilitätsstörungen im Vordergrund;

seltener kommen extrapyramidalmotorische Zeichen, Inkontinenz und Entwicklung einer


Demenz vor. Während Subtyp II Erkrankungen mit begleitender pigmentärer

Retinadegeneration umfaßt, grenzt sich Subtyp III durch eine Ataxie mit reiner

Kleinhirnsymptomatik ohne zusätzliche Symptome ab.

Die von Harding vorgenommene Einteilung hat sich jedoch als unbefriedigend erwiesen, u.

a. weil es hinsichtlich des klinisch manifesten Erkrankungsbeginns bei den autosomal

dominanten Ataxien eine hohe Varianz vom jungen bis zum höheren Lebensalter gibt

(Übersicht von Klockgether u. Mitarb. 1995). Auch hinsichtlich der Symptomatik besteht

eine große Variabilität, so daß neben einer rein zerebellären Symptomatik auch

Mischformen existent sind, die eine exakte Zuordnung unmöglich machen (Harding 1984).

Heute werden die degenerativen Ataxien grundsätzlich in erbliche und nichterbliche

Erkrankungen unterschieden, wobei beiden Krankheitsgruppen das Hauptsymptom der

progressiven Ataxie gemeinsam ist.

Die erblichen Formen werden entsprechend ihrem formalgenetischen Erbgang in

autosomal rezessive, autosomal dominante und die sehr seltenen, hier nicht weiter

beschriebenen, X-chromosomal vererbten Ataxien unterteilt. Die nichterblichen Ataxien

unterliegen einer Einteilung in idiopathische Erkrankungen ohne bekannte Ursache und

symptomatische Ataxien mit bekannter, d.h. beispielsweise entzündlicher, toxischer,

paraneoplastischer oder physikalischer Genese:

Erbliche Ataxien:

• autosomal rezessive Ataxien

• autosomal dominante Ataxien

• X-chromosomal vererbte Ataxien

Nichterbliche Ataxien:

• idiopathisch zerebelläre Ataxien

• symptomatische Ataxien

Die häufigste der autosomal rezessiven Ataxien ist die Friedreich-Ataxie mit einer

progredienten Ataxie, Areflexie der unteren Extremität, Auftreten von


Pyramidenbahnzeichen trotz schlaffer Paraparese sowie Entwicklung einer Dysarthrie

wenige Jahre nach Erkrankungsmanifestation. Zusätzlich bestehen häufig eine

Kardiomyopathie, Glukosestoffwechselstörungen und Skelettdeformitäten wie Skoliose

und Friedreich-Hohlfuß mit Krallenzehen. Außerdem gehören zu der Gruppe der

autosomal rezessiven Ataxien die selteneren Formen wie die Abetalipoproteinämie, der

Morbus Refsum, die Ataxia teleangiectasia, die Vitamin-E-Mangelataxie, die früh

beginnende zerebelläre Ataxie mit erhaltenen Muskeleigenreflexen (Fickler-Winkler) und

andere früh beginnende zerebelläre Ataxien.

Die jüngsten molekulargenetischen Identifikationen von Genloci und die teilweisen

Entdeckungen zugrundeliegender Mutationen der autosomal dominanten zerebellären

Ataxien machen eine Neuordnung der autosomal dominant vererbten Ataxien anhand ihrer

genetischen Grundlagen erforderlich. Diese Neuordnung unterliegt einer ständigen

Anpassung an die jeweils neuen Erkenntnisse auf dem Gebiet der Molekulargenetik

(Übersicht von Schöls u. Mitarb. 1997).

Die ADCA haben die Bezeichnung „spinozerebelläre Ataxie (SCA)“ erhalten und werden

nach ihren Genorten in der Reihenfolge ihrer Beschreibung durchnumeriert. Bis 1999

waren 7 Unterformen bekannt; bis 2001 wurden 14 Subtypen der ADCA unterschieden:

SCA 1 bis 8 und 10 bis 14, zuzüglich der dentatorubropallidoluysianen Atrophie

(Übersicht von Riess u. Mitarb. 2001).

Im Vergleich zu der von Harding vorgenommenen Klassifikation entsprechen die SCA-

Typen 1 bis 4, 8, 12 und 13 dem ADCA-Typ I, die SCA 7 dem ADCA-Subtyp II und die

SCA 5, 6, 10, 11 und 14 dem ADCA-Typ III.

Mit Einschränkung der klinisch schwierigen Differenzierbarkeit einiger Subtypen lassen

sich die SCA wie folgt unterscheiden:

• Die SCA 1 stellt eine Erkrankung mit verschiedenartigen Mischbildern aus

peripherer Polyneuropathie, Pyramidenbahnschädigung, externer Ophthalmoplegie,

bulbärer Zungenatrophie und Paresen der fazialen Muskulatur dar; gemeinsam ist


den Patienten lediglich die zerebelläre Ataxie und im weiteren Verlauf der

Erkrankung eine Schluckstörung. Die Feststellung, daß die Erkrankung in

nachfolgenden Generationen dazuneigt, früher auszubrechen, wurde als

„Antizipation“ bezeichnet, was für alle SCA bis auf die SCA 6 zutrifft (Komure u.

Mitarb. 1995).

• Das Krankheitsbild der SCA 2 unterscheidet sich von dem der SCA 1 durch das

vermehrte Auftreten von verlangsamten Blicksakkaden, Reflexabschwächung und

geringerer Spastik.

• Die SCA 3 wurde genetisch in derselben Region wie die Machado-Joseph-

Erkrankung, eine ebenfalls autosomal dominant vererbte, subakut verlaufende

Kleinhirnatrophie, lokalisiert, unterscheidet sich aber klinisch von ihr und besitzt

ähnliche Symptome wie die SCA 1 (Übersicht von Schöls u. Mitarb. 1997). Neben

Ataxie, Dysarthrie und ausgeprägtem Nystagmus werden Pseudoexophthalmus,

Restless-Legs-Syndrom und je nach Erkrankungsbeginn Spastik bzw. periphere

Polyneuropathie beobachtet.

• Die Symptomatik der SCA 4 ist gekennzeichnet durch eine zerebelläre Ataxie mit

normaler Augenbeweglichkeit und neuropathischen Beschwerden bei

Pyramidenbahnschädigung.

• Die SCA 5 ist auf rein zerebelläre Zeichen beschränkt und zeigt keine

Einschränkung der Lebenserwartung.

• Patienten, die an der SCA 6 leiden, zeigen rein zerebelläre Symptome mit meist

episodischem Verlauf bei ebenfalls normaler Lebenserwartung.

• Die SCA 7 ist charakterisiert durch eine Ataxie mit Retinadegeneration, welche zu

einem Visusverlust bis zur totalen Erblindung führt. Zusätzliche

Krankheitssymptome sind verlangsamte Blicksakkaden, externe Ophthalmoplegie

und Pyramidenbahnzeichen.

• Charakteristische Symptome der SCA 8 sind Ataxie, Dysarthrie und Nystagmus.

• Bei der SCA 10 kann zur Ataxie-Symptomatik mit Dysarthrie und Nystagmus auch

eine Epilepsie treten.

• Die SCA 11 ist neben gesteigerten Muskeleigenreflexen ebenfalls durch die Trias

Ataxie, Dysarthrie und Nystagmus gekennzeichnet.


• Bei der SCA 12 finden sich Ataxie, Nystagmus und Tremor.

• Die SCA 13 kann - bei sehr langsamen Fortschreiten - u. U. bereits in frühester

Kindheit ausbrechen und weist neben motorischer und geistiger Retardierung

Ataxie, Dysarthrie, Nystagmus und Reflexsteigerung auf.

• Die SCA 14 ist ebenfalls langsam progredient. Charakteristika sind neben der

Ataxie bei frühem Ausbrechen auch Kopftremor- und myoklonus.

• Die dentatorubropallidoluysiane Atrophie (DRPLA) ist durch Ataxie, Dysarthrie

und Demenz gekennzeichnet. Bei frühem Beginn tritt eine Myoklonusepilepsie, bei

spätem Beginn eine Choreoathetose hinzu.

Unter dem Oberbegriff der idiopathisch zerebellären Ataxie (IDCA) wird eine heterogene

Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen zusammengefaßt, die einerseits durch eine

fortschreitende Ataxie mit Beginn im Erwachsenenalter und andererseits durch das

sporadische Auftreten gekennzeichnet ist (Harding 1981). Man unterscheidet die rein

zerebelläre Form mit zerebellärer kortikaler Atrophie von einer Form mit zusätzlichen

nicht zerebellären Symptomen, der eine olivopontozerebelläre Atrophie (OPCA) zugrunde

liegt (Klockgether u. Mitarb. 1990). Die klinischen Diagnosekriterien für eine

idiopathische zerebelläre Ataxie sind eine progressive, anders nicht erklärbare Ataxie mit

Krankheitsbeginn nach dem 25. Lebensjahr und eine leere Familienanamnese bei negativer

Blutsverwandtschaft der Eltern (Übersicht von Klockgether u. Mitarb. 1995).

Ist die idiopathische zerebelläre Ataxie mit weiteren Symptomen vergesellschaftet, kann es

sich um eine Multisystematrophie (MSA) handeln. Mit dem Begriff MSA wird eine

progressive idiopathische Neurodegeneration des Erwachsenenalters umschrieben, wobei

in unterschiedlichem Ausmaß zerebelläre Dysfunktion, autonomes Versagen und

Parkinson-Symptomatik mit schlechtem Ansprechen auf L-Dopa-Therapie kombiniert sein

können.

Neben den idiopathischen zerebellären Ataxien gehören noch die symptomatischen

Ataxien zur Gruppe der nichterblichen Ataxien. Im einzelnen sind dies Ataxien bei

chronischem Alkoholismus, der zu einer zerebellären kortikalen Degeneration führen kann.


Andere Noxen sind z.B. Antiepileptika, bestimmte Zytostatika, Schwermetalle oder

Lösungsmittel. Eine Ataxie kann auch die seltene neurologische Komplikation einer

Hypothyreose sein, die bei entsprechender Behandlung meist reversibel ist. Eine Ataxie

kann auch bei chronischem Fettmalabsorptionssyndrom und konsekutivem Vitamin-E-

Mangel auftreten. Auch bei Bronchial-, Ovarial-, und Mammakarzinomen oder

Lymphomen im Rahmen eines paraneoplastischen Geschehens kann sich eine Ataxie

entwickeln. Schließlich muß noch die Ataxie mit physikalischer Genese, d.h. Erhöhung der

Körperkerntemperatur auf > 41° Celsius, Erwähnung finden.

1.2 Genetik und Pathogenese

Molekulargenetische Untersuchungen haben gezeigt, daß die Expansion von

Trinukleotidsequenzen sowohl bei autosomal rezessiv als auch bei autosomal dominant

vererbten Ataxien eine Rolle spielen.

Als Prototyp der autosomal rezessiven Ataxien wird im folgenden auf die Friedreich-

Ataxie eingegangen: Ende der achtziger Jahre konnte das Gen der Friedreich-Ataxie in der

Zentromer-Region des Chromosoms 9 lokalisiert werden (Chamberlain u. Mitarb. 1988).

Wenige Jahre später gelang es, die für die Mehrzahl der Fälle ursächliche Mutation, eine

Verlängerung der GAA-Trinukleotidsequenz, nachzuweisen (Campuzano u. Mitarb. 1996).

Studien an Hefe-Spezies, die das vom Friedreich-Gen kodierte Protein, das Frataxin, in

homologen Formen enthalten, konnten zeigen, daß der Verlust des Frataxins nicht nur zu

oxidativem Stress bei Exposition gegenüber Wasserstoffperoxid und Eisen führt, sondern

auch eine Überladung der Hefezellen mit mitochondrialem Eisen verursacht (Foury 1997).

Außerdem konnten an Muskelbiopsien von Patienten mit Morbus Friedreich

mitochondriale Defekte, besonders des Komplexes I der Atmungskette, nachgewiesen

werden (Schöls u. Mitarb. 1996). Die Friedreich-Ataxie ist nach heutiger Erkenntnis eine

mitochondriale Erkrankung auf genetischer Basis, bei der das Fehlen des Frataxins eine

Eisenanhäufung in den Mitochondrien verursacht. Die damit verbundene mitochondriale


Anfälligkeit gegenüber oxidativem Streß bedingt über eine Störung der mitochondrialen

Energiegewinnung den Zelltod.

Auch bei den ADCA spielen repetitive Trinukleotidsequenzen eine Rolle. Fast alle bisher

bekannten Subtypen werden durch die Expansion von sich wiederholenden Trinukleotid-

Sequenzen in den entsprechenden Genen oder in deren Nähe hervorgerufen (Übersicht von

Riess u. Mitarb. 2001). So sind die für die hier untersuchten Ataxie-Subtypen SCA 1, SCA

3 und SCA 6 verantwortlichen Mutationen sogenannte CAG-“repeats“. Die entsprechend

erweiterten Gensequenzen kodieren für verlängerte Polyglutaminstränge („Ataxine“). Die

entsprechenden Genorte wurden wie folgt lokalisiert: Der betreffende Genort für die SCA

1 auf dem kurzen Arm von Chromosom 6 (Orr u. Mitarb. 1993), für SCA 3 auf dem langen

Arm von Chromsom 14 (Takiyama u. Mitarb. 1993; Stevanin u. Mitarb. 1994) und für

SCA 6 auf dem kurzen Arm von Chromosom 19 (Zhuchenko u. Mitarb. 1997).

Es wird angenommen, daß die Krankheitserscheinungen weniger durch einen Verlust der

ursprünglich kodierten Proteininformation, als vielmehr durch eine bisher nicht näher

bekannte zerstörerische Funktion des verändert kodierten Polyglutaminproteins

hervorgerufen werden (Klockgether u. Mitarb. 1998). Möglicherweise stehen die

verlängerten Polyglutaminketten im Zusammenhang mit neuronalen Einschlusskörperchen

in den Zellkernen betroffener Gehirnareale, wobei deren definitive Bedeutung für die

Neurodegeneration noch unbekannt ist. Es gibt Hinweise, daß die Einschlußkörperchen

Teil eines zellulären Abwehrmechanismus gegen die wahrscheinlich toxisch wirksamen

Polyglutaminproteine sein könnten (Übersicht von Riess u. Mitarb. 2001).

Dazu paßt die Entdeckung, daß bestimmte, offenbar der Ubiquitinierung zuführende und

somit schützend wirkende, Chaperone, nämlich Hitzeschockproteine (Hsp 70), in den

Einschlußkörperchen gefunden wurden (Chai u. Mitarb. 1999). Auch die Entdeckung, daß

in Zellkultur eine Überexpression von Chaperonen zu einem verminderten Absterben von

Zellen führte, unterstützt diese Hypothese (Cummings u. Mitarb. 1998).


Die Mutation der SCA 6 unterscheidet sich von den übrigen autosomal dominant vererbten

Ataxien dadurch, daß sie einen spannungsabhängigen Kalziumkanal betrifft und seine

physiologische Funktion beeinträchtigt (Ludwig u. Mitarb. 1997).

Trotz dieser Fortschritte hinsichtlich der molekulargenetischen Grundlagen autosomal

dominant vererbter Ataxien ist ihr genauer Pathomechanismus noch immer Gegenstand der

Forschung: Die Funktion der verschiedenen Ataxine ist derzeit ebenso unbekannt wie die

Interaktion der jeweiligen Ataxine auf zellulärer Ebene. Im Hinblick auf die Fragestellung

dieser Arbeit bleibt festzustellen, daß bei Patienten mit autosomal dominant zerebellärer

Ataxie mitochondriale Enzymdefekte gefunden wurden: Bei einer Untersuchung von 30

Patienten mit autosomal dominant zerebellärer Ataxie wurden bei fast der Hälfte der

Patienten mitochondriale Abnormalitäten festgestellt (Schöls u. Mitarb. 1996).

