DE19632671A1

DE19632671A1 - Verfahren zur Diagnostik der Alzheimer-Krankheit

Info

Publication number: DE19632671A1
Application number: DE1996132671
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Hartwig; Joerg Prof Dr Med Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-02-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnostik der Alzheimer-Krankheit. Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Medizin und die pharmazeutische Industrie.

Die Alzheimer-Erkrankung ist die häufigste Form des senilen Schwachsinns, sie führt über beginnende Verschlechterungen der mentalen Funktionen und eine pathologische Persönlichkeits veränderung kontinuierlich zu einem Abbau der Gesamtpersön lichkeit mit erheblicher Einbuße der Lebensqualität, Pflege- und Betreuungsbedürftigkeit und schließlich nach 6-8 Jahren nach Erkennung der Erkrankung zum Tode.

Die Häufigkeit der Krankheit zeigt deutlich steigende Tendenz und läßt eine erhebliche Zunahme der Betreuungskosten erwarten. Statistische Erhebungen zeigen, daß 5% der über 70jährigen und 20% der über 80 jährigen von dieser Krankheit befallen werden. Exakte, wissenschaftlich begründete bzw. beweisende Zahlen über Erkrankungshäufigkeit und Pflege- bzw. Betreuungsaufwendungen liegen nur unvollständig vor, so daß von einer noch höheren Krankheitsrate ausgegangen werden kann. In den USA gibt es derzeit ca. 4 Millionen erfaßte Alzheimer-Fälle, eine Verdreifachung dieser Anzahl bis zum Jahr 2050 wird vorhergesagt, da sich die Lebenserwartung weiter steigern wird. Die finanzielle Gesamtbelastung infolge notwendiger Betreuungs- und Pflegekosten sowie Bereitstellung von Hilfsmitteln wird in den USA im Jahre 1994 mit 80-100 Milliarden Dollar angegeben, so daß die durch die Alzheimer-Krankheit bedingten Ausgaben nach Herz-Kreislauferkrankungen und Krebs an dritter Stelle stehen.

Charakteristische neuropathologische Merkmale der Erkrankung sind extraneuronale, unlösliche Proteinablagerungen (senile Plaques), intraneuronale Knäuel verdrehter Proteinfäden (neurofibrilläre Bündel) und neuronale Degeneration. Trotz einer Reihe bekannter Risikofaktoren (wie fortgeschrittenes Alter, genetische Veranlagung oder ein Immundefekt) ist die auslösende Ursache der Krankheit bisher nicht bekannt.

Die definitive Diagnose der Erkrankung kann erst nach dem Tode anhand der histopathologischen Veränderungen im Gehirn gestellt werden. Die klinische Diagnose einer Alzheimer-Erkrankung wird gegenwärtig durch Anwendung und Beurteilung einer Vielzahl von anamnestischen, klinischen, laborchemischen, psychometrischen und aufwendigen bildgebenden Untersuchungsverfahren gestellt. Dabei ist jedoch stets nur eine wahrscheinliche, aber nicht beweisende Zuordnung der Untersuchungsergebnisse möglich. Bei Anwendung aller dieser Methoden unter der Voraussetzung fachkompetenter und geriatrisch-neurologisch erfahrener Beurteilung ist eine 85-90%ige Diagnosesicherheit im Vergleich zum post mortem erhobenen histopathologischen Befund möglich.

Neue diagnostische Möglichkeiten werden im Zusammenhang mit dem vermehrten Vorkommen des sog. E4-Allels des Apolipoprotein E-Gens bei Alzheimer-Kranken (Rebeck et al., Neuron 11 (1993) 575) gesehen. Auch veränderte Immunparameter wurden auf ihr diagnostisches Potential hin angesprochen (Singh, Molec. Neurobiol. 9 (1994) 73; Shalit et al., Clin. Immunol. Immunopathol. 75 (1995) 246), aber nicht systematisch untersucht. Veränderte zelluläre Kaliumkanäle bei der Alzheimer- Demenz (Fortschr. Med. 112 (1994) 6,14) blieben bisher den Beweis ihrer diagnostischen Tauglichkeit unter klinischen Bedingungen und im Frühstadium der Erkrankung schuldig.

