SS25 Neuroanatomie & medizinische Grundlagen
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Lernkarten
mehrschrittige klonale Entwicklung der Malignität
- Initiation
- Expansio
- Invasion
Karzinom-Risiko korrelation
- Anzahl Adenome
- Größe der Adenome
- Wachstumstyp: villös > tubulär
- Dysplasie-Grad
Wann treten Mutationen auf?
- erste (gatekeeping) mutation: selektiver wachstumsvorteil einer normalen zelle so dass ein mikroskopischer kling entsteht (apc gen)
- zweite mutation (kras), zweite runde klinalen wachstums
- zusätzliche mutationen führen zu invasiven malignen Tumor
- Mutation mit selektivem Wachstumsvorteil = driver mutations
- wachstumsvorteil (diff. zwischen geburt & tod einer zelle) ist minimal /zunahme von 0,4%) über die Jahre führt diese leichte zunahme, die sich 1-2 Wochen wiederholt zu einem Tumor mit billionen von zellen
Ischämieformen & Neuropathologischer Befund
- Globale Ischämie mit unterschiedl. Ausgeprägter Reperfusion (Elektive Parenchymnekrose, hypoxische Hirnschäden)
- Regionale intraarterielle Ischämien: thrombotisch / embolisch (Anämischer o. hämorrhagischer Hirninfarkt)
- Regionale venöse Ischämie (Hämorrhagischer Hirninfarkt)
- Regionale arterioläre Ischämie (Lakunärer Hirninfarkt)
- Komplette irreversible Ischämien (Eintritt des Todes) (e.g. diffuser hypoxischer Hirnschaden)
Nekrosen
Hypoxische Nervenzellschädigungen
Stadien Hirninfarkt
- Frischer anämischer Hirninfarkt
- Potiner Infarkt (Erweichung), Kolliquationsnekrose
- Alter Hirninfarkt (Resorption)
Ursachen nichttraumatische Blutungen
- Bluthochdruck (50%)
- Cerebrale Amyloidangiopathie (CAA)
- Antikoagulanzien
- Tumore
- Drogenabusus
- Aneurysmen/ Gefäßmalformationen
Cerebrale Amyloidangiopathie (CAA)
- Auftreten: Sporadisch/ in Assoziation mit M. Alzheimer
- Vermehrte Gefäßwandfragilität -> Blutungen (oft atypische Lokalisation der Blutung: frontal, okzipital
- Mikroskopisch: Ablagerungen von beta-Amyloid in Media kleiner Arterien/ Arteriolen, selten in Venen
Aneurysmen
Untergliederung morphologische & ätiologische Gesichtspunket, Aussackungen der Wand -> dünner werden bis Wand platzt
- Sakkuläre Aneurysmen (zerebral: an Hirnbasis)
- Fusforme/ arterioskleortische Anurysmen
- Entzündlichce Aneurysmen
- Disseziierende Aneurysmen
Bakterielle Infektion
- Eitrige meningitis /Haubenmeningitis (bspw. Meningokokken, Pneumokokken, Haemophilus influenzae) rel. Häufig & bei rechtzeitiger Behandlung gut behandelbar
- Hirnabszeß: Metastische Herdenzephalitis, Spezifische Meningitiden/ basale Meningitis (bspw. Tuberkulöse Meningitis, Neuroloes)
- Infektion durch Pilze & Parasiten (Aspergillose, Toxoplasmose, Zystizerkose, Malaria u.a.) e.g bei organtransplation
Spongiforme Enzephalopathien
Mensch
- Kruru
- Gerstamnn-Sträussler-Scheinker-Erkrankung
- Creutzfeldt-Jakob Erkrankung
- Familiäre tödliche Insomnie
Tier
- Scrapie
- Bovine spongiforme Enzephalopathie
Raumforderungen
- Pathologische Prozesse die Normalgewebe Platz wegnehmen -> Verdrängung -> Auswirkung auf Organfunktonen
- Unbehandelt event. Einklemmung/ Herniation des Hirnstamms (Tentoriumschlitz) / Kleinhirntonsillen (Foramen magnum) -> Tod
- Raumfordernde Prozesse bspw. Blutungen, frische Infarkte mit Volumenzunahme durch Ödem, Entzündungen, Neoplasien (p.s. gut/bösartige Tumore)
- Alzheimer: hirnsubstnaz stirbt ab, spalten werden größer, gehirn kleiner
Histologisches Grading Hirneigene Tumore (?) nach WHO
- Gliome am häufigsten
- Wachsen diffus
- Gehen net random in nen anseres organ, aber anderes organ kann auf gehirn streuen
- Keine scharfe Abgrenzung zum Hirnparenchym -> komplette Resektion sehr schwierig (auch abhängig von Lokalisation)
- Geringe Zelldichte, isomorphe Zellkerne, degenerative Veränderungen, Pseudozysten (gutartig)
- Geringe bis mäßige Zelldichte, vereinzelte Kernpolymorphie, degenerative Veränderungen. (noch gutartig)
- Hohe Zelldichte, Kernpolymorphie, Mitoserate erhöht, pathologische Mitosen, Gefäßproliferation möglich
- Hohe Zelldichte, ausgeprägte Kernpolymorphie, zahlreiche atypische Mitosen, ausgedehnte, flächenhafte Nekrosen, reaktive Bindegewebs vermehrung bei Einwachsen in die Hirnhäute
Metastasen
- Meist scharf abgegrenzt von Hirnparenchym -> oft gut operabel (v.a. singuläre Metastasen)
- Oft Primärtumor noch nicht diagnostiziert -> vorstellig wegen neurologischer Symptomatik (e.g. Krampfanfall)
- Histopathologische Untersuchung hilfreich zur Identifizierung des Primärtumors (organspezif. Antikörper werden eingesetzt.)