In der gleichen Untersuchung wurden in der Gruppe der nichterblichen Ataxien Störungen

der Mitochondrienenzyme bei 3 von 6 Patienten mit idiopathisch zerebellärer Ataxie und

bei keinem von 6 Patienten mit symptomatischer, d. h. sprue-induzierter, alkoholtoxischer

bzw. paraneoplastisch bedingter Ataxie beschrieben (Schöls u. Mitarb. 1996).

1.3 Fragestellung der Arbeit

1962 prägten Luft u. Mitarb. den Begriff der „mitochondrialen Myopathie“, für deren

Diagnose neben dem Nachweis morphologisch veränderter Mitochondrien und einem

spezifischen biochemischen Defekt an Mitochondrien außerdem ein durch den

mitochondrialen Stoffwechseldefekt erklärbares klinisches Erscheinungsbild wie z. B.

Muskelschwäche, Myalgien oder Intoleranz gegenüber Ausdauerleistungen gegeben sein

muß (Luft u. Mitarb. 1962). Diagnostisch wegweisend für diese Erkrankungen ist eine

Erhöhung des Laktatspiegels im venösen Blut in Ruhe oder bei Belastung (Reichmann u.

Mitarb. 1988/2). 15 Jahre später prägten Shapira u. Mitarb. den Begriff der

„mitochondrialen Enzephalomyopathie“ (Shapira u. Mitarb. 1977). Die mitochondrialen

Enzephalomyopathien zeichnen sich durch in ihrer Struktur bzw. Funktion veränderte

Mitochondrien im Gehirn und in der Muskulatur aus, wie dies beispielsweise bei dem


Kearns-Sayre-Syndrom (Retinitis pigmentosa, Opthalmoplegie, Ataxie, Ptosis, kardiale

Komplikationen) oder den Krankheitsbildern „myoclonus epilepsy with ragged red fibers“

(= MERRF) und „mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis and stroke-like

episodes“ (= MELAS) der Fall ist (Kearns u. Mitarb. 1958, Fukuhara u. Mitarb. 1980,

Pavlakis u. Mitarb. 1984). Für diese Erkrankungen wird ebenfalls eine häufige bis sehr

häufige Erhöhung des Laktatspiegels und eine weniger häufige bis häufige Erhöhung des

Pyruvatspiegels angegeben (Zenner u. Mitarb. 1990).

Anfang der neunziger Jahre berichteten verschiedene Autoren über Autopsien von

Patienten mit olivopontozerebellärer Atrophie und beschrieben einen Zusammenhang

zwischen zerebellärer Degeneration und mitochondrialen Abnormalitäten: Truong u.

Mitarb. berichteten 1990 über die Autopsie einer Patientin, die klinisch an zerebellärer

Dysarthrie, Muskelschwäche, Bradykinesie und Gangataxie litt. In-vitro-Untersuchungen

des mitochondrialen Stoffwechsels dieser Patientin hatten einen Defekt des Komplexes I

der Atmungskette aufgedeckt. Der pathologische Befund ergab striatoniagrale

Degeneration und olivopontozerebelläre Atrophie (Truong u. Mitarb. 1990).

1991 beschrieben Kageyama u. Mitarb. den Fall einer Patientin, die klinisch an

progressiver Ataxie, Muskelschwäche und Hörverlust litt. Laborchemisch wurden bei

dieser Patientin erhöhte Laktat- und Pyruvatspiegel in Ruhe und bei Belastung gefunden;

die Untersuchung einer Muskelbiopsie ergab eine Erniedrigung der Komplex-I-Aktivität.

Bei der Autopsie fand sich eine deutliche Degeneration des olivopontozerebellären

Systems (Kageyama u. Mitarb. 1991).

Über mitochondriale Dysfunktion war zuvor nicht nur im Zusammenhang mit

olivopontozerebellärer Atrophie, sondern auch in Verbindung mit verschiedenen anderen

neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Huntington (Brennan u. Mitarb. 1985),

Morbus Parkinson (Schapira u. Mitarb. 1989) oder Morbus Alzheimer (Reichmann u.

Mitarb. 1993) berichtet worden.


Um zu verdeutlichen, wie es bei einer mitochondrialen Störung zu einer Akkumulation von

Laktat und Pyruvat im Stoffwechsel kommt, folgt ein kurzer, vereinfachter Exkurs über

das normale Prinzip der biologischen Oxidation in den Mitochondrien:

In einem System von vier Multienzymkomplexen läuft in der mitochondrialen Atmungskette über mehrere Teilschritte letztlich eine Knallgasreaktion ab, d. h. aus Wasserstoff und Sauerstoff wird Wasser und Energie gebildet. Hervorzuheben ist die Tatsache, daß die oxidative Phosphorylierung an der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist. Der Citratzyklus und die Fettsäure-Oxidation, die NADH und FADH2 als Reduktionsäquivalente für die mitochondriale Energiegewinnung liefern, laufen in der benachbarten mitochondrialen Matrix ab. Die stufenweise Elektronen-Übertragung vom NADH und FADH2 zum Sauerstoff bedingt einen Protonenfluß aus der mitochondrialen Matrix heraus. So entsteht eine elektrische Potentialdifferenz, bei deren Ausgleich durch Rückfluß von Protonen in die mitochondriale Matrix Energie in Form von ATP gebildet wird. Die innere Mitochondrienmembran stellt also (nach Löffler 1993) eine „energetisierte Membran“ dar. Der größte der vier Enzymkomplexe der Atmungskette ist der Komplex I, die NADH-Ubichinonreduktase, die Ubichinon mit Hilfe von NADH reduzieren kann. Komplex I enthält bis zu 30 Untereinheiten, von denen einige durch das mitochondriale Genom kodiert sind. Neben dem Coenzym Flavinmononucleotid (FMN) spielen auch Eisen-Schwefel-Komplexe eine Rolle. Vom NADH werden Elektronen über FMN und die Eisen-Schwefel-Komplexe auf das Ubichinon übertragen, es entsteht Ubichinol. Komplex II ist wesentlich kleiner und als einziger Komplex nicht in der Membran selber, sondern an der Innenseite der Membran lokalisiert. Der Komplex II ist eine Succinat-Ubichinonreduktase, die FAD bzw. FADH2 als prosthetische Gruppe enthält. Durch diesen Komplex werden die Reduktionsäquivalente von Succinat, die im innermitochondrial lokalisierten Citratzyklus generiert werden, auf Ubichinon übertragen. Komplex III beinhaltet die Ubichinol-Cytochrom-c-Reduktase. Vom Ubichinol fließen Elektronen über die Cytochrom-c-Reduktase zum Cytochrom c gemäß folgender Gleichung: Ubichinol + 2 Cytochrom cox → Ubichinon + 2 Cytochrom cred


Elektronen des reduzierten Cytochrom c werden durch den Komplex IV, die Cytochrom-c-Oxidase auf Sauerstoff übertragen, der mit freien Wasserstoff-Protonen unter Bildung von Wasser reagiert: 4 Cytochrom c (+2) + 4 H+ + O2 → 4 Cytochrom c (+3) + 2 H2O

Zunächst muß festgestellt werden, daß - unabhängig von der mitochondrialen

Stoffwechselsituation - bereits ein erhöhter zytosolischer NADH/NAD+-Quotient einen

erhöhten zytosolischen Laktat-Pyruvat-Quotienten bedingt, da die Laktat-Dehydrogenase

Pyruvat zu Laktat unter Oxidation von NADH zu NAD+ reduziert. Dies ist zum Beispiel

physiologischerweise im kontrahierenden Muskel der Fall.

Die zytosolische Laktat- und Pyruvat-Konzentration steigt analog, wenn es aufgrund eines

Defektes der mitochondrialen NADH-Oxidationskapazität zunächst zu einem Anstieg des

mitochondrialen und über Shuttle-Mechanismen schließlich auch zu einem Anstieg des

zytosolischen NADH/NAD+-Quotienten kommt. Ein erhöhter mitochondrialer NADH-

Gehalt bedingt eine allosterische Hemmung der mitochondrialen Pyruvat-Dehydrogenase,

was zu einem Anstieg von Pyruvat im Mitochondrium führt; die Verstoffwechselung des

aus dem Zytosol übertretenden Pyruvat bleibt aus. Dadurch kommt es zu einem Rückstau

von Pyruvat im Zytosol, welches dann größtenteils durch die zytosolische Laktat-

Dehydrogenase in Laktat umgewandelt wird. Die Abhängigkeit des Laktat-Pyruvat-

Gleichgewichtes von der Konzentration des NADH und NAD+ führt letztlich zu einer

Verschiebung des Gleichgewichtes zugunsten von Laktat, so daß nicht nur der jeweilige

Wert von Laktat und Pyruvat im Serum, sondern auch der Laktat-Pyruvat-Quotient

ansteigt (Zierz u. Mitarb. 1989).

Um Defekte der Atmungskette zu diagnostizieren, ist eine einfache Bestimmung des

Laktatspiegels im Serum sinnvoll (Jackson u. Mitarb. 1995). So war bei einer

Untersuchung von 30 Patienten mit mitochondrialer Enzephalomyopathie der

Laktatspiegel bei 19 Patienten (= 63 %) pathologisch erhöht; der Pyruvatspiegel hingegen

war in Ruhe nur bei 14 Patienten (= 47 %) erhöht (Zierz u. Mitarb. 1989). Da die

Bestimmung der Laktat- und Pyruvatwerte in Ruhe bei mitochondrialen Erkrankungen


manchmal keine eindeutige Erhöhung ergibt, reicht eine einfache Bestimmung dieser

Werte selten aus. Bei einer nicht richtungsweisenden Erhöhung der Laktat- und

Pyruvatwerte empfiehlt sich daher der Fahrradergometer-Belastungstest, durch den ein

Anstieg beider Werte, vor allem aber ein starker Anstieg des Laktatwertes beobachtet

werden kann (Reichmann u. Mitarb. 1988/2, Reichmann u. Mitarb. 1992). Zierz u. Mitarb.

fanden in ihrer Untersuchung entsprechend einen Anstieg des Laktatwertes sowie des

Laktat-Pyruvat-Quotienten bei einem Großteil (83 % bzw. 80 %) der von ihnen

untersuchten 30 Patienten bei einer Belastung von 30 Watt für 15 Minuten auf einem

Fahrradergometer. Die Pyruvat-Werte blieben bei beinahe 2/3 der Patienten normwertig

(Zierz u. Mitarb. 1989).

In dieser Arbeit wird eine Untersuchungsreihe vorgestellt, bei der die peripher-venösen

Laktat- und Pyruvatwerte von 11 Patienten mit degenerativer Ataxie in Ruhe und unter 15-

minütiger Belastung auf einem Fahrradtrainer untersucht wurden, um festzustellen, ob eine

Erhöhung dieser Werte im peripheren Blut bzw. eine Erhöhung des Laktat-Pyruvat-

Quotienten meßbar ist.

Materialien und Methode 13

2 Materialien und Methoden

2.1 Materialien

2.1.1 Geräte

Es standen folgende Geräte zur Verfügung:

Fahrradtrainer „Golf“ (Firma Kettler)

Blutdruckmanschette (Firma Boso)

Stethoskop (Firma Littmann)

Stauschlauch (Firma Bayer)

Kühlschrank (Firma Siemens)

Pipetten in verschiedenen Größen (Firma Eppendorf)

Präparative Kühlzentrifuge Modell J2-21 (Firma Beckman)

GPR Tischzentrifuge (Firma Beckman)

Photometer für die Klinische Chemie ECOM 6122 (Firma Eppendorf)

Eisakkus für Wasserbad

2.1.2 Verbrauchsartikel

An Verbrauchsartikeln wurden benutzt:

Vasofix-Braunülen® 1,1 x 33 mm (Firma Braun Melsungen AG)

Vasofix-Braunülen® 1,3 x 45 mm (Firma Braun Melsungen AG)

Mandrins 18 G x 45 mm (Firma Braun Melsungen AG)

Mandrins 20 G x 45 mm (Firma Braun Melsungen AG)

Serum-Monovetten, ohne Gerinnungskügelchen (Firma Kabe Labortechnik)

Eppendorf-Cups (Firma Eppendorf)

15 ml Polysteren-Zentrifugierröhrchen (Firma Corning)

Pipettierspitzen, Größe „blau“ und „gelb“ (Firma Greiner)

Plastik-Reagenzröhrchen

Deckel für Plastik-Reagenzröhrchen

Küvetten bzw. Halbküvetten mit 1 cm Schichtdicke


2.1.3 Chemikalien

Folgende Chemikalien fanden zur Laktat- und Pyruvatbestimmung Verwendung:

Perchlorsäure/Perchlorat 0,165 mol/l (Zentralapotheke der St. Elisabeth-Stiftung, Bochum)

Perchlorsäure 1,0 mol/l (Zentralapotheke der St. Elisabeth-Stiftung, Bochum)

„Lactat für die Sportmedizin“ (Firma Boehringer Mannheim, Best.-Nr. 1178750),

enthaltend:

Lösung 1 = 1 x 30 ml Puffer

Lösung 2 = 1 x NAD (lyoph.)

Lösung 3 = 1 x 0,7 ml GPT

Lösung 4 = 1 x 0,7 ml LDH

Set „Pyruvat“ (Firma Boehringer Mannheim, Best.-Nr. 124982), enthaltend:

Phosphat für 1 x 35 ml destilliertes Wasser

NADH für 1 x 4,0 ml destilliertes Wasser

1 x 0,5 ml gebrauchsfertige LDH

Aqua dest. (Firma Waldeck)

2.2 Versuchsablauf und Entnahme der Proben

Am Vortag des Versuchs sowie unmittelbar vor Versuchsbeginn wurden die Probanden

eingehend über Ablauf und Ziel des Versuchs aufgeklärt.

Vor Versuchsbeginn erfolgte außerdem die Rücksprache mit dem behandelnden Arzt, um

Risikopatienten (Patienten mit Herz-Kreislauferkrankungen wie Rhythmusstörungen,

koronarer Herzerkrankung, Zustand nach Myokardinfarkt und Hypertonie) zu erfassen

bzw. Ausschlußkriterien zu erkennen (Schmerzen, postoperative Patienten, Nüchternzeit

kürzer als 1,5 h, Ruhepause kürzer als 1 h).

Anhand eines standardisierten Fragebogens wurden Personalien, Familien- und

Eigenanamnese, Symptomatik und Medikation dokumentiert (Tabelle 1).


Patientenname / Anrede

Kürzel

Geburtsdatum /Alter

Straße / Wohnort / Telefon

Beruf

Gewicht / Größe

Sport / Trainingszustand

Nikotin / Alkohol / Coffein

Ernährungsgewohnheiten- &

besonderheiten

Geburten / Menses

Vater

Mutter

Geschwister

Sozialanamnese

Neurologische Diagnose

Symptome / Krankengeschichte /

Familienanamnese

weitere Erkrankungen (renale /

hepatische Dysfunktion / Muskel-

erkrankung / kardiovaskuläre Risiken ?)

aktuelle Medikation

Tabelle 1: Datendokumentation


Puls, Blutdruck und Zeitpunkt der letzten Nahrungs- und Medikamenteneinnahme wurden

ebenfalls erfaßt (Tabelle 2):

Datum, Beginn der Untersuchung

Name

Puls zu Beginn

RR zu Beginn

Puls zu Ende

RR zu Ende

letzte Medikation

letztes Essen

Braunülenlage; Zeitpunkt des

Legens

Bemerkungen

Tabelle 2: Versuchsprotokoll

Nach Legen einer Vasofix-Braunüle in der Größe 1,3 x 45 mm bzw. 1,1 x 33 mm in die

Ellenbeuge wurde ungestautes Blut für die Untersuchung vor Belastungsbeginn (t0) in

einer 10-ml-Serummonovette entnommen, aus der zuvor die Gerinnungskügelchen entfernt

worden waren.

