Neurodegenerative Erkrankungen

Zu den bekanntesten neurodegenerativen Erkrankungen zählen Alzheimer, Parkinson und amyotrophe Lateralsklerose (ALS). Gemeinsam ist ihnen ein fortschreitender Verlust neuronaler Struktur und Funktion. Typische pathologische Mechanismen umfassen die Fehlfaltung und Aggregation bestimmter Proteine, synaptische Störungen, neuroinflammatorische Prozesse sowie das Absterben von Nervenzellen. Diese Veränderungen entwickeln sich oft über viele Jahre, bevor erste Symptome erkennbar werden. In der Forschung werden solche fehlgefalteten Proteine intensiv untersucht, da sie vielversprechende Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Biomarker darstellen, die eine frühere und genauere Diagnose sowie Aussagen zum Krankheitsverlauf ermöglichen könnten.^1–3 

Frühe Diagnostik ist essenziell

Traditionell basierte die Diagnose vieler neurodegenerativer Erkrankungen auf dem klinischen Erscheinungsbild, doch Symptome treten meist erst dann auf, wenn bereits erhebliche neuronale Schäden entstanden sind. Dadurch verlieren potenziell krankheitsmodifizierende Therapien an Wirksamkeit.

Eine Früherkennung in präsymptomatischen Stadien oder bei leichter kognitiver Beeinträchtigung ist daher entscheidend. Moderne Biomarker ermöglichen die Detektion krankheitsspezifischer Prozesse lange vor dem Auftreten klinischer Symptome. Dadurch verbessern sie die diagnostische Genauigkeit, ermöglichen frühzeitige Interventionen und bilden die Grundlage für eine optimale Patientenbetreuung.^4,5

Biomarker bei neurodegenerativen Erkrankungen

Biomarker sind messbare biologische Parameter, die Aufschluss über Krankheitsprozesse, Funktionsveränderungen oder das Ansprechen auf therapeutische Interventionen geben. Ideale Biomarker zeichnen sich durch Sensitivität, Spezifität, Reproduzierbarkeit und eine möglichst nicht-invasive Erhebung aus.
In der Diagnostik neurodegenerativer Erkrankungen kommen verschiedene Typen von Biomarkern zum Einsatz:
• Molekulare Biomarker (z. B. Proteine, Peptide oder mRNA): 
Sie erlauben Aussagen über spezifische pathologische Mechanismen wie Proteinaggregation, Entzündungsprozesse oder neuronale Schädigung.
• Bildgebende Marker (Magnetresonanztomographie (MRT), Positronen-Emissions-Tomographie (PET)): 
Diese Methoden visualisieren strukturelle und funktionelle Veränderungen im Gehirn und erlauben die räumliche Zuordnung von Pathologien.

Biomarker ermöglichen nicht nur die Diagnosestellung, sondern auch Prognosen, die Überwachung des Krankheitsverlaufs und die Bewertung therapeutischer Effekte. Als Probenmaterial dienen in der Regel leicht verfügbare Körperflüssigkeiten wie Blut, Speichel oder Urin; für viele neurodegenerative Erkrankungen bleibt jedoch auch Liquor eine zentrale, wenn auch invasivere Quelle, da er krankheitsspezifische Veränderungen im zentralen Nervensystem besonders zuverlässig widerspiegelt.^6,7 

