Tränenflüssigkeit als neue Quelle für Biomarker? von Matthias Börger, Göttingen     Das idiopathische Parkinson-Syndrom ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung. Die Differenzial­diagnose ist oft schwierig. Biomarker wären hilfreich. Im Hinblick auf deren Detektion haben körpereigene Flüssigkeiten einige Vorteile. Die Analyse der Tränenflüssigkeit könnte eine neue Quelle für Biomarker sein, um Patienten mit diesem Krankheitsbild besser identifizieren zu können.   Nach aktuellen Schätzungen sind derzeit ca. 250.000 Menschen in Deutschland an einem idiopathischen Parkinson-Syndrom erkrankt. Es wird zudem eine hohe Dunkelziffer vermutet. Trotz dieser beträchtlichen individuellen, gesellschaftspolitischen und volkswirtschaftlichen Bedeutung ist die Diagnose und differenzialdiagnostische Abgrenzung zu parkinsonähnlichen Krankheitsbildern auch heutzutage weiterhin eine Herausforderung, insbesondere in frühen Krankheitsstadien, wenn die Symptome nur mild ausgeprägt sind und auch in anderen neurodegenerativen Erkrankungen nachgewiesen werden können. Flüssige Biomarker beim idiopathischen Parkinson-Syndrom   Im Hinblick auf die Diagnose und das Krankheitsmonitoring ist die Bestimmung von Biomarkern in Geweben und verschiedenen Körperflüssigkeiten, wie z. B. Blut oder Liquor, ein substanzieller Bestandteil.   In einer Zusammenschau der bisherigen Forschungsergebnisse beim idiopathischen Parkinson-Syndrom konnten zwar krankheitsspezifische Veränderungen in verschiedenen Körperflüssigkeiten nachgewiesen werden, jedoch zeigten sich häufig quellenspezifische Probleme, wie z. B. Kontamination mit Blut oder Invasivität der Methode, wie z. B. bei Liquorpunktionen. Zudem konnten häufig die Ergebnisse in Folgestudien nicht sicher validiert werden. Aus diesen Gründen gibt es zum aktuellen Zeitpunkt keinen verlässlichen flüssigen Biomarker, welcher im klinischen Alltag bei der Diagnose und Differenzialdiagnose oder im Monitoring des Krankheitsverlaufes beim idiopathischen Parkinson-Syndrom eingesetzt werden kann.     Ophthalmologische Komplikationen beim idiopathischen Parkinson-Syndrom   Das typische Erscheinungsbild eines Patienten mit einem idiopathischen Parkinson-Syndrom wird dominiert durch motorische Symptome. Zusätzlich finden sich bei genauer Diagnostik aber auch eine Reihe von nichtmotorischen Symptomen, welche durch eine Mitbeteiligung des autonomen Nervensystems im Rahmen der globalen Neurodegeneration hervorgerufen werden können: Neben Riech- und Geschmacksstörungen, Obstipation und Harninkontinenz sind Sehstörungen ein häufiges Symptom. Probleme des Sehens sind für den Patienten sehr belastend, für den Arzt schwer zu behandeln und für den Wissenschaftler noch unzureichend erklärt. Sehstörungen führen regelhaft zu einer Minderung der Lebensqualität [1], insbesondere, da Patienten mit einem Parkinson-Syndrom zur Kompensation der motorischen Komplikationen, wie z. B. der Gangstörung, notwendigerweise auf ein funktionierendes Sehen angewiesen sind. 78 % aller Parkinson-Patienten berichten von mindestens einer visuellen Störung [2]: Am häufigsten zeigen sich ein vermindertes Kontrastsehen [3, 4], eine reduzierte Farbdiskriminierung [3], eine verminderte Blinzelfrequenz [5], ein Blepharospasmus bzw. eine Lidapraxie [6], Doppelbilder [7] und visuelle Halluzinationen [8, 9, 10]. Außerdem finden sich häufig weitere ophthalmologische Komorbiditäten, wie z. B. Infektionen [10] (Abbildung 1), trockene Augen (Keratokonjunktivitis sicca) [11] sowie Katarakte und Glaukome [12].   