Danach begann der Belastungstest auf dem Kettler-Fahrradtrainer „Golf“ in der

Belastungsstufe 1. Die Probanden hielten eine Belastung von ca. 25 bis 30 Watt während

15 Minuten ein.


Zu den Zeitpunkten

t1 = 1 Minute nach Belastunsbeginn,

t2 = 5 Minuten nach Belastungsbeginn,



t5 = 1 Minute nach Belastungsende und

t6 = 5 Minuten nach Belastungsende

wurden weitere Blutproben ungestaut über die liegende Braunüle entnommen.

Vor, während und nach Versuchsende erfolgten Puls- und Blutdruckkontrollen; als

Abbruchkriterien waren ein Pulsanstieg größer 150/Minute, ein Blutdruckanstieg auf

größer 180 mm Hg systolisch und jegliches subjektives Unwohlsein (Schwäche, Übelkeit,

Schwindel etc.) des Patienten festgelegt. Die gewonnen Proben wurden sofort verarbeitet.

2.3 Bestimmung von Pyruvat

Unmittelbar nach der Blutentnahme zu den Zeitpunkten t0 bis t6 wurden jeweils 3 ml Blut

zu je 3 ml, in einem 15-ml-Zentrifugierröhrchen vorgelegter, kalter Perchlorsäure gegeben,

vorsichtig durchmischt und bis zur weiteren Verarbeitung im Labor kalt gestellt.

Nach der Enteiweißung des Blutes mit der Perchlorsäure erfolgte die weitere Aufbereitung

im Labor erfolgt gemäß der Packungsbeilage des Pyruvat-Sets (Anlage):

Im Labor wurden die Proben 10 Minuten bei 3.000 Umdrehungen/Minute zentrifugiert, 2

ml des Überstandes wurden abpipettiert und zu 1 ml Phosphatpuffer (Lösung 1 des

Pyruvat-Sets) in ein Reagenzröhrchen gegeben.

Dann wurden die Röhrchen gut durchmischt, 15 Minuten auf Eis gelegt und anschließend

erneut für 5 Minuten bei 3.000 Umdrehungen/Minute zentrifugiert.

Bei jeder neu angebrochenen Packung des Pyruvat-Sets mußte vor der weiteren

Bearbeitung die Extinktionsabnahme, die durch die Verdünnung des Bestimmungsansatzes

bei Zusatz des Enzyms LDH (Lösung 3 des Pyruvat-Sets) hervorgerufen wurde, einmal bei

Wellenlänge Hg 340 nm mit einem Photometer bestimmt werden. Dazu wurde die

Bestimmung mit Wasser statt mit Filtrat durchgeführt und ∆EWasser von ∆EFiltrat abgezogen.


Außerdem wurde vor der Pyruvatbestimmung der Küvettenleerwert gemessen und in das

Photometer eingespeichert.

In eine Küvette mit 1 cm Schichtdicke wurden 0,20 ml NADH (Lösung 2 des Pyruvat-

Sets) zusammen mit 2,00 ml des auf Raumtemperatur (25° C) erwärmten Filtrats gegeben

und vorsichtig gemischt. Nach Bestimmung der Extinktion E1 im Photometer wurde das

Enzym LDH zugegeben (Lösung 3 des Pyruvat-Sets) und vorsichtig gemischt.

Die Extinktion E2 konnte nach etwa 10 Minuten, also nach Stillstand der Reaktion

LDH

Pyruvat + NADH + H+ ⇔ L-Lactat + NAD+

gemessen werden.

Die Konzentration des Pyruvats in der Probe errechnete sich anhand der Formel

cPyruvat [mg/100ml] = 4,30 x (E1 - E2).

Nach Herstellerangaben beträgt der Normbereich im venösen Nüchternblut 0,36-0,59

mg/100 ml bei einem Meßbereich von ca. 0,04-4,0 mg/dl.

Bei 9 von 11 Patienten und bei 9 von 11 Kontrollpersonen konnten Pyruvat-Doppelt-

bestimmungen durchgeführt werden, um Meßfehler zu minimieren.

2.4 Bestimmung von Laktat

Unmittelbar nach der Blutentnahme zu den Zeitpunkten t0 bis t6 wurden jeweils 20 µl Blut

mit je 200 µl (in einem Eppendorf-Gefäß vorgelegter) eiskalter 0,165 mol/l

Perchlorsäure/Perchlorat enteiweißt, gut durchmischt und bis zur weiteren Verarbeitung im

Labor gekühlt aufbewahrt. Im Labor wurde das Blut-Enteiweißungslösungs-Gemisch 2

Minuten bei 12.000 Umdrehungen/Minute zentrifugiert und der Überstand zur weiteren

Verarbeitung abpipettiert.


Für jede Laktat-Meßreihe mußte ein Reagenzien-Leerwert bestimmt werden, dazu wurden

500 µl Reagenzlösung mit 50 µl eiskalter Enteiweißungslösung versetzt und bei 20° bis

25° Celsius Raumtemperatur im Eppendorf-Photometer bei Wellenlänge Hg 340 nm

bestimmt. Außerdem wurde vor der Bestimmung der Küvettenleerwert gemessen und in

das Photometer eingespeichert.

Das Testprinzip beruhte auf folgenden Reaktionsgleichungen:

LDH

L-Laktat + NAD+ ⇔ Pyruvat + NADH + H+

GPT

Pyruvat + L-Glutamat ⇔ L-Alanin + α-Ketoglutarat

Für die Laktatbestimmung wurden 500 µl Reagenzlösung und 50 µl Probenüberstand

gemischt, in eine Küvette überführt und nach 30 Minuten bei Wellenlänge Hg 340 nm im

Photometer gegen den Reagenzien-Leerwert gemessen und wie folgt berechnet:

EProbe - EReagenzienleerwert = ∆E

Die Berechnung der Laktat-Konzentration (cLactat) im Blut erfolgte dann mittels der Formel

cLactat [mg/dl] = 170,7 x ∆E

Die Normalwerte im venösen Nüchternblut betragen nach Herstellerangaben 9-16 mg/dl.

Bei 7 von 11 Patienten und bei 7 von 11 Kontrollpersonen wurden Laktat-

Doppeltbestimmungen durchgeführt, um Meßfehler zu vermeiden.

2.5 Einfluß von Fehlerquellen

Fehler bei der Bestimmung von Laktat und Pyruvat kann man in systematische und nicht-

systematische Fehler unterteilen.

Um systematische Fehler zu vermeiden, wurden die von Zierz u. Mitarb. gemachten

Vorgaben für die Bestimmung von Laktat und Pyruvat beachtet (Zierz u. Mitarb. 1989):


Da körperliche Aktivität vor dem Fahrradbelastungstest zu einem Anstieg der Laktatwerte

führen kann, wurden Anamnese und körperliche Untersuchung der Probanden unmittelbar

vor dem Belastungstest durchgeführt, um so eine ca. 60-minütige Ruhepause einhalten zu

können. Teilweise mußten jedoch die Kontrollpersonen, die sich aus nichtneurologischen

Abteilungen rekrutierten, weite Wege zurücklegen und zahlreiche Treppen steigen, bis sie

den Untersuchungsraum in der Neurologischen Klinik erreichten, so daß bei ihnen

eventuell falsch hohe Laktatspiegel bestimmt wurden.

Die Anamnese suchte mögliche Einflußgrößen auf die Funktion der Atmungskette zu

erfassen, im einzelnen wurden Trainingszustand (Hollmann u. Mitarb. 1990), Rauchen

(Smith u. Mitarb. 1993), Muskelerkrankungen und hepatische Dysfunktion (Robinson

1989) sowie die aktuelle Medikation erfragt und dokumentiert (vgl. Tabelle 1).

Um falsch positive Laktatanstiege durch zu lange Stauungszeiten zu vermeiden, wurde das

Blut bei allen Probanden ungestaut aus einer möglichst großlumigen Braunüle (1,3 x 45

mm) entnommen. Allerdings mußte aufgrund der lokalen Venenverhältnisse bei einzelnen

Probanden eine etwas kleinlumigere Braunüle (1,1 x 33 mm) gewählt werden, so daß es

eventuell hämolysebedingt zur Bestimmung von zu hohen Laktatwerten kommen konnte.

Dieser nichtsystematische Fehler dürfte insgesamt jedoch vernachlässigbar sein.

Falls die Gewinnung von Blut durch eine Braunüle zu falsch hohen Laktatwerten führen

sollte, wäre dies ein systematischer Fehler, der Patienten und Kontrollen beträfe und somit

die Aussagekraft der Ergebnisse nicht stören würde.

Da für die Untersuchungsreihe kein Fahrradergometer zur Verfügung stand, sondern nur

ein privat beschaffter Fahrradtrainer, war die Standardisierung dieses Tests nur

mittelmäßig: Das Einhalten der Belastungsstärke konnte nicht durch eine digital gesteuerte

Wirbelstrombremse wie bei einem Ergometer, sondern nur durch ein analoges

Rundinstrument, das die Umdrehungs- und Kilometerzahl wiedergab, überwacht werden.

Nichtsystematische Fehler könnten sich bei der laborchemischen Bestimmung von Laktat

und Pyruvat ereignet haben. Die Liste reicht von unterschiedlich temperierter


Perchlorsäure (bzw. Perchlorsäure/Perchlorat), Pipettierfehlern, nicht ordnungsgemäßem

Abpipettieren des Überstandes, Verwechslung von Proben über nicht gewechselte,

verunreinigte Pipettierspitzen bis zu falscher Kalibrierung des Photometers und läßt sich

sicher fortsetzen. Diese Fehlermöglichkeiten können für die Erklärung einzelner

„Ausreißer“-Werte herangezogen werden. Um die genannten Fehler zu minimieren, wurde

auf Chargengleichheit der verwendeten Laktat- und Pyruvatsets sowie auf Gleichheit der

verwendeten Chemikalien und Gerätschaften geachtet. Außerdem wurde die Bestimmung

stets eigenhändig durchgeführt, also nicht anderen Personen überlassen. Um „Ausreißer“

besser erkennen zu können, wurden nicht nur 7 Werte (t0 bis t6), teilweise in 1-minütigen

Abstand bestimmt, sondern auch Doppelt- und teilweise Dreifachbestimmungen

durchgeführt.

2.6 Patientengut

Es wurden insgesamt 11 Patienten im Alter von 34 bis 69 Jahren aus der Neurologischen

Universitätsklinik des St.-Josef-Hospitals untersucht, davon waren 9 männlich und 2

weiblich (vgl. Tabelle 3, Kapitel 3.1). Das durchschnittliche Alter der Patienten betrug

53,4 Jahre. Die alters- und geschlechtsentsprechenden Kontrollprobanden (37 bis 70 Jahre)

rekrutierten sich aus der orthopädischen, inneren und dermatologischen Abteilung des St.-

Josef-Hospitals. Das Durchschnittsalter der Kontrollpersonen betrug 54,9 Jahre.

2.7 Statistische Auswertung

Die Erfassung der Daten erfolgte mit dem Programm Excel 95. Die statistische Aus-

wertung wurde mit dem Programm Statistica für Windows vorgenommen. Bei dem

durchgeführten statistischen Testverfahren, dem t-Test, werden die Mittelwerte zweier

unverbundener Stichproben derselben intervallskalierten Variablen auf Unterschiedlichkeit

getestet.

Hauptteil mit Darstellung der Ergebnisse 22

3 Hauptteil mit Darstellung der Ergebnisse

Das Problem der statistischen Betrachtung des gewonnenen Datenmaterials besteht darin,

daß die zum Zeitpunkt der Fahrradergometrie gültige Diagnose „olivopontozerebelläre

Atrophie“ der 11 Patienten nach 1996 aufgrund molekulargenetischer Forschungen

modifiziert wurde. So ist die ursprünglich homogene Gruppe der 11 OPCA-Patienten nun

in 6 Subgruppen (vgl. Tabelle 3) zerfallen, was die statistische Auswertung erheblich

erschwert und die Ergebnisse weniger reliabel macht.

Für die eigentliche statistische Auswertung interessant sind die Laktat- und Pyruvatwerte

zu den Zeitpunkten t0 (Ruhewert) und t4 (maximale Belastung nach 15 Minuten). Die

übrigen Werte wurden als Zwischenwerte zur Verlaufskontrolle dokumentiert und

graphisch aufgetragen.

3.1 Charakterisierung der Patienten und Darstellung der Einzelergebnisse

Es wurden 22 Probanden untersucht, die sich in 9 männliche und 2 weibliche Patienten

sowie in 9 männliche und 2 weibliche Kontrollpersonen aufteilen:

Patient Kontrollperson

C5-UL, männlich, 51 Jahre

Diagnose: spinozerebelläre Ataxie Typ 1

XVII-HC, männlich, 51 Jahre

C1-AK, männlich, 38 Jahre,


XXIV-HK, männlich, 41 Jahre

C4-GN, weiblich, 49 Jahre


IX-IW, weiblich, 52 Jahre

C10-MR, männlich, 34 Jahre


XII-UP, männlich, 37 Jahre

C11-KR, männlich, 69 Jahre


VI-AR, männlich, 70 Jahre


C12-KSG, männlich, 59 Jahre


XXIX-EP, männlich, 57 Jahre

C6-GH, männlich, 65 Jahre

Diagnose: autosomal dominante zerebelläre Ataxie

XIX-GN, männlich, 64 Jahre

C2-HK, männlich, 58 Jahre

Diagnose: autosomal dominante zerebelläre Ataxie

XXII-AS, männlich, 58 Jahre

C7-KSR, männlich, 61 Jahre

Diagnose: Idiopathische sporadische zerebelläre Ataxie

VIII-FH, männlich, 59 Jahre

C9-SW, männlich, 52 Jahre

Diagnose: Idiopathische sporadische zerebelläre Ataxie

XIII-AL, männlich, 53 Jahre

C8-GK, weiblich, 51 Jahre

Diagnose: Multisystematrophie

XI-ER, weiblich, 62 Jahre

Tabelle 3: Diagnose, Alter und Geschlecht der Probanden

Es folgt eine Beschreibung der einzelnen Patienten mit Diagnosen, ggf.

Ausschlußdiagnosen, aktueller Anamnese, Familienanamnese, neurologischen Unter-

suchungsbefunden, aktueller Medikation und evtl. relevanten fachfremden Diagnosen.

Sofern nicht anders vermerkt, beziehen sich die Angaben auf den Untersuchungszeitpunkt

während der Studie im Frühjahr bzw. Herbst 1996. Ggf. haben einzelne Ergebnisse und

Erkenntnisse der Zeit nach 1996 Eingang in die Beschreibung gefunden, hierzu siehe die

jeweiligen Hinweise. Außerdem sind für jeden Patienten die Laktat- und Pyruvatwerte zu

den Zeitpunkten t0 (Ruhewert) bis t6 (5 Minuten nach Belastungsende) als Tabelle und als

Grafik wiedergegeben. Da überwiegend Mehrfachbestimmungen durchgeführt wurden,

haben die errechneten Mittelwerte Eingang in die Tabelle gefunden.

3.1.1 Patient C5-UL, männlich, 51 Jahre

Herr UL. hatte eine molekulargenetisch gesicherte spinozerebelläre Ataxie vom Typ 1, die

seit etwa 1987 progredient war. Es handelte sich um ein autosomal dominant vererbtes

Leiden, an dem auch Herrn UL.s Mutter, eine Schwester, ein Bruder und drei Tanten

mütterlicherseits erkrankt waren.