Erblichkeit von Verhaltensmerkmalen
- Quantitative Verhaltensgenetik: Relative Bedeutung von Genetik & Umwelt auf individuelle Ausprägung eines Verhaltensmerkmals
- Molekulare Verhaltensgenetik: Identifikation von Genen , die zu Verhaltensausprägung führen
Heritabilität neuropsychiatrischer Erkrankungen
Multifaktorielle Ethiopathogenese durch Gen & Umweltfaktoren,
- Viele Genetik + Umwelt -> Epigenetische Modifikation -> Zentrales/ Peripheres Nervensystem -> Phänotyp
DNS
Desoxyribonukleinsäure
- Stickstoffbasen der DNS: Adenin, thymin, Cytosin, Guanin
- Doppelhelix aus Zuckerphosphat mit Basenpaaren (C-G, A-T)
- Phosphat-Desoxyribose Rückgrat
- 99% der DNS-Sequenz ist in allen Menschen identisch (3164 Mio Nukleotide, <5% kodieren Gene, ca. 30k Proteine)
Polymorphismen
- Aufreten Sequenzvariation (häufiger als 1%) im Genom einer Population
- SNPs: Einzelnukleotidpolymorphismen
- INDELs: Kleine Insertions-/ Deletionspolymorphismen
- CNVs: Kopienzahlvarianzen
Monogene/ seltene vs. Polygene/ häufige Erkrankungen
- Monogene/ seltene Erkrankungen: Kopplungsanalysen (starke Effekte von Mutation)
- Polygene/ häufige Erkrankungen: Assoziationsanalysen, viele SNPS/ Polymorphismen mit unterschiedl. Starken Effekten
Assoziationsanalyse
- Fälle: genau definierter Phänotyp
- Kontrollen: Kein phänotyp, assoziierte Erkrankungen
- Fälle & Kontrollen: nicht verwandt, gleiche zusammensetzung (altersdurchschnitt, geschlechteranteil, herkunft etc)
Ist ein Allel riskant oder protektiv?
- Allel ist häufiger in Patient*innen: Risiko Allel
- Allel ist häufiger in Kontrollen: Protektives Allel
Genomweite Assoziationsanalyse (GWAS)
- Untersuchung über gesamtes genom
(rest net so wichtig)
- Berechnung vieler Assoziationen, gleichmäßig übers Genom verteilt
- Hypothesenfrei, kein Kandidatenbezug
- Phänotyp
- Kategoriale Phänotypen (bspw. Krankheit, Linkshändigkeit etc.)
- Dimensionale Phänotypen (bspw. Gewicht, Größe etc.)
- Ziel:
- Scrrening nach neuen Risikogenen
- Zusammenhang Risikogene innerhalb eines komplexen Phänotyps
Funktionelle SNP Charakterisierung (wichtig)
- Nicht alle SNPS haben funktionelle Bedeutung
- Direkte Assoziationsstudie: Analyse bereits bekannter causaler/ funktioneller Varianten (e.g. MAOA)
- Indirekte Assoziationsstudie: Analyse von tagSNPS (nicht unbedingt funktionell)
Funktionelle Charakterisierung:
5‘ -> 3‘ Richtung
Einfluss Polymorphismus anders je nachdem wo er sich befindet (mehr bildung, struktur selbst etc) (rest semi wichtig)
- Promotor (TFBS, mögl. Effekt auf Proteinkonzentration)
- Intron (Spleß Stellen, Bindestellen, Splicing Enhancer/ Silencer -> mögl. Effekt auf Proteinstruktur & Funktion)
- CpG-Inseln (mögl. Effekt auf Proteinkonzentration)
- Exon (synonym: keine AS-austausch, nicht-synonym: AS-Austausch, mögl. Efekt auf Proteinstruktur & Funktion)
- 3‘ UTR (untranslatierter Bereich) (miRNS-Bindestellen, mögl. Effekt auf Proteinkonzentration)
Methoden
- PCR (Polymerase Kettenreaktion) -> gezielter DNS bereich wird vermehrt
- Restriktionsverdau & Gelelektrophorese
- Microarratytechnologie
- GLRB (Mikroaarytechnologie)
- Microarray mit Sonden
- Hybridisierung genomicher DNS Fregemente
- Detektion/ Auswertung gelabelter Sonden
Bedeutung Epigenetik
- Auf die Genetik/ zusätzlich zur Genetik
- Modifikation von Nukleotiden & Chromatin Strukturen ohne Änderung der DNS-Sequenz
- Führt meist zur Regulation der Genexpression
- Wichtig für zelldifferenzierung & entwicklung
- Dosiskompensation/ Lyonisierung -> inaktivierung einer der X chromosome