Einfache und bessere Diagnoseverfahren mit hoher Treffsicherheit können dazu beitragen, daß bei dem Verdacht auf das Vorliegen einer Alzheimer-Erkrankung routinemäßig eine deutlich geringere Anzahl von Diagnosekriterien zur Anwendung kommen kann, eine breite Anwendung insbesondere auch im ambulanten Gesundheitswesen ermöglicht, eine frühzeitige Zuweisung in spezialisierte Einrichtungen realisierbar und die therapeutische Sicherheit hinsichtlich Anwendung kurativer Verfahren bei unterschiedlichen Formen der Demenz deutlich erhöht wird. Daraus dürften infolge einer möglichen frühzeitigeren Intervention erhebliche Vorteile für den Betroffenen als auch für die pflegenden Angehörigen sowie für die Gesamtgesellschaft resultieren.

Das Ziel der Erfindung ist es, ein neues und empfindliches diagnostisches Verfahren zu finden, das eine einfache und periphere Diagnose der Krankheit ermöglicht, ohne dabei den Patienten wesentlich zu belasten.

Ausgangspunkt der Erfindung ist der überraschende Befund, daß sich der pathologische Alzheimer-Prozeß nicht nur im Gehirn, sondern auch spezifisch im peripheren Blut manifestiert. Daraus abgeleitet war die Aufgabe der Erfindung, ein diagnostisches Verfahren zu finden, das wesentliche Seiten des Alzheimer- Prozesses im Gehirn durch den Nachweis der analogen Reaktionen im peripheren Blut charakterisiert.

Ein wesentliches und charakteristisches Merkmal der Alzheimer- Krankheit ist die chronische Aktivierung und dramatische Vermehrung der gehirnresidenten Mikrogliazellen zu reaktiven Gehirnmakrophagen in Reaktion auf ein bisher unbekanntes auslösendes Agens. Der äquivalente Prozeß im peripheren Blut ist eine chronische Aktivierung und Vermehrung von Monozyten bzw. der aus ihnen differenzierenden Makrophagen, die durch gesteigerte Phagozytose (Aufnahme und Abbau) apoptotischer Zellen deren pathologisch erhöhter Produktion entgegenwirkt. Im letzten, schweren Stadium III der Erkrankung bricht der Prozeß der Phagozytose apoptotischer Zellen zunehmend zusammen.

Die gegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein diagnostisches Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Bestimmungsvarianten gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 gelöst.

Mit der Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 wird im Probanden blut die Zahl der apoptotischen Zellen im Vergleich zu den entsprechenden Normalwerten bei gesunden, etwa gleichaltrigen Personen bestimmt. Zur Realisierung dieser Variante sind sämtliche herkömmlichen Methoden geeignet, die dem quantitativen Nachweis apoptotischer Zellen dienen, wie z. B. der immun histochemische Nachweis von Apoptose-Markern oder die Durchfluß- Zytometrie.

Die Verfahrensvariante nach Anspruch 3 bestimmt bei Probanden die Aktivierung von Monozyten/Nakrophagen im Vergleich zu den entsprechenden Normalwerten bei gesunden, etwa gleichaltrigen Personen. Zur Realisierung dieser Variante sind sämtliche herkömmlichen Methoden geeignet, die die Aktivierung von Monozyten/Makrophagen messen, wie z. B. ihre Vermehrung, ihre Adhäsion an Plasteoberflächen, ihre Aufnahmekapazität für Testpartikel, die Expression von Aktivierungs- und Proliferationsmarkern oder die Sekretion von Aktivierungs- und Proliferationsfaktoren.

Zur Erfindung gehört auch die Kombination der Verfahrens varianten gemäß Anspruch 4. Diese Kombination ist dann zweckmäßig, wenn sich die gemessenen Parameter im Verlauf der Erkrankung nicht kontinuierlich ändern. So steigt z. B. der Anteil der adhärenten Monozyten/Makrophagen im I. (leichten) und II. (mittelgradigen) Stadium der Erkrankung an und fällt dann zum III. (schweren) Stadium wieder ab. Die Unterscheidung zwischen Stadium I und III wird dann erfindungsgemäß mittels der parallelen Bestimmung des Anteils apoptotischer Zellen möglich.