Die neurologische Untersuchung ergab eine langsame, sakkadierte Blickfolge,

Schluckerschwernis und dysarthrisches langsames Sprechen. Das Gangbild war bei

langsamen Gehtempo und geringer Schrittgröße breitbasig und spastisch-ataktisch, die

Arme wurden gut mitbewegt. Der insgesamt spastisch erhöhte Muskeltonus war vor allem

am linken Arm ausgeprägt. Die Feinmotorik war eingeschränkt, wie der dysmetrische

Fingernaseversuch, die ataktisch-hypermetrisch durchgeführten Zeigeversuche und die

Bradydysdiachokinese deutlich machten. Die Muskeleigenreflexe waren bei negativem

Achillessehnenreflex und nicht erhältlichen Bauchhautreflexen seitengleich lebhaft

auslösbar. Herr UL. gab eine bimalleoläre Pallanaesthesie von 6/8 über beiden Processus

styloidei radii an. Nebenbefundlich war eine latente Hyperthyreose bei Struma

multinodosa mit kaltem Schilddrüsenknoten im linken unteren Schilddrüsendrittel bekannt.

Die aktuelle Medikation bestand aus Branigen 2-1-1 und Biomagnesin 2x1.

Herr UL. zeigte während der körperlichen Belastung auf dem Fahrradtrainer eine

durchgängig konstante Belastbarkeit (vgl. Tabelle 17, Kap. 4). Laborchemisch konnten

folgende Laktat- und Pyruvatwerte im venösen Blut bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 12,461 13,059 17,924 17,924 18,521 19,033 15,96

LaktatKontrolle 12,461 12,461 18,948 17,924 23,898 24,154 19,545

PyruvatPatient 0,819 0,673 0,841 1,02 0,993 1,002 1,06

PyruvatKontroll

e

1,122 1,211 1,293 1,223 1,378 1,352 1,413

Tabelle 4: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C5-UL u. Kontrollperson

Wie Abbildung 1 zeigt, entsprechen sich die Laktatwerte von Herrn UL. und der alters-

und geschlechtsentsprechenden Kontrollperson zu den Zeitpunkten t0 (Ruhewert), t1 (1.

Belastungsminute), t2 (5. Belastungsminute) und t3 (10. Belastungsminute). Auffällig ist,

daß die Laktatwerte der Kontrollperson zu den Zeitpunkten t4 (15. Belastungsminute), t5

(1 Minute nach Belastungsende) und t6 (5 Minuten nach Belastungsende) sowie die

gesamten Pyruvatwerte der Kontrollperson sichtbar über denen von Herrn UL. liegen. Die

Laktat-Ruhewerte von Patient bzw. Kontrolle steigen während der Belastung um die Hälfte


bzw. das Zweifache an. Die Pyruvatwerte steigen jeweils nur wenig, und zwar von ca. 0,8

mg/dl auf 1,0 mg/dl bei Herrn UL. bzw. von ca. 1,1 mg/dl auf 1,4 mg/dl bei der

Kontrollperson.

0

5

10

15

20

25

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

Laktat Pat.Laktat Kontr.

00,20,40,60,8

11,21,41,6

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

Pyruvat Pat.Pyruvat Kontr.

Abbildung 1: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C5-UL u. Kontrollperson

3.1.2 Patient C1-AK, männlich, 38 Jahre

Bei Herrn AK. war durch Gen-Analyse eine spinozerebelläre Ataxie vom Typ 3 gesichert

worden. Die Familienanamnese war positiv hinsichtlich der Machado-Joseph-Krankheit

bei Ururgroßmutter, Urgroßmutter und Großvater mütterlicherseits, auch war bei der

Mutter, deren Zwillingsschwester und einem Neffen dieselbe Diagnose gesichert worden.

Bei Herrn AK. handelte es sich klinisch-anamnestisch um ein langsam schleichend-

progredientes Krankheitsgeschehen. Herr AK. berichtete von morgendlicher Fallneigung;

es wäre durch seine verlangsamten Reaktionen und die Unfähigkeit, Gleichgewichts-

verschiebungen nicht schnell genug ausgleichen zu können, zu täglichen Sturzereignissen

gekommen.

Die neurologische Untersuchung des Herrn AK. ergab eine sakkadierte Blickfolge,

geringen horizontalen Nystagmus sowie eine zerebelläre Dysarthrie. Bei insgesamt

verlangsamten Bewegungen fand sich eine leichte, linksbetonte Abduktionsschwäche der

Arme und eine Tonuserhöhung der Extremitäten, besonders der Beine, ohne sichere

Zuordnung bezüglich Spastik oder Rigor. Herr AK. zeigte im Romberg-Stehversuch nur

geringes Schwanken und in den Zeigevesuchen Ataxie und Dysmetrie, in den Beinen auch

Intentionstremor. Die Muskeleigenreflexe ließen sich beinbetont sehr lebhaft auslösen, der


Babinski-Reflex war nicht sicher positiv. Im Knöchelbereich fand sich eine

Pallhypästhesie von 6/8. Herr AK. hatte eine mäßige Hohlfußdeformität bei leichter

Supinationsfehlstellung, jedoch ohne Paresen in der Fußpronation.

Die aktuelle Medikation bestand aus 3x125 mg Madopar und PK Merz 3x1; hierunter

war es zu einer leichten Verbesserung der Beweglichkeit gekommen.

Herr AK. zeigte beim Fahrradversuch ein normales Leistungsvermögen (vgl. Tab. 17); im

peripher-venösen Blut konnten folgende Laktat- und Pyruvatwerte bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 8,876 11,347 19,631 33,799 41,651 43,187 44,894


PyruvatPatient 0,447 0,838 0,894 1,114 1,651 1,457 1,578

PyruvatKontroll

e

0,993 0,525 1,176 1,361 1,808 1,813 2,122

Tabelle 5: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C1-AK u. Kontrollperson

Die grafische Auswertung zeigt sich ungefähr entsprechende Laktat- und Pyruvatwerte von

Kontrollperson und Patient. Bei den Pyruvatwerten scheint ein Trend zu höheren Werten

der Kontrollperson vorzuliegen. Die Laktatwerte von Patient und Kontrollperson steigen

unter der Belastung auf jeweils mehr als das Vierfache des jeweiligen Ruhewertes, bei den

Pyruvatwerten ist ein Anstieg um mehr als das Dreifache (Patient) bzw. Doppelte

(Kontrollperson) des jeweiligen Ruhewertes festzustellen.

05

101520253035404550

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


0

0,5

1

1,5

2

2,5

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6



Abbildung 2: Laktat u. Pyruvat in[mg/dl] für Patient C1-AK u. Kontrollperson

3.1.3 Patientin C4-GN, weiblich, 49 Jahre

Bei Frau GN. war durch Gen-Analyse eine spinozerebelläre Ataxie vom Typ 3 gesichert

worden. Familienanamnestisch erwähnenswert waren die an Ataxie leidende Mutter, eine

Großtante, der Großvater, die Schwester des Großvaters und der Urgroßvater.

Vor 10 Jahren wäre erstmals Gangunsicherheit, einhergehend mit starker Fallneigung,

aufgetreten. Gelegentlich hätte Frau GN. Doppelbilder bemerkt, seit 2 Jahren hätte sie eine

Sprachstörung.

Bei der neurologischen Untersuchung fanden sich eine vertikale Blickeinschränkung nach

oben, eine leichte Ptosis rechts, spontaner Nystagmus und beidseitiger

Blickrichtungsnystagmus sowie eine Abducens- und Blickheberschwäche. Frau GN.s

Dysarthrie war ausgeprägt, sie artikulierte schlecht und unverständlich. Das Gangbild war

langsam, ataktisch und breitbasig mit ausgleichenden Mitbewegungen der Arme. Es fand

sich eine diskrete Absinktendenz im Beinhalteversuch ohne isolierte Paresen. Im

Fingernase- und Kniehackeversuch ließ sich eine ausgeprägte rechtsbetonte Dysmetrie

beobachten, während die Dysdiachokinese eher linksbetont erschien. Die

Muskeleigenreflexe der Arme waren seitengleich und prompt; der Patellarsehnenreflex war

beidseits gut auslösbar, der Achillessehnenreflex war nicht auslösbar, Bauchhautreflexe

waren in allen Etagen erhältlich. Rechts ließ sich ein fraglicher Spontanbabinski auslösen.

Frau GN. gab eine Pallhypästhesie von 6/8 an beiden Knöcheln an, die übrige

Sensibititätsprüfung war unauffällig.

Die aktuelle Medikation war PK-Merz, je morgens und abends 2 Dragees, wodurch

initial Sprache und Gangbild gebessert worden waren.

Frau GN.s Leistung muß als unterdurchschnittlich bewertet werden, da sie den

Fahrradbelastungstest nur mit vielen kleinen Pausen durchhalten konnte (vgl. Tab. 17).

Außerdem mußte die Belastungsstufe ab ca. der Hälfte der Zeit im Vergleich zu den

anderen Patienten auf Belastungsstufe 0 gestellt werden, was eine Erklärung für die sich

entsprechenden Laktatwerte von Patient und Kontrollperson während der Erholungsphase

(t5 und t6 = 1 bzw. 5 Minuten nach Belastungsende) sein könnte; die vor diesen


Zeitpunkten gemessenen Laktatwerte steigen nämlich stärker an als die der

Kontrollperson. Bei den Pyruvatwerten sind kaum nennenswerte Unterschiede zu

vermerken, außer zum Zeitpunkt t6 (5 Minuten nach Belastungsende), wo der Wert der

Kontrollperson um 0,5 mg/dl höher liegt als der von Frau GN.

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 12,29 14,083 33,97 50,186 48,82 44,041 43,528


PyruvatPatient 0,767 0,864 0,882 1,372 1,212 1,247 1,374

PyruvatKontroll

e

0,778 0,868 0,72 1,367 1,312 1,225 1,84

Tabelle 6: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patientin C4-GN u. Kontrollperson

0

10

20

30

40

50

60

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 3: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patientin C4-GN u. Kontrollperson

3.1.4 Patient C10-MR, männlich, 34 Jahre

Bei Herrn MR. wurde 1994 die Diagnose einer autosomal dominant vererbten zerebellären

Ataxie vom genetischen Typ der spinozerebellären Ataxie Typ 3 gestellt. Der Vater von

Herrn MR. hat als Patient C11-KR ebenfalls an dieser Untersuchung teilgenommen.

Die neurologische Untersuchung ergab einen horizontalen Blickrichtungsnystagmus und

eine sakkadierte Blickfolge. Die Sprache war zerebellär dysarthrisch. Bei geringer

Rumpfataxie war das Gangbild ataktisch mit mäßiger spastischer Komponente. Der

Seilgang war nur angedeutet, ausdauerndes Stehen nur mit offenen Augen möglich. In den


Zeigeversuchen an Armen und Beinen war eine geringe Ataxie und Dysmetrie

nachweisbar. Ferner ließ sich eine leichte Bradydysdiadochokinese beobachten. Der

Patellarsehnenreflex war beidseits sehr lebhaft, jedoch nicht verbreitert auslösbar. Der

Achillessehnenreflex war rechts nicht und links nur schwach auslösbar. Die Untersuchung

ergab keine Hinweise auf Atrophien und Sensibilitätsausfälle. Herr MR. gab eine 3-malige

Nykturie an, war aber nicht inkontinent.

Zum Untersuchungszeitpunkt erhielt Herr MR. die Studienmedikation Trimethoprim bzw.

Cotrimoxazol, die jedoch, wie inzwischen nachgewiesen wurde, keinen Effekt auf die

Erkrankung hat.

Herr MR. zeigte eine gute bis überdurchschnittliche Leistung während des

Fahrradbelastungstests (vgl. Tab. 17). Es konnten folgende Blutwerte bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 6,997 7,681 17,839 30,128 51,296 50,783 48,394


PyruvatPatient 0,407 0,299 0,692 1,032 1,498 1,045 2,187

PyruvatKontroll

e

0,205 0,262 0,331 0,754 0,66 0,673 0,811

Tabelle 7: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C10-MR u. Kontrollperson

Die grafische Auswertung zeigt deutlich, daß die Laktatwerte von Herrn MR. vor, während

und nach der Belastung jeweils um fast das Doppelte höher sind als die der entsprechenden

Kontrollperson. Die Pyruvatwerte des Patienten liegen ebenfalls, außer zum Zeitpunkt t1

(1. Belastungsminute) und t2 (5. Belastungsminute), ebenfalls deutlich über denen der

Kontrollperson.


0

10

20

30

40

50

60

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


0

0,5

1

1,5

2

2,5

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 4: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C10-MR u. Kontrollperson

3.1.5 Patient C11-KR, männlich, 69 Jahre

Die molekulargenetisch gesicherte spinozerebelläre Ataxie vom Typ 3 des Herrn KR.

wurde 1994 diagnostiziert (vgl. die Einzelfallbeschreibung des Sohnes C10-MR, Abschnitt

3.1.4).

Die neurologische Untersuchung ergab bei verlangsamten Blicksakkaden eine nur leicht

sakkadierte Blickfolge und geringen horizontalen Blickrichtungsnystagmus. Der

optokinetische Nystagmus war in horizontaler wie vertikaler Richtung gestört. Die

Dysarthrie war eher diskret. Das Gangbild ließ sich als spastisch-ataktisch und hölzern-

breitbasig beschreiben. Im Romberg-Stehversuch zeigte sich eine ungerichtete

Fallneigung, bei eng gestellten Füßen war der Gang auch bei offenen Augen schwankend.

Die im Fingernaseversuch nachweisbare Dysmetrie und Ataxie war nur leichtgradig, der

Kniehackeversuch war ataktisch und dysmetrisch; außerdem fiel eine

Bradydysdiadochokinese auf. Der Muskeltonus war nicht alteriert. Die kleinen

Fußmuskeln und die kleinen Handmuskeln waren beidseits atrophisch, insbesondere im

Bereich des Interosseus dorsalis I. Herr KR. gab an beiden Knöcheln eine Pallanästhesie

und im Bereich beider Handgelenke eine Pallhypästhesie von 6/8 an. Die

Muskeleigenreflexe waren an den Armen seitengleich schwach auslösbar und an den

Beinen erloschen. Die Pyramidenbahnzeichen waren negativ.

Zum Untersuchungszeitpunkt erhielt der Patient die Studienmedikation Trimethoprim bzw.

Cotrimoxazol, die jedoch, wie inzwischen nachgewiesen wurde, keinen Effekt auf die

Erkrankung hat.


Herr KR. zeigte eine gutes, ausdauerndes Leistungsvermögen (vgl. Tab. 17).

Laborchemisch konnten folgende Werte aus dem peripher-venösen Blut bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 8,194 14,253 35,335 61,282 67,597 75,45 66,996


PyruvatPatient 0,256 0,643 0,651 0,63 1,599 1,619 2,448

PyruvatKontroll

e

0,629 0,591 0,762 0,798 1,139 1,15 0,893

Tabelle 8: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C11-KR u. Kontrollperson

Wie Abbildung 5 zeigt, liegen die Laktatwerte der entsprechenden Kontrollperson zu den

Zeitpunkten t0 (Ruhewert) und t1 (1. Belastungsminute) über denen des Patienten. Mit

andauernder Belastung steigen jedoch die Laktatwerte des Patienten auf über das

Neunfache des Ruhewertes (t0), während die der gesunden Kontrollperson in der

Erholungsphase auf fast die Hälfte des Ruheniveaus sinken. Die Pyruvatwerte des

Patienten liegen erst ab dem Belastungsgipfel (t4) über denen der Kontrollperson.

