Arbeitsblatt: Aufgabe Neurobiologie Myasthenia gravis mit Lsg

Bi-LK Biologie 12 AUFGABE II: Myasthenia gravis (MG) schwere Muskelschwäche 1. Erklären Sie die auf Myasthenia gravis (MG) bezogenen Beobachtungen in Mat. a) bis e) nacheinander in der vorgegebenen Reihenfolge. (14 Punkte) 2. Deuten Sie das Zustandekommen der Muskelschwäche beim Lambert-EatonSyndrom (Mat. B; Beobachtung und Mat. a). (12 Punkte) 3. Sowohl bei einer Vergiftung mit Botulinumtoxin (Botox) als auch mit Curare treten ähnliche Symptome wie bei Myasthenia gravis auf. Erklären Sie diesen Sachverhalt. (10 Punkte) 4. Schlagen Sie zwei Therapien zur Linderung der Krankheitssymptome vor, begründen Sie Ihre Vorschläge und erläutern Sie mögliche Nebenwirkungen bei andauernder Behandlung. (9 Punkte) Material A: Krankheitsbild Myasthenia gravis Myasthenia gravis (MG) (griech. Mys Muskel, -astenie Schwäche, gravis schwer) ist eine seltene neurologische Erkrankung mit charakteristischen Symptomen. Betroffen ist etwa eine von 10.000 Personen. Die »schwere Muskelschwäche« beruht auf einer Funktionsstörung der Erregungsübertragung von Motoneuronen auf Skelettmuskeln. Bei Belastung nimmt die Muskelschwäche zu, in Ruhe verbessert sich der Zustand. Bei 10 – 20% der Betroffenen bleibt die Schwäche auf die Augenmuskulatur 1: »Schlafzimmerblick« eines MG-Patienten; die Schwächung beschränkt Beobachtung a; Mat. Abb. des Oberlid-Hebermuskels führt zum Herabsinken des oberen B), bei den übrigen entwickelt sich Augenlids und zur Wahrnehmung von Doppelbildern. innerhalb von etwa zwei Jahren eine allgemeine Muskelschwäche. Im Frühstadium beeinträchtigt werden die Mimikmuskeln, der Schluck- und der Kauapparat. Lebensgefährlich wird die Krankheit, wenn sie im fortgeschrittenen Stadium auch die Atemmuskulatur angreift. Die beobachteten Symptome können verschiedene Ursachen haben. B: Aufklärung über die neurophysiologischen Ursachen der Muskelschwäche Aufklärung über die neurophysiologischen Ursachen der Muskelschwäche brachten u.a. die folgenden Beobachtungen: a) MG-Patienten können ihre Augenlider nur mit Mühe und unvollständig öffnen; manche können auch ihre Augen nicht mehr zur Seite richten. 1 Minute nach Injektion von 10 mg Edrophonium, einem Inhibitor der Acetylcholinesterase (ACh-Esterase), einem ACh 1 Bi-LK Biologie 12 abbauenden Enzym im synaptischen Spalt, können die Patienten die Augenlider wieder vollständig öffnen und die Augen nach allen Seiten bewegen. b) Beim Muskel eines Gesunden bleibt die Amplitude der Aktionspotenziale (AP) bei einer Reizfrequenz von 2-5 Reizen/Sek. konstant. Bei MG-Patienten nimmt die Amplitude dagegen sehr schnell ab. Nach der Injektion von Neostigmin in die Kopfarterie des Patienten nimmt die Amplitude weniger stark ab. Bei Neostigmin handelt es sich um einen weiteren AChEsterase-Inhibitor (Abb.2), der die Dauer eines APs an der neuromuskulären Synapse durch Verlängerung der ACh-Wirkungsdauer erhöht. c) Das Schlangengift -Bungarotoxin bindet irreversibel an ACh-Rezeptoren der Muskelfaserendplatten und verursacht dadurch eine Lähmung des betroffenen Muskels. Mit radioaktiv markiertem Bungarotoxin wurden die ACh-Rezeptoren der Endplatten in Muskelfasern eines gesunden und eines MG-Patienten sichtbar gemacht. (Abb.3) d) Menschen und Tiere, die an MG leiden, reagieren besonders empfindlich auf Curare und alle anderen Substanzen, die in gleicher Weise die Signalübertragung an Synapsen beeinflussen. e) Im Experiment löste man durch wiederholte Injektionen von ACh-Rezeptoren aus dem Zitterrochen (electric eel) bei Mäusen eine Immunreaktion aus, die eine myastheniaartige Krankheit auslöste. Da die ACh-Rezeptoren bei allen Wirbeltieren ähnlich aufgebaut sind, dockten die gebildeten 2 Bi-LK Biologie 12 Antikörper auch an die körpereigenen ACh-Rezeptoren der Maus an. Damit hatte man künstlich eine Autoimmunreaktion ausgelöst. Sind die ACh-Rezeptoren bzw. die Ionenkanäle durch Antikörper markiert, werden sie zweibis dreimal so rasch abgebaut wie sonst. Folge ist eine Muskelschwäche (Abb. 4). Durch Injektion von Neostigmin (auch Edrophonium) konnte die experimentell ausgelöste Myasthenia gemildert werden. f) Das Lambert-Eaton-Myasthenia-Syndrom (LEMS) löst Symptome aus, die denen der MG ähneln. Ursache ist hier jedoch eine durch Antikörper vermittelte Inaktivierung der spannungsgesteuerten Ca2-Ionenkanäle in der präsynaptischen Membran. g) Im Blut von 50% der MG-Patienten mit okulärer MG, bei denen sich die Muskelschwäche auf die Augenmuskulatur beschränkt, und 90% der Patienten mit allgemeiner MG sind Antikörper gegen die ACh-Rezeptoren nachweisbar, die die synaptische Übertragung beeinflussen. (ACh ist einziger Transmitter der neuromuskulären Synapse.) Dies verweist auf eine Autoimmunreaktion. Als Ursache werden krankhafte Veränderungen der Thymusdrüse angenommen. 1939 berichtete A. Blalock, dass sich die Symptome nach Thymectomie (Entfernung der Thymusdrüse) verbesserten. 3 Bi-LK Biologie 12 C: Unterschiede zwischen LEMS und MG 4