Nach derzeitigem Kenntnisstand wird eine multifaktorielle Genese als Ursache der visuellen Störungen angenommen: Es werden sowohl eine motorische Beeinträchtigung der Augenmuskeln und Augenlider im Rahmen der Akinese [13], eine Degeneration von dopaminsensitiven neuronalen Strukturen in der Netzhaut [13] und eine striatofrontale Dysfunktion [14] vermutet. Sehprobleme zeigen sich sowohl in frühen und in fortgeschrittenen Stadien als auch in unbehandelten und behandelten Patienten [2]. Eine Geschlechtspräferenz konnte nicht detektiert werden [2].   Neben Störungen im Bereich des Auges findet sich auch eine Beteiligung von extraokulären Strukturen, wie z. B. des Tränenapparates: Am häufigsten liegt eine Keratokonjunktivitis sicca [12] vor, welche sich durch brennende Schmerzen, Verschwommensehen und Lichtempfindlichkeit äußert. Die Ursache ist ebenfalls multifaktoriell und lässt sich durch einen Circulus vitiosus erklären: Die vegetative Denervierung im Rahmen der globalen Neurodegeneration [15] führt zu einer verminderten Sekretionsleistung der Tränendrüsen und somit zu einer Änderung der Tränenvolumina und der Zusammensetzung des Tränenproteoms. Zusätzlich kommt es aufgrund der Hypokinese [6, 17, 18] und einer verminderten kornealen Oberflächensensibilität [15] zu einer reduzierten Blinzelfrequenz, sodass die Tränenflüssigkeit schneller an der kornealen Oberfläche verdunstet. Die Folge sind kleinste Verletzungen im Bereich des vorderen Augenabschnittes, welche u.a. das Eindringen von Krankheitserregern erleichtern können. Eine chronische Entzündung ist entstanden. Störungen der Tränendrüsensekretion scheinen in Patienten mit einem idiopathischen Parkinson-Syndrom linear mit dem Krankheitsstadium zu korrelieren [17]. Reduzierte Blinzelfrequenzen finden sich hierbei häufiger in fortgeschrittenen Stadien und waren annähernd normal in Patienten mit einem milden Schweregrad der Erkrankung [19]. Die Reduktion der Nervenfaserdichte in der Hornhaut von Parkinson-Patienten korrelierte mit Scores für autonome Symptome und einer parasympathischen Dysfunktion [20].     Warum Tränenflüssigkeit als Quelle für Biomarker?   Im Allgemeinen hat die Tränenflüssigkeit als Quelle für Biomarker im Hinblick auf andere Körperflüssigkeiten mehrere Vorteile: Die Kollektion von Tränen mittels Filterpapierstreifen ist nicht invasiv, schmerzlos und zugleich preiswert. Es sind nur geringe Anforderungen im Hinblick auf die Mitarbeit des Patienten notwendig und bereits nach einer kurzen Einweisung ist eine standardisierte Entnahme von Tränenflüssigkeit durch medizinisches Personal mit einer niedrigen Fehlerquote möglich. Die Tränenflüssigkeit ist zudem eine reine Flüssigkeit ohne höhergradige Verunreinigung durch andere Flüssigkeiten, wie z. B. Blut, welche die Evaluation von bedeutsamen Proteinen stören könnte. Die Probenkollektion und -analyse von Tränen ist außerhalb von neurodegenerativen Erkrankungen bereits ausführlich validiert und etabliert. Aktuelle Studien konnten zudem parkinsonspezifische Veränderungen in verschiedenen Geweben und Körperflüssigkeiten nachweisen, welche eine enge anatomisch-topographische Nähe zum Tränendrüsenapparat aufweisen: So konnten z. B. Lewy-Körperchen in den Speicheldrüsen von Parkinson-Patienten [21] sowie erniedrigte Werte für -Synuklein [22,23] und erhöhte Konzentrationen von DJ-1 im Speichel von Parkinson-Patienten nachgewiesen werden [22]. Die Nervenfasern, welche die Speicheldrüsen innervieren, entstammen, ebenso wie die Nervenbahnen, welche die Tränendrüsen innervieren, aus einem gemeinsamen Kerngebiet, dem Nucleus salivatorius superior (Abbildung 2).   Des Weiteren liegen diese Kerngebiete in enger anatomischer Nachbarschaft zum Hirnstamm, der nach aktuellem Stand der Forschung sehr früh im Krankheitsverlauf von pathophysiologischen Veränderungen betroffen ist [24]. Zudem wird im aktuellen wissenschaftlichen Diskurs eine aktive Sekretion [25] und Transmission von -Synuklein entlang von Nervenbahnen diskutiert [26, 27, 28]. Daher können eine Übertragung und Freisetzung von parkinsonassoziierten Proteinen über Neurone in die Tränenflüssigkeit vermutet werden.   