01020304050607080

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


0

0,5

1

1,5

2

2,5

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 5: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C11-KR u. Kontrollperson

3.1.6 Patient C12-KSG, männlich, 59 Jahre

Die spinozerebelläre Ataxie Typ 6 des Herrn KSG. konnte molekulargenetisch gesichert

werden. Die Erkrankung war gekennzeichnet durch Tagesschwankungen bezüglich der

Gangsicherheit, schien aber nicht eindeutig progredient zu sein.


Der neurologische Befund beinhaltete eine sakkadierte Blickfolge und einen leichten

horizontalen Blickrichtungsnystagmus. Die zerebelläre Dysarthrie war eher diskret. Das

Gangbild war ataktisch, beim Romberg-Stehversuch geriet Herr KSG. in leichtes

Schwanken. Im Fingernaseversuch war eine diskrete Ataxie zu verzeichnen, auch der

Kniehackeversuch erschien dysmetrisch. Es war eine Eudiadochokinese zu dokumentieren.

Es fanden sich keine Paresen oder Atrophien. Im Knöchelbereich gab Herr KSG. eine

Pallhypästhesie von 5-6/8 an. Die Temperaturdiskrimination im Fuß- und

Unterschenkelbereich war auf beiden Seiten reduziert, sonst bestanden keine weiteren

Sensibilitätsausfälle. Der Reflexstatus war unauffällig. Herr KSG. nahm keine

Medikamente ein.

Herr KSG. zeigte eine gutes Ausdauervermögen bei überdurchschnittlicher Leistung auf

dem Fahrradtrainer (vgl. Tab. 17). Im Blut wurden folgende Werte bestimmt:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 12,29 21,423 41,053 65,293 96,189 99,262 99,433


PyruvatPatient 0,752 1,002 1,32 1,829 1,72 1,941 2,625

PyruvatKontroll

e

0,451 0,521 0,656 0,705 0,762 0,815 1,268

Tabelle 9: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C12-KSG u. Kontrollperson

Sowohl in Ruhe als auch während und nach der Belastung liegen die Laktat- und

Pyruvatwerte des Patienten deutlich über dem der Kontrollperson. Die Laktatwerte von

Herrn KSG. steigen auf Maximalwerte, die bei ungefähr dem Achtfachen des Ruhewertes

(t0) liegen. Die Laktatwerte der Kontrollperson steigen auf Maximalwerte, die bei deutlich

über dem Vierfachen des Ruhewertes (t0) liegen. Die Pyruvatwerte des Patienten sind

ebenfalls deutlich höher, nämlich fast doppelt so hoch wie die der Kontrollperson und

steigen während der Belastungsphase (t1 bis t4) und anschließenden Erholungsphase (t5

und t6) kontinuierlich an.


0102030405060708090

100

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 6: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C12-KSG u. Kontrollperson

3.1.7 Patient C6-GH, männlich, 65 Jahre

Herr GH. litt an einer autosomal dominant vererbten zerebellären Ataxie, durch direkte

Analyse der Desoxyribonukleinsäure (DNA) waren die Subtypen 1 und 3 der

spinozerebellären Ataxie ausgeschlossen worden. Herr GH. gab an, seit 1991 an einer

zunehmenden Gangunsicherheit zu leiden und seit Frühjahr 1995 eine Gehstütze zu

benötigen, da er oft nach vorne und hinten stürze. Seit einigen Jahren verschlechterte sich

die Sprache, die Funktion der Hand beim Schreiben sowie das Knöpfen und Schlucken.

Aus der Familienanamnese war zu erfahren, daß der Vater hohe Schuhe habe tragen

müssen, später Gehstöcke benutzt habe und Probleme hatte, das Eßbesteck zu halten. Die

Probleme des Vaters hätten mit 55 Jahren begonnen, er wäre mit 82 Jahren verstorben. Die

Schwester des Patienten wäre 72 Jahre alt und liefe ebenfalls schlecht, was jedoch auf

Kniebeschwerden zurückgeführt würde; sie hätte auch Blasenprobleme.

Die neurologische Untersuchung des Herrn GH. ergab eine sakkadierte Blickfolge, einen

horizontalen Blickrichtungsnystagmus und leichten vertikalen Nystagmus sowie

dysmetrische Blicksakkaden. Es bestanden dysmetrische Blicksakkaden und eine Störung

des optokinetischen Nystagmus in vertikalen Richtung. Die Sprache war mäßig zerebellär-

dysarthrisch. Das Gangbild war ataktisch bei vorgebeugtem Oberkörper. Im Romberg-

Stehversuch zeigte sich eine nach wenigen Sekunden eine ungerichtete Fallneigung. Bei

den Zeigeversuchen war eine deutliche Hypermetrie, Ataxie und Intentionstremor

nachweisbar; die Bradydysdiadochokinese war eher leichtgradig und linksbetont. Der

Muskeltonus war nicht sicher alteriert. Bei seitengleichen, mittellebhaften


Muskeleigenreflexen an den Armen und beidseits lebhaften Patellarsehnenreflex war der

Achillessehnenreflex rechts mit einzelnen Kloni auffällig. Die Babinski-Reaktion war

nicht sicher positiv. Es fand sich eine beidseitige Pallhypästhesie von 5-6/8 gegenüber 8/8

an den Handgelenken. Das Temperaturempfinden im Fuß- und Handbereich war etwas

reduziert.

Die aktuelle Medikation bestand aus Acerbon 2,5 1x1 bei Hypertonus und Dridase 2x1.

Krankengymnastik 2x/Woche.

Herr GH. zeigte eine unterdurchschnittliche, aber konstante Leistung (vgl. Tab. 17).

Folgende Laktat- und Pyruvatwerte konnten bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 7,511 8,705 17,326 12,974 20,399 19,033 13,656


PyruvatPatient 0,759 0,815 0,965 0,97 1,169 1,195 1,268

PyruvatKontroll

e

0,8 0,971 1,043 1,498 1,543 1,606 1,89

Tabelle 10: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C6-GH u. Kontrollperson

Die Auswertung der Laktatwerte zeigt während der gesamten Belastungszeit (t1 bis t4) und

anschließenden Ruhephase (t5 und t6) jeweils niedrigere Laktatwerte des Patienten als der

entsprechenden Kontrollperson; auch die Pyruvatwerte des Herrn GH. liegen durchweg

niedriger als die der Kontrollperson. Die Laktatwerte sowohl von Patient als auch von

Kontrollperson steigen während der Belastung an und fallen danach wieder ab; die

Pyruvatwerte von Patient und Kontrolle steigen jeweils bis zum Ende des beobachteten

Zeitraumes an.


05

10152025303540

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 7: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C6-GH u. Kontrollperson

3.1.8 Patient C2-HK, männlich, 58 Jahre

Herr HK. litt an einer autosomal dominant vererbten zerebellären Ataxie mit Ausschluß

der SCA-Subtypen 1 und 3 durch direkte DNA-Analyse.

Die Symptomatik hätte vor etwa 10 Jahren mit Gleichgewichtsstörungen beim schnellen

Laufen begonnen und wäre seitdem langsam progredient. Ein im Januar 1996

durchgeführtes NMR wäre unauffällig gewesen. Familienanamnestisch wären im höheren

Lebensalter aufgetretene Gehstörungen des Vaters, der mit 85 Jahren verstorben wäre,

bekannt. Eine Tante und eine Onkel der väterlichen Linie sowie der Großvater hätten

ebenfalls Gehstörungen gehabt, der Großvater wäre im Alter von 55 Jahren verstorben.

Im Rahmen der klinisch-neurologischen Untersuchung fand sich beim Blick nach rechts

ein horizontaler Nystagmus nach links. Die Sprache war dysarthrisch und skandierend. Bei

langsamem Gehtempo und ungleicher Schrittgröße erschien das Gangbild spastisch-

ataktisch, die Wende war unauffällig. Blind- und Seilgang waren unmöglich. Es fanden

sich keine Atrophien und Faszikulationen. Der Muskeltonus an den Beinen war spastisch

erhöht, kein Zahnradphänomen. Der Klonus in beiden Fußgelenken war nicht erschöpflich.

Die weitere Untersuchung ergab keinen Tremor, keine Hyperkinesen und eine nur leichte

Einschränkung der Feinmotorik. Die Dysmetrie war im Fingernaseversuch linksbetont, im

Kniehackeversuch war sie rechtsbetont. Der Romberg-Stehversuch war pathologisch, der

Arm- und Beinhalteversuch war unauffällig. Die Muskeleigenreflexe waren an beiden

Armen rechtsbetont sehr lebhaft. Der Patellarsehnenreflex war beidseits pathologisch ohne

Erweiterung der reflexogenen Zone, der Achillessehnenreflex zeigte beidseits einen


unerschöpflichen Klonus. Die Bauchhautreflexe waren gut und seitengleich auslösbar. Der

Babinski war an den Fußsohlen beidseits positiv. Die Sensibilitätserkennung war

unauffällig.

Die Medikation bestand aus 1x1 Jodthyrox 100 µg. Ein Therapieversuch mit Carnitin i.v.

im Rahmen des weiteren stationären Aufenthaltes führte zur Symptomverschlechterung.

Im peripher-venösen Blut des Patienten HK., der eine durchschnittliche Leistung bei

konstantem Leistungsvermögen zeigte (vgl. Tab. 17), wurden folgende Werte bestimmt:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 7,34 10,754 5,975 5,292 5,121 5,975 8,194


PyruvatPatient 0,361 0,417 0,439 0,589 0,404 0,28 0,456

PyruvatKontroll

e

0,623 0,761 0,952 1,128 1,342 1,385 2,231

Tabelle 11: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C2-HK u. Kontrollperson

Der Vergleich der Laktatwerte von Patient und Kontrollperson ergibt auffällig niedrige

Laktatwerte für Patient HK., die mit zunehmender Belastungsdauer unter den Ruhewert

(t0) fallen. Die Laktatwert der Kontrollperson dagegen steigen während der Belastung auf

über das Achtfache des Ruhewertes (t0). Die Pyruvatwerte des Patienten bleiben in etwa

konstant bei 0,4 mg/dl, die Pyruvatwerte der Kontrollperson steigen stetig bis zum Ende

des beobachteten Zeitraumes auf über das Dreifache des Ruhewertes (t0).

01020304050607080

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


0

0,5

1

1,5

2

2,5

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6



Abbildung 8: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C2-HK u. Kontrollperson

3.1.9 Patient C7-KSR, männlich, 61 Jahre

Herr SR. litt an einer idiopathisch sporadischen zerebellären Ataxie, die sich vor etwa 3

Jahren durch eine langsam progrediente Gangstörung mit schwer ausgleichbarem

Schwanken sowie mit Störungen der Feinmotorik und der Sprache erstmalig bemerkbar

gemacht hatte. Durch molekulargenetische Untersuchungen war ausgeschlossen worden,

daß Herr SR. Genträger für eine spinozerebelläre Ataxie vom Typ 1 oder Typ 3 war.

Aus der Familienanamnese ergaben sich keine Hinweise für eine erbliche Disposition der

Erkrankung des Herrn SR.

Der neurologische Untersuchung zeigte runde, mittelweite Pupillen, eine regelrechte

Konvergenzreaktion und freie Beweglichkeit der Augen in alle Richtungen. Ein

Nystagmus war nicht nachweisbar. Bei Durchführung der Stand- und Gangversuche

imponierte die ataktische Gangstörung, bei Augenschluß die spontane Fallneigung. Der

Unterberger-Tretversuch und Blindgang waren nicht durchführbar, das Liniengehen war

nur mit Mühe und ausfahrenden Bewegungen möglich. Die Schrittgröße war klein und die

Armmitbewegung war reduziert. Die Bradydysdiadochokinese war beidseits nachweisbar.

Im Fingernase- und Kniehackeversuch war eine deutliche Intentionsataxie- und dysmetrie

nachweisbar. Die Kraftentwicklung war seitengleich ohne Hinweise für Paresen. Bei

fehlenden pathologischen Reflexen ließen sich die Muskeleigenreflexe seitengleich

mittellebhaft auslösen. Die Sensibilität war bis auf herabgesetztes bimalleoläres

Vibrationsempfinden von 5/8 nicht gemindert.

Die aktuelle Medikation beinhaltete PK-Merz 2x1, Levothym 3x1, Dihydergot retard

1x1, Harzol 1x1 bei obstruktivem Prostataadenom und Vitamin-B-Komplex 1x1 bei

Zustand nach Billroth-II-Resektion mit konsekutiver Vitamin-B12-Mangel-Resorption. Ein

Therapieversuch mit L-Carnitin über 2 Wochen im Verlauf des stationären Aufenthaltes

hatte zu keiner Besserung der Symptomatik geführt.

Herr KSR. zeigte eine durchschnittliche Leistung (vgl. Tab. 17). Aus der Braunüle der

Kontrollperson konnte zu den Zeitpunkten t5 und t6 (1 bzw. 5 Minuten nach


Belastungsende) kein Blut mehr zur laborchemischen Bestimmung von Laktat und Pyruvat

gewonnen werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 12,974 15,107 31,836 43,016 56,246 58,208 52,063

LaktatKontrolle 8,194 20,655 33,628 35,676 20,313 Abbruch Abbruch

PyruvatPatient 0,785 0,663 0,637 1,199 1,447 1,224 1,789

PyruvatKontroll

e

0,679 1,2 1,544 1,604 1,423 Abbruch Abbruch

Tabelle 12: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C7-KSR u. Kontrollperson

Zwar fehlen die Laktat- und Pyruvatwerte für die Kontrollperson zu den Zeitpunkten t5

und t6 (1 bzw. 5 Minuten nach Belastungsende); es ist jedoch ersichtlich, daß die

Laktatwerte des Patienten nach anfänglicher Entsprechung mit zunehmender

Belastungsdauer stärker ansteigen als die der Kontrollperson. Die Pyruvatwerte von

Patient und Kontrollperson unterscheiden sich durch Maxima zu verschiedenen

Zeitpunkten; das Maximum der Pyruvatwerte des Patienten liegen am Ende des

beobachteten Zeitraumes, während das Maximum der Kontroll-Pyruvatwerte zum

Zeitpunkt t3 (10. Belastungsminute) zu verzeichnen ist.

0

10

20

30

40

50

60

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 9: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C7-KSR u. Kontrollperson


3.1.10 Patient C9-SW, männlich 52 Jahre

Herr SW. litt an einer idiopathischen sporadischen zerebellären Ataxie. Die

molekulargenetische Untersuchung der bekannten Mutationen für zerebelläre Ataxien

ergab einen negativen Befund, so daß bei Herrn SW. ein vererbtes Leiden

unwahrscheinlich erschienen war. Ein initial festgestellter Carnitinmangel von 0,6 mg/dl

i.S. (bei Normalwerten von 0,8 bis 1,5 mg/dl) spielte ursächlich anscheinend keine Rolle,

da eine Therapie mit 3 mal täglich einer Trinkampulle L-Carnitin über ein halbes Jahr

keinen überzeugend positiven Einfluß auf die Krankheitssymptomatik hatte, so daß die

Carnitin-Substitution schließlich eingestellt worden war.

Der Vater von Herrn SW. wäre mit 72 Jahren an einer Lungenerkrankung verstorben, hätte

aber an einem Parkinson-Syndrom mit Tremor gelitten und in den letzten Jahren nicht

selbständig gehen können. Die Mutter wäre 43-jährig an einer Bluterkrankung verstorben.

Die Geschwister wären gesund.

Die neurologische Untersuchung ergab eine leicht sakkadierte Blickfolge, dysmetrische

Blicksakkaden und einen in vertikaler Richtung gestörten optokinetischen Nystagmus.