Im Falle einiger anderer Erkrankungen von Probanden sind zur Diagnostik der Alzheimer-Demenz differentialdiagnostische Kriterien anzuwenden: So ist bei den Krankheitsbildern AIDS (Aquired immune deficiency syndrome) und SLE (Systemic lupus erythematosus) ebenfalls eine erhöhte Anzahl apoptotischer Zellen im peripheren Blut (Oyaizu et al., Blood 82 (1993) 3392; Emlen et al., J. Immunol. 152 (1994) 3685) sowie die beschriebene Makrophagenreaktion darauf zu erwarten. Bei einem Phagozytose-Defekt ist zwar eine erhöhte Anzahl apoptotischer Zellen im peripheren Blut, jedoch nicht die entsprechende Makrophagenreaktion darauf zu erwarten.

In Fällen einer reinen vaskulären Demenz spricht das erfindungsgemäße Diagnose-Verfahren erwartungsgemäß nicht an. Allerdings weisen klinisch diagnostizierte vaskuläre Demenzen post mortem im histopathologischen Befund häufig zusätzlich Alzheimer-Merkmale auf (Jellinger, Acta Neuropathol. 91 (1996) 219).

Mit der Anwendung der Verfahrens steht eine neue und relativ einfache diagnostische Methode für die Alzheimer-Krankheit zur Verfügung, die bekannte Methoden im Hinblick auf spezifische Aspekte der Erkrankung ergänzt und eine frühzeitige Erkennung zuläßt. Es ist ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens, daß es nicht nur eine qualitative Diagnostik, sondern durch die Abhängkeit der gemessenen Blutparameter vom Schweregrad der Alzheimer-Demenz auch eine quantitative Diagnostik sowie Verlaufskontrollen ermöglicht. Ferner ist auf einfache Weise eine Differentialdiagnostik gegen die reine vaskuläre Demenz möglich.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Beispiel Allgemeine Methodik

Dem Probanden wird eine Probe venösen Bluts entnommen, um damit Parameter gemäß Anspruch 1-4 zu bestimmen.

Spezielle Ausführung

10 ml venöses Blut in Citratpuffer als Antikoagulant werden in bekannter Weise dazu benutzt, um die mononuklearen Zellen zu isolieren. Im unmittelbaren Anschluß daran wird unter diesen einerseits der prozentuale Anteil apoptotischer Zellen mittels Durchfluß-Zytometrie und andererseits der prozentuale Anteil von Zellen mittels Zellzählung bestimmt, der nach einstündiger Inkubation der Zellsuspension bei 37°C in Plaste-Kulturplatten durch Adhärenz zurückbleibt.

Ein Vergleich der Ergebnisse für verschiedene, nach Alters- und Geschlechtszusammensetzung vergleichbare Personengruppen:

1. Kontrolle (Mittleres Alter: 74 Jahre; n = 15)
2. Alzheimer-Demenz (Mittleres Alter: 76 Jahre) Stadium I-II, n = 10; Stadium II-III, n = 10; Stadium III, n = 10
3. Vaskuläre Demenz (Mittleres Alter: 75 Jahre; n = 15, alle Stadien gemischt)

zeigt für die Alzheimer-Kranken im Vergleich zur Kontrollgruppe eine mit dem Schweregrad der Demenz zunehmende Akkumulation apoptotischer Zellen, die im Stadium III beträchtlich ist (Abb. 1A). Als Reaktion darauf wächst der Anteil adhärenter Zellen im Stadium I-II und II-III signifikant an, um im Stadium III wieder abzunehmen (Abb. 1B).

In der Gruppe der vaskulären Demenzen ist zwar die Zahl der adhärenten Zellen mit 18% gegenüber der Kontrollgruppe mit 14% erhöht, jedoch nicht die Zahl der apoptotischen Zellen.

Abb. 1

Prozentualer Anteil apoptotischer (A) und adhärenter mononuklearer Zellen (B) im peripheren Blut gesunder Kontrollpersonen und von Alzheimer-Patienten in Abhängigkeit vom Schweregrad der Demenz. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung des Mittelwertes.

Claims

1. Verfahren zur Diagnostik der Alzheimer-Krankheit, dadurch gekennzeichnet, daß krankheitsbedingt auftretende Veränderungen beim Abbau apoptotischer Zellen im peripheren Blut der Probanden festgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose anhand des bei der Krankheit auftretenden erhöhten Anteils apoptotischer mononuklearer Zellen im peripheren Blut der Probanden erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose anhand der bei der Krankheit auftretenden Aktivierung von Monozyten/Makrophagen im peripheren Blut der Probanden erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungen nach den Ansprüchen 2-3 miteinander kombiniert werden.