Die Relevanz von Biomarkern bei Alzheimer

Morbus Alzheimer ist die bisher am intensivsten untersuchte neurodegenerative Erkrankung in der Biomarkerforschung, denn die Erkrankung beginnt Jahrzehnte vor dem Auftreten klinischer Symptome. Bereits in der präklinischen Phase kommt es zu Amyloidablagerungen, gefolgt von tau-bedingter Neurodegeneration. Biomarker ermöglichen es, krankheitsspezifische Prozesse bereits im präklinischen Stadium sichtbar zu machen und therapeutische Interventionen früher anzusetzen. Studien zeigen, dass krankheitsspezifische Veränderungen in Biomarkern bis zu 20 Jahre vor der klinischen Diagnose messbar sind.⁸
Zu den zentralen Biomarkern gehören:
• Amyloid-Biomarker (Aβ42 und Aβ42/Aβ40-Ratio): 
Diese Biomarker spiegeln die Amyloid-Plaque-Pathologie wider, welche eines der Hauptmerkmale von Alzheimer ist.
• Tau-Biomarker (Gesamt-Tau und phosphory-liertes Tau): 
Sie weisen auf eine Neurodegeneration hin, ein weiteres zentrales Kennzeichen von Morbus Alzheimer. Besondere Aufmerksamkeit erhalten derzeit p-Tau217 und p-Tau231, die eine höhere diagnostische Genauigkeit aufweisen und eine präzisere Abgrenzung zu anderen Demenzen ermöglichen.⁹
• Neurofilament-Leichtketten (NfL): 
Indikator für eine strukturelle oder funktionelle Beeinträchtigung von Nervenfasern (Axonen)
• Saures Gliafaserprotein (Glial Fibrillary Acidic Protein, GFAP): 
Der Biomarker zeigt entzündliche Prozesse im Gehirn an, wird aber auch als Tumormarker bei Hirntumoren verwendet. 

Aktuell zählen diese zu den etabliertesten klinischen Biomarkern, während die Suche nach weiteren diagnostischen Parametern fortschreitet.

Liquor- und blutbasierte Testverfahren für diese Biomarker zeigen eine hohe diagnostische und prognostische Aussagekraft. Sie ermöglichen die Unterscheidung einer Alzheimerdemenz gegenüber anderen Demenzformen und erlauben Vorhersagen zur Krankheitsprogression. Im besten Fall werden Bildgebung, Flüssigbiomarker und klinische Parameter kombiniert, um individuellere Risikoprofile zu erstellen. ^4,6,10

Fazit

Biomarker haben das Potenzial, die Diagnostik und Therapie neurodegenerativer Erkrankungen grundlegend zu verändern. Sie ermöglichen die frühzeitige Erkennung pathologischer Prozesse, die oft Jahrzehnte vor dem Auftreten klinischer Symptome beginnen, und schaffen damit die Grundlage für frühe, potenziell wirksamere therapeutische Interventionen. Darüber hinaus liefern Biomarker eine differenzierte Einschätzung des Krankheitsverlaufs und des Therapieansprechens, wodurch die Prognoseabschätzung verbessert und die Anpassung individualisierter Therapiepläne unterstützt wird. Trotz dieser Vorteile bestehen weiterhin Herausforderungen bei der Nutzung von Biomarkern: Die Standardisierung und Vergleichbarkeit der Testverfahren sind oft noch unzureichend, was die Interpretation erschwert. Zudem begrenzen anfallende Kosten die breite klinische Anwendung.
Insgesamt überwiegen die Vorteile von Biomarkern jedoch deutlich. Sie haben die Frühdiagnose, Verlaufskontrolle und das Management neurodegenerativer Erkrankungen maßgeblich verändert und entwickeln sich zunehmend zu einem unverzichtbaren Instrument in Forschung und klinischer Praxis. Dank der laufenden Fortschritte ist zu erwarten, dass sich die Genauigkeit, Verfügbarkeit und Anwendbarkeit von Biomarkern in den kommenden Jahren weiter verbessern werden.

Quellen
1   Dugger BN, Dickson DW: Pathology of neurodegenerative diseases. Cold Spring Harb Perspect Biol 2017
2   Erkkinen MG, Kim M-O, Geschwind MD: Clinical neurology and epidemiology of the major neurodegenerative diseases. Cold Spring Harb Perspect Biol 2018; 10: a033118
3   Wilson DM, et al.: Hallmarks of neurodegenerative diseases. Cell 2023; 186: 693–714
4   Dubois B, et al.: Biomarkers in alzheimer's disease: role in early and differential diagnosis and recognition of atypical variants. Alz Res Therapy 2023; 15: 175
5   Doroszkiewicz J, Groblewska M, Mroczko B: Molecular biomarkers and their implications for the early diagnosis of selected neurodegenerative diseases. 
International Journal of Molecular Sciences 2022; 23: 4610

Weitere Literatur auf Anfrage