Hypakusis rechtsseitig. Die Sprache war zerebellär dysarthrisch, das Gangbild breitbasig

ataktisch mit geringer Unsicherheit im Seilgang. Im Romberg-Stehversuch und im

Einbeinstand zeigte Herr SW. ungerichtetes Schwanken. Die Motorik der Hände und Beine

war dysmetrisch-ataktisch. An den Beinen ließ sich zusätzlich Intentionstremor mit

rechtsseitiger Betonung feststellen. Der Muskeltonus war eher reduziert, Paresen oder

Atrophien waren nicht vorhanden. Die Muskeleigenreflexe waren seitengleich lebhaft

auslösbar. Der Babinski-Reflex war links fraglich positiv, rechts negativ. Im

Knöchelbereich fand sich eine Pallhypästhesie von 7/8 beidseits. Die Medikation bestand

aus Isoptin 1x1.

Herr SW. zeigte gute Belastbarkeit und ein überdurchschnittliches Leistungsvermögen

während des Fahrradbelastungstests (vgl. Tab. 17), und es konnten folgende Blutwerte

bestimmt werden:

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6

LaktatPatient 9,986 14,168 25,349 34,055 60,598 49,503 38,405



PyruvatPatient 0,567 0,14 0,617 0,761 0,714 1,419 1,935

PyruvatKontroll

e

0,739 0,578 0,964 0,877 1,217 1,266 1,094

Tabelle 13: Laktat- u. Pyruvatwerte in [mg/dl] für Patient C9-SW u. Kontrollperson

Abbildung 10 zeigt, daß die Laktatwerte des Patienten kontinuierlich bis zum Maximum

zum Zeitpunkt t4 (15. Belastungsminute) ansteigen und jeweils deutlich über denen der

Kontrollperson liegen. Die Pyruvatwerte des Patienten liegen unter denen der

Kontrollperson, außer zu den Zeitpunkten t5 und t6 (= 1 bzw. 5 Minuten nach

Belastungsende), wo sie die Pyruvatwerte der Kontrollperson übersteigen.

010203040506070

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 10: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] für Patient C9-SW u. Kontrollperson

3.1.11 Patient C8-GK, weiblich, 51 Jahre

Frau GK. litt an einer Multisystematrophie mit rasch progredientem Verlauf kombiniert

mit einer ausgeprägten Blutdruckhypotonieneigung bei vegetativer Dysregulation. Die

aktuelle stationäre Aufnahme erfolgte bei zunehmender Sturzneigung.

Der neurologische Untersuchungsbefund ergab eine Hypomimie bei unauffälligem

Hirnnervenstatus. Frau GK. hatte eine deutliche Sprachartikulationsstörung bei

Hypophonie. Die Körperhaltung war vornüber gebeugt, die Retropulsionsneigung war

ausgeprägt. Das Gehen war nur mit Hilfe möglich, dabei zeigte Frau GK. starke

Schwankneigung. Das Gangtempo war verlangsamt und die Schrittgröße vermindert, die

Armmitbewegung beim Gehen war reduziert. Weiterhin fand sich ein rechtsbetonter


Extremitätenrigor und beidseitige Bradydysdiadochokinese. Der Fingernaseversuch wurde

dysmetrisch ausgeführt, der Kniehackeversuch war unauffällig. Bei fehlenden Paresen und

fehlenden Pyramidenbahnzeichen waren die Muskeleigenreflexe seitengleich mittellebhaft

auslösbar. Bimalleolär war eine Pallhypästhesie von 5/8 nachweisbar, ansonsten war keine

Sensibilitätsstörung vorhanden.

Die Medikation zum Untersuchungszeitpunkt bestand aus Madopar disp. 6 x 1, Antiparkin

1-½-0, Madopar HBS 1x1 zur Nacht, Budipin 10 mg 4x1, Dridase 1x1 zur Nacht, DOPS

100 4x1, Dogmatil 1x1, Astonin H 1x½, Gutron-Tropfen 4x15.

Frau GK. zeigte eine unterdurchschnittliche Leistung (vgl. Tab. 17), für sie mußte von

Anfang an eine kleinere Belastungsstufe als für die übrigen Probanden gewählt werden.

Frau GK.s Werte:

t0 t1 t2 t3 T4 t5 t6

LaktatPatient 14,253 11,608 15,363 16,814 12,545 13,998 12,120


PyruvatPatient 0,957 1,045 0,972 0,899 0,998 0,948 0,955

PyruvatKontroll

e

0,534 0,486 0,851 0,8 1,161 1,329 1,785

Tabelle 14: Laktat- u. Pyruvat in [mg/dl] für Patientin C8-GK u. Kontrollperson

Die Laktatwerte der Patientin liegen durchgängig über den auffällig niedrigen Werten der

Kontrollperson. Die Pyruvatruhewerte (t0) gleichen sich, während der Belastung (t1 bis t4)

steigen die Pyruvatwerte der Patientin jeweils unter dem Niveau der Kontrollwerte, bis sie

die Werte der Kontrollperson in der Erholungsphase (t5 und t6) leicht übersteigen.


02468

1012141618

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6


Abbildung 11: Laktat u. Pyruvat in [mg/dl] f. Patientin C8-GK u. Kontrollperson

3.2 Statistische Auswertung des gewonnenen Datenmaterials

3.2.1 Deskriptive Darstellung der Daten

Für Laktat und Pyruvat wird die zeitliche Entwicklung der Meßwert-Konzentrationen bei

Patienten und Kontrollpersonen zusammenfassend graphisch dargestellt:

[mg/dl]


Zeitpunkt der Messung

Lakt

atM

edia

n; 2

5%-,

75%

-Per

zent

ile; M

inim

um, M

axim

um

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

0

20

40

60

80

100

Ruhe 1 Min. 5 Min. 10 Min. 15 Min. EB 1 Min. EB 5 Min.

��Patienten��Kontrollen

Abbildung 12: Zeitliche Entwicklung der Laktatkonzentration. Dargestellt sind der Median (schwarzer bzw. weißer Punkt), 25%- bzw. 75%-Perzentile (karierte Kästchen) sowie Minimum und Maximum (Striche) der Laktatwerte.


Zeitpunkt der Messung

Pyru

vat

Med

ian;

25%

-, 75

%-P

erze

ntile

; Min

imum

, Max

imum

��

��

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��

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Ruhe 1 Min. 5 Min. 10 Min. 15 Min. EB 1 Min. EB 5 Min.

��Patienten��Kontrollen

[mg/dl]

Abbildung 13: Zeitliche Entwicklung der Pyruvatkonzentration. Dargestellt sind der Median (schwarzer bzw. weißer Punkt), 25%- bzw. 75%-Perzentile (karierte Kästchen) sowie Minimum und Maximum (Striche) der Laktatwerte.

3.2.2 Statistische Auswertung mittels t-Test

Wie zu Beginn dieses Kapitels ausgeführt, ist für die statistische Auswertung der

Vergleich der Ataxie-Patienten und der Kontrollpersonen hinsichtlich Laktat und Pyruvat

zum Zeitpunkt der Maximalbelastung (t4) in Bezug auf den Ruhewert (t0) bedeutsam. (Die

übrigen Meßwerte (t1, t2, t3, t5, t6) dienen der deskriptiven Verlaufsbeurteilung und sind

im Hinblick auf zukünftige Meßreihen aufgrund zu geringer zeitlicher Trennschärfe

anteilig vernachlässigbar.)

Das interessierende Unterschiedsmaß ist der Quotient der Meßwert-Konzentration zum

Zeitpunkt t4 geteilt durch die Meßwert-Konzentration zum Zeitpunkt t0. Da es sinnvoll ist,

relative Veränderungen zu betrachten, wird der t-Test für die logarithmierten Werte

gerechnet und zwar als Quotient log [t4/t0].


Variable (log t4 – log t0)

Mittelwert Patienten

Mittel-wert Kontroll-personen

t-Wert p Anzahl der Patienten bzw. der Kontroll-personen

Standard-abwei-chung Patienten

Standard-abwei-chung Kontroll- personen

Laktat 0,5236 0,533 - 0,06434 0,9493 je 11 0,3801 0,2971 Pyruvat 0,2901 0,2785 0,1407 0,8895 je 11 0,2536 0,1032

Tabelle 15: Vergleich der Patienten und Kontrollen hinsichtlich der Differenz der

logarithmierten Werte zum Zeitpunkt t4 und t0

Aus den vorliegenden Daten sind aufgrund des t–Tests keine Unterschiede zwischen den

Ataxie-Patienten und Kontrollpersonen für Laktat und Pyruvat abzuleiten, da p > 0,05 ist.

In beiden Gruppen liegt der Mittelwert der Differenzen der logarithmierten Werte des

Laktat bei etwa 0,52 (Patienten) bzw. etwa 0,53 (Kontrollpersonen). Für Pyruvat liegt der

Mittelwert der Differenzen der logarithmierten Werte zwischen 0,28 (Kontrollpersonen)

und 0,29 (Patienten).

Diskussion 46

4 Diskussion

1996 konnten Schöls und Mitarbeiter in einer systematischen Studie durch die

Untersuchung von Muskelbiopsien nachweisen, daß Störungen der mitochondrialen

Funktion ein häufig zu beobachtendes Phänomen bei Patienten mit degenerativer Ataxie

sind (Schöls u. Mitarb. 1996).

Ziel dieser Studie war daher, herauszufinden, ob der Fahrradbelastungstest ein mögliches

Screening-Verfahren zur Diagnosefindung und -sicherung bei Ataxie-Patienten ist. Dazu

müßte sich der mitochondriale Defekt im peripher-venösen Blut in Ruhe und/oder während

der Belastung einem Kontrollkollektiv gegenüber nachweisen lassen. Nach dem Vorbild

des von Zierz beschriebenen Fahrradbelastungstest wurden 11 Patienten mit degenerativer

Ataxie einer 15-minütigen Fahrradbelastung ausgesetzt und dabei Blutproben zu

verschiedenen Zeitpunkten vor, während und nach der Belastung gewonnen (Zierz u.

Mitarb. 1989).

Unter der Annahme, daß den degenerativen Ataxien ein Defekt der Atmungskette

zugrunde liegt und aufgrund der Erkenntnis, daß dieser Defekt sich nicht auf das zentrale

Nervensystem beschränkt, sondern sich auch in nichtneuronalen, „peripheren“ Geweben

wie Muskelgewebe nachweisen läßt, wurde peripher-venöses Blut von Ataxie-Patienten

untersucht. Sollte die Dysfunktion der Atmungskette also ein systemischer biochemischer

Defekt sein, müßte sich dieser auch im peripher-venösen Blut darstellen, welches ein im

klinischen Alltag leichter zu gewinnendes und mit geringerem Aufwand zu untersuchendes

Medium als Muskelgewebe darstellt.

Diskussion 47

4.1 Kommentierung der Ergebnisse

4.1.1 Laktat

Wie zu Beginn von Kapitel 3 angeführt, muß die Interpretation der Daten die Tatsache

berücksichtigen, daß die 11 Patienten des Gesamtkollektivs zwar alle Ataxie-Patienten

sind, im Endeffekt aber 6 verschiedene Diagnosen haben, die von der SCA 1, SCA 3, SCA

6 und autosomal dominant zerebellärer Ataxie (ADCA) über die idiopathische zerebelläre

Ataxie (IDCA) bis zur Multisystematrophie (MSA) reichen: Durch den Zerfall des

ursprünglich homogenen Patientenkollektivs mit der Diagnose „olivopontozerebelläre

Atrophie“ (OPCA) in die genannten Subgruppen ergibt sich das Problem der

Undurchführbarkeit statistischer Berechnungen innerhalb der Subgruppen. Die statistische

Auswertung des Gesamtkollektivs wiederum ist zu grob, da sie z. B. keine Unterschiede

zwischen erblichen und nichterblichen Ataxien macht. Zugunsten einer möglichst hohen

Fallzahl (n = 11) für die statistische Auswertung wurde dennoch eine Berechnung mit dem

Gesamtkollektiv aller Ataxie-Patienten durchgeführt.

Die statistisch-rechnerische Auswertung der Laktatwerte zum Zeitpunkt der

Maximalbelastung aller 11 Patienten und deren Kontrollpersonen mit dem t-Test ergibt

keinen signifikanten Unterschied (vgl. Tab. 15, Kapitel 3). Da die Patientengruppe klein

und inhomogen ist, bedarf das Ergebnis einer Überprüfung in einer größeren und

einheitlicheren Stichprobe.

Wie die deskriptive Auswertung der Daten (vgl. Abbildung 12, Kapitel 3) zeigt, liegen die

Patienten-Laktatmediane unter Belastung überwiegend über denen der Kontrollpersonen.

Ferner fällt bei der Betrachtung von Abbildung 12 auf, daß die Laktatspiegel der Patienten

und Kontrollpersonen zwar von einem fast identischen Ruhemedian ausgehen, sich aber

mit zunehmender Belastungsdauer zunehmend stärker voneinander unterscheiden. Der

größte Abstand zwischen den Laktatmedianen der 11 Patienten und Kontrollpersonen ist

zum Zeitpunkt t4, also zum Zeitpunkt der längsten Belastung (15. Belastungsminute),

erreicht.

Diskussion 48

Aufgrund sich kaum unterscheidender Ruhewerte erscheint es richtig, zu postulieren, daß

es nicht genügt, bei Verdacht auf eine mitochondriale Erkrankung lediglich die Ruhewerte

von Laktat (und Pyruvat) zu erfassen. Die Probanden müssen einer körperlichen Belastung

ausgesetzt werden, um einen Stoffwechseldefekt anhand des dann stark steigenden

Laktatspiegels diagnostizieren zu können. Diese Überlegung deckt sich mit den

Ergebnissen von Zierz, der unter Ruhebedingungen bei nur 63 %, aber unter Belastung auf

dem Fahrradergometer bei 83 % der von ihm untersuchten 30 Patienten mit

mitochondrialer Enzephalomyopathie eine Erhöhung des Laktatspiegels fand (Zierz u.

Mitarb. 1989). (Es stellt sich dabei die Frage, warum „nur“ bei 83 % und nicht bei allen

Patienten erhöhte Laktatspiegel gefunden wurden.)

Die unter Maximalbelastung höheren Laktatmediane der Patienten sind zumindest

auffällig. Sollte sich dieses Ergebnis in einer größeren Studie mit einheitlichen

Krankheitsbildern mit statistischer Signifikanz nachweisen lassen, könnte man schließen,

daß ein Zusammenhang zwischen mitochondrialer Störung und zerebellärer Degeneration

gegeben ist, der sich im peripher-venösen Blut unter körperlichen Belastung meßbar

nachweisen läßt. Dabei wäre auch interessant zu untersuchen, ob es innerhalb der Gruppe

der erblichen Ataxien sowie zwischen erblichen und nichterblichen Ataxien Unterschiede

hinsichtlich der Laktatwerte in Ruhe und unter Belastung gibt.

Vergleicht man beispielsweise die Grafiken einiger SCA-3-Patienten (C10-MR, C11-KR

und C4-GN: siehe Abbildungen 3 bis 5, Kapitel 3) sowie des Patienten C12-KSG mit einer

SCA-6 (Abbildung 6, Kapitel 3) mit der Grafik des SCA-1-Patienten C5-UL (Abbildung 1,

Kapitel 3), so fallen deutliche Unterschiede auf: Während die Laktatwerte des Patienten

C5-UL auf bzw. unter dem Niveau der Laktatwerte der Kontrollperson liegen, steigen die

Laktatwerte der anderen Patienten unter Belastung deutlich über das Niveau der jeweiligen

Kontrollperson. Da hier jedoch Einzelfälle untersucht werden, kann nicht auf das gesamte

Krankenkollektiv geschlossen werden.

Abbildung 2 zeigt dagegen, daß die Laktatwerte des Patienten C1-AK etwa gleich hoch

wie die der Kontrollperson sind.

