Tuesday 27. March 2018

New diagnostic approach for meningoencephalitis by biomarkers

[Translate to English:] Dr. Kurt-Wolfram Sühs und PD Dr. Frank Pessler

Unser Gehirn ist ein Hochsicherheitstrakt, das mit der Blut-Hirn-Schranke eine sehr effektive Barriere gegen Schadstoffe und Krankheitserreger errichtet hat. Trotzdem kann diese überwunden werden: Beispielsweise vom  Varizella zoster Virus (VZV),  dem Erreger der Windpocken. Auch Herpes simplex Viren, bekannt von den Lippenbläschen, Enteroviren oder einige Bakterienarten wie Meningokokken und Streptokokken können bis in das Gehirn vordringen und dort Entzündungen der Hirnhaut oder des Gehirns auslösen. Wissenschaftler des TWINCORE konnten nun zeigen, dass Infektionen mit dem Varizelle zoster Virus von einem ganz charakteristischen Spektrum an Stoffwechselprodukten im Hirnwasser begleitet werden, durch das sich VZV Infektionen von vergleichsweise harmlosen Enteroviren zuverlässig unterscheiden lassen. Die Forscher der Arbeitsgruppe Biomarker für Infektionskrankheiten veröffentlichten ihre Ergebnisse kürzlich im Journal of Neuroinflammation und legten damit den Grundstein für einen neuen, schnelleren diagnostischen Ansatz bei Meningoenzephalitis.

Das Problem bei Infektionen des Gehirns: Die Symptome, die die unterschiedlichen Erreger im Gehirn oder der Hirnrinde auslösen sind sehr ähnlich – so ähnlich, dass Ärzte nicht ohne weiteres unterscheiden können, welcher Erreger für die Infektion verantwortlich ist. Handelt es sich um Enteroviren, so genannte Sommerviren, die starke Kopfschmerzen und hohes Fieber auslösen, aber wieder abklingen, ohne langfristige Schäden am Gehirn zu verursachen? Sind Varizella zoster oder andere Viren die Auslöser, die starke Zellschäden hervorrufen und häufig zum Tod führen? Oder liegt eine bakterielle Infektion vor, die mit Antibiotika behandelt werden kann? „Die diagnostischen Methoden, mit denen die Medizin zwischen den unterschiedlichen Auslösern einer Meningoenzephalitis differenzieren kann, sind derzeit entweder unzuverlässig oder sehr langwierig“, sagt PD Dr. Frank Pessler, Leiter der Arbeitsgruppe Biomarker für Infektionskrankheiten am TWINCORE. „Die Therapien sind jedoch grundsätzlich verschieden und es muss schnell gehandelt werden. Das hat häufig eine Überbehandlung zur Folge, weil die Ärzte nicht wissen können, wie die Krankheit verlaufen wird und lieber auf ‚Nummer Sicher‘ gehen.“

Im Fokus der TWINCORE Forscher liegt das Varizella zoster Virus. Das Virus zieht sich nach einer überstandenen Windpockenerkrankung in die neuronalen Ganglien zurück, bricht bei etwa einem Viertel der Infizierten später erneut aus und verteilt sich dann entlang des Nervensystems. Das Risiko, dass die Viren reaktiviert werden, steigt mit dem Alter oder wenn das Immunsystem geschwächt ist. „Die Windpocken kommen also im Alter als Gürtelrose wieder oder befallen die Ganglien, die ins Gehirn führen“, sagt Dr. Kurt-Wolfram Sühs, Oberarzt an der Klinik für Neurologie der MHH. Frank Pesslers Team und er haben Proben von Patienten bearbeitet, bei denen die Diagnose VSV Reaktivierung fest stand. Sie haben die Hirnflüssigkeit von Erkrankten mit Gürtelrose, mit Störungen der Hirnnerven und mit Meningoenzephalitis  auf charakteristische Stoffwechselprodukte untersucht. „Wir haben gesehen, dass bereits bei einer Gürtelrose das Nervenwasser charakteristisch verändert ist und es verändert sich mit steigendem Schweregrad der Infektion weiter“, sagt Kurt-Wolfram Sühs. Durch fast 90 Stoffwechselprodukte unterscheiden sich die unterschiedlichen Stadien der VSV Reaktivierung in der Hirnflüssigkeit. Bei einer Infektion mit Enteroviren – den vergleichsweise harmlosen Sommerviren – ist keine solche Veränderung zu beobachten. „Damit haben wir spezifische Biomarker für den Nachweis einer VSV Enzephalitis“, sagt Frank Pessler. „Nun müssen wir, um ein echtes diagnostisches Werkzeug zu erhalten, das Biomarkerspektrum mit dem von anderen Viren und Bakterien vergleichen. Und wir wollen die Biomarker quantifizieren: lässt sich von der Konzentration der Biomarker in der Gehirnflüssigkeit auf die Schwere der Schäden in den Nerven schließen?“

Kontakt:

PD Dr. Frank Pessler, frank.pessler(at)twincore.de
Tel: +49 (0)511 220027-167

Publikation:

Kuhn M, Suhs KW, Akmatov MK, Klawonn F, Wang J, Skripuletz T, Kaever V, Stangel M, Pessler F (2018) Mass-spectrometric profiling of cerebrospinal fluid reveals metabolite biomarkers for CNS involvement in varicella zoster virus reactivation. J Neuroinflammation 15(1): 20.