Neben dieser Reihe von Vorteilen gibt es jedoch auch mögliche Störfaktoren, welche zu beachten sind: Im Gegensatz zu Blut und Liquor besitzt die Tränenflüssigkeit keine direkte Verbindung zum zentralen Nervensystem und weist einen niedrigeren Proteingehalt auf [29]. Besonders bei älteren Menschen und in neurodegenerativen Erkrankungen sind eine verminderte Tränenflüssigkeits­sekretionsrate und eine Keratokonjunktivitis sicca häufige Probleme [16, 17, 18, 30, 31]. Des Weiteren müssen mögliche medikamentenassoziierte Veränderungen in der Menge und Zusammensetzung der Tränenflüssigkeit, z. B. durch Betablocker, Diuretika und Kortikosteroide, beachtet werden [32, 33, 34, 35], insbesondere bei multimorbiden älteren Pa­tienten.     Biomarker in der Tränenflüssigkeit von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen   Aktuell gibt es nur wenige Veröffentlichungen zur Tränenflüssigkeit als Quelle für Biomarker bei neurodegenerativen Erkrankungen: Eine Arbeitsgruppe um Kalló et al. konnte im Jahr 2016 mittels Massenspektrometrie signifikante Veränderungen in der Tränenflussrate sowie in der Gesamtkonzentration und der Zusammensetzung des Tränenproteoms in Patienten mit einer Alzheimer-Demenz aufzeigen. Eine Kombination von Lipocalin-1, Dermcidin, Lysozym-C und Lacritin erwies sich als potenzieller Biomarker mit einer Sensitivität von 81 % und einer Spezifität von 77 % [36].   Zum aktuellen Zeitpunkt gibt es entsprechend auch nur eine begrenzte Anzahl an Berichten über Tränenflüssigkeit als mögliche Quelle von Biomarkern in Patienten mit einem idiopathischen Parkinson-Syndrom: Eine Studie von Çomolu et al. aus dem Jahr 2013 konnte signifikant erhöhte Werte von TNF-, einem Zytokin, welches von Makrophagen und neuronalem Gewebe produziert wird, in der Tränenflüssigkeit von Parkinson-Patienten nachweisen [37]. Es zeigten sich aber keine Korrelationen zur Dauer der Erkrankung oder zu motorischen Komplikationen. In einer Pilotstudie, die im März dieses Jahres durchgeführt wurde, konnten Börger et al. erstmals das Tränenproteom in einer Kohorte von 36 Patienten mit einem idiopathischen Parkinson-Syndrom mittels Bottom-Up-Massenspektrometrie beschreiben. Insgesamt wurden 571 Proteine identifiziert, von denen 31 exklusiv in der Parkinson-Kohorte nachweisbar waren sowie weitere 21 Proteine im Vergleich zu Kontrollpatienten signifikant erhöht und 19 erniedrigt waren. Es offenbarten sich charakteristische Veränderungen in Netzwerken von Proteinen, die in der Immunantwort sowie im Lipidmetabolismus und oxidativem Stress involviert sind [38].     Fazit   Die Analyse von Tränenflüssigkeit im Hinblick auf die Detektion von Biomarkern in Patienten mit einem idiopathischen Parkinson-Syndrom hat, insbesondere aufgrund der methodeneigenen Nichtinvasivität, der sehr geringen Kontamination, der einfachen Handhabung und aufgrund der bereits etablierten Strukturen zur Analyse des Tränenproteoms, viel Potenzial eine neue Quelle für Biomarker in Patienten mit einem Parkinson-Syndrom zu werden.     Literatur beim Verfasser         Bild Copyright: iStockphoto® lightkeeper   Lesen Sie diesen und weitere spannende Beiträge in unserer Online-Ausgabe.       Autor:           Matthias Börger matthias.boerger@med.uni-goettingen.de               aus connexi  3-2019 NEUROLOGIE, NEUROINTENSIVMEDIZIN Neurowoche 2018, ANIM 2019 Kongressberichte       Titelbild Copyright: Alexey Kashpersky, Ukraine; Fotolia® Johan Swanepoel. Gestaltung: Jens Vogelsang