Diskussion 49

Über die Ursache beinah gleicher Laktatwerte bei Patient und Kontrollperson kann man

spekulieren: Vielleicht hat Patient C1-AK eine besonders gute körperliche Kondition. Dies

wird zwar durch die im Fahrradbelastungstest gezeigte durchschnittliche Kilometerleistung

bestätigt; Herr AK. gab aber an, nicht regelmäßig Sport zu treiben.

Rauchen (vgl. Abschnitt 4.2) entfällt als mögliche Ursache, da sowohl Patient als auch

Kontrollperson angaben, 30 bis 40 Zigaretten pro Tag zu rauchen und z. B. Patient C10-

MR ebenfalls ca. 30 Zigaretten pro Tag rauchte.

Vielleicht ist die Mitochondriopathie des Patienten C1-AK auch noch nicht manifest,

sondern erst in ihren Anfängen begriffen. (Dem steht allerdings die bereits in 1990 erfolgte

klinische Manifestation bzw. Diagnosestellung der Ataxie entgegen). Man kann auch

vermuten, daß die Mitochondriopathie einem Schwelleneffekt unterliegt (Wallace 1988),

d. h. der verbleibende funktionsfähige Teil der Mitochondrien kompensiert den Ausfall der

defekten Mitochondrien.

Denkbar ist auch, daß Herr AK. eine Spontanmutation der mitochondrialen DNA hat, die

sich kompensatorisch auf einen möglichen Atmungskettendefekt ausgewirkt hat. Vielleicht

hat aber die Kontrollperson eine klinisch noch nicht manifeste Mitochondriopathie, die

sich anhand der Laktatspiegel in Ruhe und unter Belastung bereits zum

Untersuchungszeitpunkt vermuten lassen könnte.

Auch muß z. B. ein möglicher Leberschaden der Kontrollperson Berücksichtigung finden,

da durch den Cori-Zyklus ein Teil der Stoffwechsellast von der Muskulatur zur Leber

verlagert wird:

Im gesunden Organismus wird das in der aktiven Muskulatur glykolyse-bedingt anfallende

Pyruvat durch die Laktat-Dehydrogenase in Laktat umgewandelt, gelangt über die

Blutbahn zur Leber, wo es abermals durch die Laktat-Dehydrogenase in Pyruvat

umgewandelt wird. Aus Pyruvat entsteht dann im Rahmen der hepatischen

Gluconeogenese Glukose, welches von der kontrahierenden Muskulatur utilisiert werden

kann. Dieser Zyklus ist in Form des erhöhten Laktatspiegels im Blut nachvollziehbar, da

aufgrund des hohen NADH/NAD+-Verhältnisses im tätigen Muskel vor allem Laktat

entsteht. Ein Leberschaden oder auch ein Defekt der verschiedenen Laktat-

Dehydrogenase-Typen der jeweiligen Gewebe könnte hier also zu Veränderungen führen.

Diskussion 50

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß ein nichtpathologisches Ergebnis beim

Fahrradbelastungstest eine Mitochondriopathie nicht mit Sicherheit ausschließen kann, und

daß die geäußerten hypothetischen Überlegungen der Überprüfung in Studien mit größeren

Fallzahlen bedürfen.

Die eigenen Ergebnisse zeigen, daß die körperliche Belastung der Probanden in jedem Fall

lang genug gewählt werden muß, um eine mögliche vorhandene Mitochondriopathie zu

bestätigen, da die Laktatspiegel nicht unmittelbar nach Beginn der körperlichen Belastung,

sondern erst mit einer Latenz von 10 bzw. 15 Minuten Fahrradbelastung steigen. (Es stellt

sich die Frage, ob eine längere Belastungsdauer, z. B. 20 oder 25 Minuten ein deutlicheres

Ergebnis zur Folge hätte.) Die Forderung nach einer möglichst langen körperlichen

Belastung und somit möglichst aussagekräftigen laborchemischen Ergebnissen kollidiert

allerdings häufig mit dem Leistungsvermögen und Trainingszustand der Patienten: Gerade

für ältere Patientinnen und Patienten sowie Versuchspersonen in fortgeschrittenen

Krankheitsstadien erscheint der Fahrradbelastungstest ungeeignet.

Als Alternative scheint sich hier eine Laufbandergometrie auf der Grundlage der all-

täglichen Ausdauerbelastung des Gehens anzubieten (Schmidt u. Mitarb. 1997). Bei

nominell gleicher Belastung wie bei der Fahrradergometrie kommt es bei der Lauf-

bandergometrie nicht nur zu einer weniger starken Belastung des M. rectus femoris mit

entsprechend geringeren Ermüdungserscheinungen sondern auch zu schwächeren Blut-

druckanstiegen und geringerem myokardialen Sauerstoffverbrauch (Zervazi 1987, Schmidt

u. Mitarb. 1997). Bei Ataxiepatienten, die meist ein unsicheres Gangbild - manchmal

verbunden mit einer Fallneigung - haben, erscheint die Laufbandbelastung verglichen mit

der Fahrradbelastung allerdings als wenig zumutbar: Bei der Fahr-radbelastung ist

aufgrund des sitzend oder halbliegend ausgeübten Radfahrens und der Stützmöglichkeit

der Arme auf dem Lenker bzw. neben dem Körper weniger Balance nötig als bei der Lauf-

bandbelastung. Auch unter praktischen Gesichtspunkten erscheint der Fahr-

radbelastungstest günstiger: Sämtliche am Arm durchgeführten diagnostischen

Maßnahmen wie Blutentnahmen und Blutdruck- oder Pulsmessungen sind an ruhig

Diskussion 51

gehaltenen Armen (Fixation am Lenker bzw. auf der Liegefläche) einfacher

durchzuführen.

Da die Ataxie-Patienten zum Teil ältere Patienten mit entsprechend schlechtem

Trainingszustand und schweren Begleiterkrankungen sind, erscheint eine Belastung von

maximal 15 Minuten als empfehlenswert (vgl. z. B. die Fallbeschreibung der Patientin C8-

GK, Abschnitt 3.1.11). Eine 15 Minuten überschreitende Belastungsdauer ist aufgrund

kardiopulmonaler Risiken nur noch unter EKG-Kontrolle und intensiver ärztlicher

Beobachtung anzuraten. Mit längerer Belastungsdauer dürfte sich also nicht nur der

diagnostische Aufwand, sondern auch die Zahl der Komplikationen und die Zahl der

Versuchsabbrüche aufgrund von muskulärer Erschöpfung multiplizieren. Schließlich

gehen die bisher publizierten Arbeiten ebenfalls von einer 15-minütiger Belastung aus, so

daß bei Wahl dieser Belastungsdauer eine optimale Vergleichbarkeit gegeben ist (Zierz u.

Mitarb. 1989, Schmidt u. Mitarb. 1997)

4.1.2 Pyruvat

Die Auswertung der Pyruvat-Blutwerte aller 11 Ataxie-Patienten ergibt, bezogen auf den

auf den Ruhewert und den Meßwert zum Zeitpunkt der Maximalbelastung, keinen

statistisch signifikanten Unterschied bei der Berechnung mit dem t-Test. Die

Pyruvatmediane des Gesamtkollektivs aller 11 Patienten und der entsprechenden

Kontrollpersonen haben weitgehend die gleiche Größe (vgl. Abbildung 13, Kapitel 3).

Die - sich zumindest weniger als die Laktatspiegel unterscheidenden - Pyruvatspiegel

lassen sich durch die Aktivität der zytosolischen Laktat-Dehydrogenase erklären, die das

anfallende Pyruvat in Laktat umwandelt. Wie in der Einleitung erörtert, ist das Verhältnis

von Laktat und Pyruvat von der NADH bzw. NAD+-Konzentration abhängig und führt zu

einer Verschiebung zugunsten des Laktats.

Die Überlegung, daß die Laktatspiegel wesentlich aussagekräftiger als die Pyruvatspiegel

sind, deckt sich mit den von Zierz gemachten Angaben: So war der Pyruvatspiegel bei der

Untersuchung des venösen Blutes von 30 Patienten mit mitochondrialen

Enzephalomyopathien in Ruhe bei nur 14 (47 %) und unter Belastung bei nur 11 (37 %)

der Patienten erhöht (Zierz u. Mitarb. 1989).

Diskussion 52

Der Gipfel der Pyruvat-Blutspiegel liegt bei den meisten der Patienten (vgl. Abbildungen 1

bis 11, Kapitel 3) am Ende des Beobachtungszeitraumes. Für zukünftige

Untersuchungsreihen empfiehlt sich (auch im Hinblick auf die Laktatwerte) eine weitere

Blutentnahme etwa 10 Minuten nach Ende der Belastung; fakultativ könnte dafür die

Blutentnahme zum Zeitpunkt t5 (1 Minute nach Ende der Belastung) aufgrund eher

geringer Aussagekraft und fehlender Trennschärfe im Vergleich zum Laborwert t4 (15.

und letzte Belastungsminute) entfallen.

4.1.3 Laktat-Pyruvat-Quotient

Aus den gemessenen Werten für Laktat und Pyruvat kann man den Laktat-Pyruvat-

Quotienten berechnen. Da die Werte für Pyruvat der Patienten mit denen der Kontrollen

auffallend identisch sind, erscheint die Berechnung eines Quotienten mit Pyruvat als

Nennergröße überflüssig.

Während Zierz und Mitarbeiter bei einer etwa vergleichbaren Anzahl von Patienten

erhöhte Laktatspiegel bzw. Laktat-Pyruvat-Quotienten fanden (83 % bzw. 80 %), bewerten

Jackson und Mitarbeiter den Laktat-Pyruvat-Quotienten im Vergleich mit Blut-

Lakatwerten als weniger aussagekräftig (Zierz u. Mitarb. 1989, Jackson u. Mitarb. 1995).

Insgesamt dürften die Unterschiede zwischen Laktatwerten und Laktat-Pyruvat-Quotienten

wenig ausgeprägt sein. Angesichts der allgemein defizitären Finanzlage erscheint es nicht

notwendig, neben Laktat auch noch Pyruvat laborchemisch zu bestimmen, um dann einen

Quotienten zu berechnen, wo bereits der Laktatwert und sein Verhalten unter Belastung

ausreichend Interpretationsansatz bieten.

4.2 Diskussion der Ergebnisse

Unter körperlicher Belastung liegen die Laktatmediane der Ataxie-Patienten zwar

überwiegend über denen der Kontrollpersonen, jedoch ergibt sich in der statistischen

Berechnung kein signifikanter Unterschied. Somit ist das Ergebnis des Fahrrad-

belastungstests in diesem Fall nicht pathologisch. Vor dem Hintergrund der von Schöls

beschriebenen Tatsache, daß Störungen der mitochondrialen Funktion häufig bei Ataxie-

Patienten zu beobachten sind (Schöls u. Mitarb. 1996), können die tendenziell erhöhten

Diskussion 53

Laktatspiegel des untersuchten inhomogenen Patientenkollektivs möglicherweise als

Hinweis auf eine mitochondriale Dysfunktion aufgefaßt werden:

Eine zu vermutende Ursache einer verminderten mitochondrialen Oxidationsfähigkeit ist

die Abhängigkeit der mitochondrialen Enzymkapazität vom individuellen

Trainingszustand (Hollmann u. Mitarb. 1990). Störungen der aeroben Enzymleistung

finden sich z. B. bei Patienten mit nichtmitochondrialen Myopathien bzw. starker

muskulärer Inaktivitätsatrophie (Schmidt u. Mitarb. 1997).

Zwar ließen sich bei den 11 untersuchten Patienten Unterschiede im Trainingszustand

feststellen - nennenswert vor allem die Konditionsschwäche der beiden Patientinnen C4-

GN und C8-GK - es war jedoch bei keinem der 11 untersuchten Patienten eine Myopathie

oder eine höhergradige Muskelatrophie objektivierbar. Um die Unterschiede hinsichtlich

des Trainingszustandes für die Auswertung zu minimieren, wurden den Patienten ungefähr

leistungsentsprechende Kontrollpersonen zugeordnet, wie die nachfolgende Tabelle

verdeutlicht. Es ist jeweils die Kilometerleistung, die während der 15 Minuten

Fahrradbelastung erbracht wurde, angegeben:

Patient C5-UL 5,0 km Kontrollperson 4,7 km

Patient C1-AK 6,2 km Kontrollperson 7,0 km

Patientin C4-GN 3,8 km Kontrollperson 4,8 km

Patient C10-MR 7,4 km Kontrollperson 6,9 km

Patient C11-KR 5,9 km Kontrollperson 5,9 km

Patient C12-KSG 6,8 km Kontrollperson 7,0 km

Patient C6-GH 4,0 km Kontrollperson 6,4 km

Patient C7-KSR 5,1 km Kontrollperson 6,3 km

Patient C2-HK 5,7 km Kontrollperson 6,0 km

Patientin C8-GK 3,7 km Kontrollperson 5,5 km

Patient C9-SW 7,0 km Kontrollperson 6,4 km

Tabelle 16: Kilometerleistung der Probanden

Diskussion 54

Wie zu Beginn dieses Kapitels erwähnt, zeigte Schöls 1996 an Muskelbiopsien bei

insgesamt 22 von 61 Patienten mit degenerativer Ataxie mitochondriale Defekte, die

insbesondere den Komplex I der Atmungskette betrafen. Bei 31 % der untersuchten

Friedreich-Patienten und bei 47 % der Patienten mit autosomal dominant vererbter Ataxie

sowie bei 50 % der Patienten mit idiopathisch sporadisch zerebellärer Ataxie wurden

mitochondriale Enzymdefekte festgestellt (Schöls u. Mitarb. 1996).

Inzwischen konnte gesichert werden, daß die Friedreich-Ataxie eine mitochondriale

Krankheit auf genetischer Basis ist, bei der das Fehlen des vom Friedreich-Gen kodierten

Frataxins durch Eisenanhäufung in den Mitochondrien zu einer Störung der Atmungskette

führt (vgl. Kap. 1). Ein mit einer entsprechend großen Anzahl von Friedreich-Patienten

durchgeführter Fahrradbelastungstest könnte Hinweise für die Sensitivität des

Fahrradbelastungstest bei neurodegenerativen Mitochondriopathien geben. Die Friedreich-

Ataxie könnte gewissermaßen als „Musterkrankheit“ dienen. So bietet sich z. B. auch ein

Vergleich der Laktat- und Pyruvatspiegel von Friedreich-Patienten mit den Laktat- und

Pyruvatspiegeln der Patienten mit autosomal dominant vererbten Ataxien an.

Das pathogenetische Modell der Friedreich-Ataxie könnte auch für die spinozerebellären

Ataxien zutreffen: Ein durch repetitive CAG-Sequenzen erweitertes Gen kodiert

möglicherweise ein verändertes Protein, welches (ähnlich wie das Frataxin bei der

Friedreich-Ataxie) negativen Einfluß auf die mitochondriale Oxidationsfähigkeit ausübt.

Jüngere Veröffentlichungen stellen allerdings die Rolle nukleärer Einschlußkörperchen als

Auslöser oder Folge der Neurodegeneration in den Vordergrund (Übersicht von Riess u.

Mitarb. 2001). Die Rolle der von den SCA-Genen verändert kodierten Proteine in der

Pathogenese der Ataxien ist insgesamt noch weitgehend unklar.

Neben den Veränderungen in der nukleären DNA sind Veränderungen in der

mitochondrialen DNA (mtDNA) eine weitere mögliche Erklärung für die vermutete

Dysfunktion der oxidativen Phosphorylierung der Ataxie-Patienten: Die Atmungskette

steht am Kreuzungspunkt zweier verschiedenartiger genetischer Systeme (Zeviani u.

