Die kombinierte 31P- und 1H-MR-Spektroskopie im 3T Hochfeldscanner zeigt mesostriatale Energiestoffwechselstörungen bei idiopathischem Parkinson-Syndrom

Hintergrund: Mitochondrialen Funktionsstörungen werden eine wichtige Rolle in der Pathogenese des neuronalen Zelltods bei idiopathischem Parkinson-Syndrom (iPS) zugeschrieben. Die Entdeckung monogener Parkinson-Formen, deren mutierte Genloci für mitochondriale Proteine kodieren, hat die Bedeutung dieses pathogenetischen Konzeptes unterstrichen.

Fragestellung: In dieser Studie soll untersucht werden, ob Energiestoffwechseldefekte in Mittelhirn und Stammganglien von iPS-Patienten mittels kombinierter 31P- und 1H-MRS im 3T-Hochfeldscanner nachgewiesen werden können.

Methoden: Wir führten bei 33 iPS-Patienten im Früh- (HY I/II, n=21) und Spätstadium (HY III, n=12) sowie bei 17 Kontrollen eine kombinierte 3D 31P/2D 1H Spektroskopie im 3T Hochfeldscanner (Magnetom Trio; Siemens, Erlangen, Deutschland) durch. Es wurden drei spektroskopische Sequenzen gemessen: 3D 31P CSI FID sowie 2D 1H MRS im Mittelhirn und in den Stammganglien. Im Mesencephalon und Putamen ipsi- und kontralateral zur hauptbetroffenen Körperseite wurden absolute Konzentrationen folgender Metabolite bestimmt: Phosphokreatin (PCr), Adenosintriphosphat (ATP), Adenosindiphosphat (ADP) und pH. In der statistischen Analyse wurden Partialvolumeneffekte der MRSI berücksichtigt.

Ergebnisse: Im Putamen zeigte sich kontralateral eine signifikante ATP-Reduktion von 1,54 mMol/L (HY I/II) und 1,44 mMol/L (HY III) gegenüber Kontrollen (1,79 mMol/L; p<0,05 ANOVA). Ebenso waren im Putamen von HY I/II Patienten ADP mit 0,081 mMol/L vs. 0,099 mMol/L (Kontrollen) signifikant und das PCr mit 2,91 mMol/L (HY I/II) bzw. 3,05 mMol/L (HY III) gegenüber der Norm (3,17 mMol/L) reduziert. Im kontralateralen Mesencephalon fand sich eine signifikante Verminderung des ATP bei iPS-Patienten im Stadium HY I/II (0,074 mMol/L vs. 0,94mMol/L; p<0,05 ANOVA).

Schlussfolgerungen: Die kombinierte 1H- und 31P-MRS im 3T-Magnetfeld weist bei iPS-Patienten in frühen und fortgeschrittenen Krankheitsstadien ein Energiestoffwechseldefizit mit signifikanter Reduktion energiereicher Phosphate und von ADP im mesostriatalen System nach. Diese Veränderungen fanden sich entsprechend der klinischen Asymmetrie wesentlich deutlicher in der kontralateral zur hauptbetroffenen Körperseite gelegenen Hemisphäre. Somit können mittels 3T-MRS Störungen der oxidativen Phosphorylierung bei iPS-Patienten in-vivo bestätigt werden. Diese Ergebnisse unterstützten daher die Bedeutung der mitochondrialen Dysfunktion in der Pathogenese des sporadischen iPS.