- Modifikation der DNS für optimale anpassung an umwelt, brücke Genetik & Umwelt
Genomisches Imprinting
- Inaktivierung väterl. O. mütterliches Chromosom -> Mutation an gleicher Stelle kann je nach dem von wem es kommt zu anderen Syndrom führen
- Angelman Syndrom (mütterlich)
- Prader-Willi syndrom (väterlich)
Reaktion auf Umwelteinflüsse
- Physikalisch
- Chemisch
- Biologisch
- Ernährung
- Physische Herausforderungen
- Psychologische Herausforderungen
Epigenetische Modifikationen
- Histon Modifikation (je nach Modifikation an Histon kann zu offenem aktiver Dekondensation: Euchromatin oder Kondensation: Heterochromatin kommen -> an zweites kann nichts dran binden)
- Nichtkodierende RNAs (e.g. MircoRNAs)
- DNS Methylierung
Micro RNAs
- Binden an bindestellen von mrna
- Sorgen dafür das protein sich net bildet
- Sehr homolg: direkter abbau, kein protein
- Teilweise: hemmung der translation
Methylisierung
- CG anlagerung methylgruppe ‚ methylierung
- findet statt durch dann methyltransferase
- passiv über dann replikation oder aktiv über base exicision repair pathway -> demethylation
- methylierung kann man rückgängig machen
Bisulfitkonvertierung
- macht man damit man mythelisiertes cytosin von nicht methylisierten unterscheiden kann
- methyliert -> cytosin bleibt (nicht -> umwandlung zu uracil)
Methoden zur Detektion von DNS-Methylierungsmustern
- Bisulfitkonvertierung
- Sequenziermethoden (Sanger-Sequenzierung, Pyrosequenzierung)
- Epigenome weiter Ansatz: Microarray
Die Stressreaktion
- Sympathiskusaktivierung
- Stresshormone: Adrenalin, Cortisol
- Adrenalin Effekt: Tachykardie, Erhöhung Blutdruck, Muskelanspannung
- Cortisol Effekt: Bereitstelllung von Energie, Erhöhung des BZ & Blutfette (colisterin hdl / ldl – risikofaktor herzkreislauferkrankungen -> ldl v.a durch cortisol, glycerine), Metabolische Faktoren
- Weitere Effekte: Schwitzen, Tunnelblick, erhöhte Gerinnbarkeit des Blutes
= > Kämpfen/ Flüchten/ Überleben, physiologisch lebensnotw.
Koronare Herzkrankheit
Risikofaktoren: erhöhter Blutdruck, Kolsterinwerte, Rauchen, Kronischer Stress
- Manifestation Atherosklerose an Herzkranzaterie
- Multifaktoriell -> isolieren/ diffus befallen von Herzkrankarterien, unterschiedl. Schnell progredienter Verlauf
- flusslimiterende Koronarstenosen -> Missverhältnis Sauerstoffangebot/ bedarf -> Schweregrad/ Dauer hervorgerufene Ischämie bestimmt durch Manifestation (Stabile/ instabile Angina pectoris, stumme Myokardischämie, ischämisch bedingter Herzinsuffiziez, Heryrhytmusstörung, aktuter Myokardinfarkt)
Herzinsuffizienz
Pathophysiologisch
- nicht in der Lage, Organismus mit ausreichend Blut/ Sauerstoff für stbilen Stoffwechsel unter Ruhe/ Belastungsbedingungen zu gewährleisten
- begleitende Veränderungen (u.a Stimulation sympathisches Nervensystem) versuch Organismus Dysfunktion von Herz/ Skelettmuskulatur/ Niere zu kompensieren
Klinisch
- wenn typische Symptome (Dyspnoe, Müdigkeit, Flüssigkeitsretention) auf Boden kardiale Funktionsstörung
- asymptomatische linksventrikuläre Dysfunktion: objektivierbare kardiale Dysfunktion ohne begleitende Symptomatik
Typische Symptome Herzinsuffizienz
- Atemnot
- Ödeme
- Adynamie
- Schlafprobleme wegen Atmung
- Appetitstörung
- Husten
- Nykturie
- Schwindel, kognitive Probleme
Herzinsuffizienz, NYHA-Einteilung Klassen
- Leicht: keine Symptome bei normaler Aktivität
- Leicht: Leichte Symptome bei aktivität
- Mittelschwer: Deutl. Einschränkung körperl. Leistungsfähigkeit, in Ruhe keine SEymptome, aber schon bei leichterer Belastung
- Schwer: Symptome in Ruhe, sehr schwere Einschränkung