Mitarb. 1998), dem nukleären Genom, das den Mendelschen Vererbungsgesetzen folgt und

Diskussion 55

dem mitochondrialen Genom, das maternal vererbt wird. Trotz ihrer Komplexität und

genetischen Besonderheiten, auf die noch eingegangen wird, ist die mtDNA bei der

Synthese von Proteinen und bei der Vervielfältigung ihrer Erbinformation von der

nukleären DNA direkt und indirekt abhängig: Ein großer Teil der mitochondrialen Enzyme

wird vom Zellkern kodiert, an zytosolischen Ribosomen kodiert und in die Mitochondrien

transportiert. Zudem benötigen die Mitochondrien für die Replikation, Transkription und

Translation Faktoren, die von der nukleären DNA kodiert werden (Übersicht von Clayton

1991). Die Abhängigkeit der Funktionsfähigkeit der Mitochondrien (und damit der

Atmungskette) von nukleärer und mitochondrialer DNA könnte eine Brücke zwischen

repititiven CAG-Sequenzen in der nukleären DNA und Störungen der mitochondrialen

Funktion sein. Die durch die verlängerten Trinukleotidsequenzen verändert kodierten

Proteine könnten die Atmungskette direkt oder auf dem Umweg über das mitochondriale

Genom in ihrer Funktion beeinträchtigen.

Das mitochondriale Genom ist durch eine Reihe genetischer Besonderheiten

gekennzeichnet, wie nachfolgend kurz erläutert:

Die ausschließlich maternal vererbte ringförmige mitochondriale DNA kodiert für 13

Strukturproteine der Atmungskette sowie entsprechende Transfer-Ribonukleinsäure

(tRNA) und ribosomale Ribonukleinsäure (rRNA).

Menschliche Zellen enthalten viele hundert Mitochondrien, welche bei einer Zellteilung

nach dem Zufallsprinzip auf die neu entstehenden Zellen verteilt werden. Aufgrund der

hohen Mutationsrate der mtDNA kann es vorkommen, daß neben der ursprünglichen

mtDNA auch mutante mtDNA in die Tochterzellen übertragen wird. Das Vorhandensein

zweier verschiedener Kopien derselben mitochondrialen Gene in derselben Zelle oder

demselben Gewebe wird als Heteroplasmie bezeichnet. Die als mitotische Segregation

bezeichnete Tendenz der Trennung der 2 verschiedenen mitochondrialen Genome bewirkt

mitunter, daß schließlich zwei Zellreihen vorliegen, von denen jede Mitochondrien nur

einen Typs enthält. Entsprechend kann der eigentlich maternale Verbungsmodus

mitochondrialer Krankheiten als sporadisch erscheinen (nach Parker 1989).

Die mtDNA ist durch eine hohe Rate von Spontanmutationen und mangelnde

Reparaturmechanismen gekennzeichnet. In der Akkumulation dieser Mutationen mit

Diskussion 56

zunehmendem Alter (DiMauro u. Mitarb. 1993) und der damit verbundenen Abnahme der

mitochondrialen Enzymkapazität wird eine mögliche Ursache für altersabhängige

neurodegenerative Krankheiten gesehen (Schulz u. Mitarb. 1994).

Störungen der mitochondrialen Genetik wie häufige Spontanmutationen und fehlende

Reparaturmechanismen (zumal im Zusammenhang mit Heteroplasmie und mitotischer

Segregation) können sicher krankheitsverursachend im Rahmen von Neurodegeneration

sein, stellen aber im Fall der erblichen Ataxien, insbesondere im Fall der autosomal

dominant zerebellären Ataxien wahrscheinlich keine primäre Krankheitsursache dar: Die

hier untersuchten ADCA-Patienten haben z. T. eindeutige Familienanamnesen (siehe

Kapitel 3), d. h. ihre Erkrankungen treten nicht sporadisch bzw. gemäß maternalem

Vererbungsmuster auf. (Anders verhält es sich bei den Patienten mit nichterblichen

Ataxien, wo Störungen des mitochondrialen Erbgutes primär krankheitsverursachend sein

könnten.)

Es ist daher nicht davon auszugehen, daß eine mögliche Ursache für die mitochondriale

Dysfunktion der hier untersuchten Ataxie-Patienten ausschließlich im Bereich des

mitochondrialen Genoms liegt. Vielmehr ist - ähnlich wie bei der Friedreich-Ataxie - eine

Störung im Bereich des nukleären Genoms mit entsprechendem Einfluß auf die

mitochondriale Funktion zu vermuten. Mitochondriale Mutationen treten im übrigen auch

im Zusammenhang mit physiologischem Altern auf und sind für sich genommen nicht

beweisend für einen neurodegenerativen Prozess (Kadenbach 1995).

Der Einfluß des Rauchens auf die mitochondriale Leistungsfähigkeit ist eine weitere

potentielle Ursache für pathologische Laktat- und Pyruvatspiegel: An Thrombozyten von

Rauchern stellten Smith und Mitarbeiter eine 24%-ige Abnahme der Komplex-I-Aktivität

fest (Smith u. Mitarb. 1993).

Eine eindeutige Aussage über den generellen Einfluß des Rauchens läßt sich aufgrund der

Heterogenität des untersuchten Kollektivs jedoch nicht treffen: Es waren nicht nur 6 der

Patienten ehemals aktive oder jetzt aktive Raucher oder Gelegenheitsraucher, sondern auch

5 der Kontrollpersonen ehemals aktive oder jetzt aktive Raucher oder Gelegenheitsraucher.

(Der Einfluß des eventuellen Passivrauchens aller Probanden bleibt dabei unbetrachtet.) Es

Diskussion 57

ist jedoch anzunehmen, daß Rauchen die mitochondriale Funktion einzelner hier

untersuchter Probanden negativ beeinflußt und damit zu einer Erhöhung der Laktatspiegel

geführt hat.

Insgesamt betrachtet, stellt der Fahrradbelastungstest einen gering invasiven Suchtest zur

Klärung des Verdachts einer Mitochondriopathie dar. Trotz der vermuteten 75 bis 80%-

igen Sensitivität des Fahrradbelastungstest (Schmidt u. Mitarb. 1997) gibt nur die

histologisch-histochemische, immunhistologische und biochemische Aufarbeitung einer

Muskelbiopsie abschließende diagnostische Sicherheit (Reichmann u. Mitarb. 1988/1):

Zwar ist die Muskelbiopsie (verglichen mit dem Fahrradbelastungstest) ein invasives

Verfahren, die Untersuchung von Muskelbiopsien bleibt aber bei der Klärung von

Mitochondriopathien gleichsam der diagnostische „Goldstandard“.

Im Rahmen von Therapiestrategien steht dem Fahrradbelastungstest möglicherweise eine

Renaissance bevor: Aufgrund der jüngsten Erkenntnis, daß die Friedreich-Ataxie eine vom

nukleären Genom kodierte Mitochondriopathie ist, kann der Fahrradbelastungstest zur

Verlaufsbeurteilung von Therapieansätzen bei dieser Erkrankung dienen. Die Wirksamkeit

des Einsatzes von Antioxidantien, die Gabe von Coenzym Q10 und die Gabe von Carnitin

zur Förderung alternativer Wege der mitochondrialen Energiegewinnung (Schöls u.

Mitarb. 1999) oder die Verabreichung von Chelatoren (Wong u. Mitarb. 1999) dürfte sich

mittels des Fahrradbelastungstests laborchemisch überprüfen lassen.

Trotz in der deskriptiven Auswertung auffallender leichter Erhöhung der Laktatwerte der

untersuchten 11 Ataxie-Patienten konnte in der Gesamtschau der gewonnenen

Erkenntnisse hinsichtlich der Frage, ob tatsächlich eine mitochondriale Dysfunktion

vorliegt, und ob es sich hierbei um ein primäres oder sekundäres Phänomen handelt, keine

eindeutige Klarheit erzielt werden: Möglicherweise lassen sich eindeutig pathologische

Laktatspiegel im peripher-venösen Blut bei einem einheitlicheren und größeren

Patientenkollektiv als Ausdruck einer mitochondrialen Störung finden.

Zusammenfassung 58

5 Zusammenfassung

Nachdem Schöls und Mitarbeiter in einer systematischen Studie an Muskelgewebe

nachweisen konnten, daß Defekte der Atmungskette bei Patienten mit degenerativer Ataxie

ein häufiges Phänomen sind (Schöls u. Mitarb. 1996), wurden 11 Ataxie-Patienten mit dem

von Zierz und Mitarbeitern beschriebenen Fahrradbelastungstest untersucht (Zierz u.

Mitarb. 1989). Dazu wurden 7 Proben peripher-venösen Blutes vor, während und nach

einer Fahrradbelastung entnommen, um laborchemisch Laktat und Pyruvat als mögliche

periphere Indikatoren einer Mitochondriopathie bei Patienten mit degenerativer Ataxie

messen zu können.

Die untersuchten Patienten hatten ein Durchschnittsalter von 53,4 Jahren und teilten sich in

9 männliche und 2 weibliche Patienten auf, wobei die Diagnosen sowohl die

spinozerebelläre Ataxie (SCA) vom Typ 1, 3 und 6 als auch weitere autosomal dominant

zerebelläre Ataxien mit SCA-Mutationsausschluß sowie die idiopathisch sporadisch

zerebelläre Ataxie umfaßten. 1 Patientin hatte eine Multisystematrophie. Die

Kontrollpersonen hatten ein Durchschnittsalter von 54,9 Jahren.

Die deskriptive Auswertung zeigte zum Zeitpunkt der Maximalbelastung einen leicht

erhöhten Laktatmedian des Gesamtkollektivs der Patienten im Vergleich zum Median der

Kontrollpersonen. Trotz der Heterogenität des Patientenkollektivs hinsichtlich der Ataxie-

Diagnosen wurden die Laktatwerte aller Patienten zum Zeitpunkt der Maximalbelastung in

Relation zum Ruhewert mit denen der alters- und geschlechtsentsprechenden

Kontrollpersonen mit dem t-Test statistisch verglichen. Es konnte kein signifikanter

Unterschied festgestellt werden. Die Berechnung des Signifikanzniveaus des

Pyruvatspiegels zum Zeitpunkt der Maximalbelastung ergab in Bezug auf den Ruhewert

ebenfalls keine Signfikanz. Die deskriptive Auswertung der Pyruvatwerte zeigte nur

geringe Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollpersonen, so daß die Aussagekraft

der Pyruvatspiegel hinsichtlich der Klärung einer Mitochondriopathie vernachlässigbar

erscheint.

Zusammenfassung 59

Da sich die Ruhe-Laktatmediane von Patienten und Kontrollen kaum unterscheiden, ist

anscheinend eine ausreichend lang andauernde körperliche Belastung mit entsprechend

zunehmenden Laktatspiegeln notwendig, um eine potentielle Mitochondriopathie abklären

zu können. Für Ataxie-Patienten erscheint aufgrund etwaiger Gangstörungen eine

Fahrradergometrie geeigneter als eine Laufbandergometrie. Lassen sich bei einem

größeren und einheitlicheren Patientenkollektiv pathologische Laktatspiegel finden, muß

eine mitochondriale Störung bei Ataxie-Patienten grundsätzlich vermutet werden.

Nach der jüngsten Entdeckung, daß die Friedreich-Ataxie eine vom nukleären Genom

kodierte mitochondriale Erkrankung ist, dürfte dem Fahrradbelastungstest als gering

invasive Untersuchungsmethode im Vergleich zum „Goldstandard“ Muskelbiopsie neue

Bedeutung zukommen: Einerseits kann die Friedreich-Ataxie als „Musterkrankheit“ für die

degenerativen Ataxien und andere neurodegenerative Erkrankungen dienen. Andererseits

könnten mittels des Fahrradbelastungstests mögliche Therapieansätze des M. Friedreich

mit Coenzym Q10, Vitamin C, Carnitin oder Chelatoren hinsichtlich ihrer Wirksamkeit

besser beurteilt werden.

Literaturverzeichnis 60

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DANKSAGUNG

Ohne die engagierte Mitarbeit zahlreicher Mitarbeiter der Ruhr-Universität Bochum hätte

diese Arbeit nicht erstellt, überarbeitet und eingereicht werden können. Herzlichen Dank

allen, die mitgeholfen haben.

Mein Dank geht insbesondere an Herrn Prof. Dr. W. Kuhn, der das Thema bereitgestellt

hat und die Arbeit routiniert begleitet hat. Namentlich danken möchte ich auch Herrn PD

Dr. L. Schöls, der für meine Fragen immer ein offenes Ohr hatte.

Meiner Frau Stefanie danke ich für ihre liebevolle Unterstützung, fachlich kompetente

Ratschläge und große Hilfe bei der kritischen Revision des Textes.

Außerdem möchte ich

den Patienten und Probanden für ihre Aufgeschlossenheit und Mitarbeit,

den MTAs des Liquorlabors für zahlreiche Hilfen und Tips,

Thorsten Schulte für seine kritischen Meinungsäußerungen,

Ralf Wegener für EDV-Unterstützung,

Inge und Hans Weiberg für die Leihgabe des Kettler-Heimtrainers,

Eltern und Schwiegereltern für emotionalen Beistand,

dem Pflegepersonal des St.-Josef-Hospitals,

dem ärztlichen Personal der Neurologischen und Orthopädischen Klinik sowie

dem Personal der Neurologischen Ambulanz danken.

LEBENSLAUF

Personalien Name und Vorname: Jochen B. Müller Geburtsdatum: 20.11.1972 Geburtsort: Gronau in Westfalen Nationalität: deutsch Familienstand: verheiratet, 2 Kinder Konfession: römisch-katholisch Eltern: Wolfgang Müller, Diplom-Volkswirt Gisela Müller, M. A. Schule, Studium und beruflicher Werdegang 1978-1982 Pestalozzi-Grundschule, Ahaus 1982-1991 Alexander-Hegius-Gymnasium, Ahaus 01.07.1991 Eintritt in die Deutsche Marine als Marinesänitätsoffizieranwärter, bis 01.09.1992 militärische Grundausbildung und Seekadettenlehrgang an der

Marineschule Mürwik, seemännische Grundausbildung auf SSS „Gorch Fock“, Flottenpraktikum auf FGS „Augsburg“,

Offizierlehrgang an der Sanitätsakademie der Bundeswehr, militärfachlicher Lehrgang an der Marineversorgungsschule, Pflegepraktikum im Bundeswehrkrankenhaus Hamm

10.09.92 Immatrikulation für das Studium der Humanmedizin an der Ruhr-Unversität Bochum

09.09.1994 Ärztliche Vorprüfung 29.08.1995 1. Abschnitt der ärztlichen Prüfung 10.09.1997 2. Abschnitt der ärztlichen Prüfung 14.10.1997 Beginn des Praktischen Jahres im Marienhospital Herne,

Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum mit Wahlfach Orthopädie (St.-Josef-Hospital Bochum, Universitätsklinik)

17.11.1998 3. Abschnitt der ärztlichen Prüfung 30.11.1998 Erlangung der Erlaubnis zur vorübergehenden Ausübung des

ärztlichen Berufes 01.12.1998 Beginn der Tätigkeit als Arzt im Praktikum im

Bundeswehrkrankenhaus Hamm (Chefarzt: Dr. med. V. Gedicke) 28.12.2000 Erlangung der Vollapprobation; Ernennung zum Stabsarzt 01.09.2001 Beginn der Tätigkeit als Weiterbildungsassistent (Fachrichtung

Allgemeinmedizin) in der Praxis Dr. med. H. Reineke, Soest

Anlage: Arbeitsanweisung „Lactat für die Sportmedizin“ und Arbeitsanweisung „Pyruvat“

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Laktat- und Pyruvatspiegel bei Patienten mit degenerativer ... · Einleitung und Fragestellung 1 1 Einleitung und Fragestellung 1.1 Einteilung und Symptomatik der degenerativen Ataxien