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Klinische Anästhesie | Clinical Anaesthesia
C. Gaik · T. Wiesmann · C.L. Errando · L. Muñoz

OrphanAnesthesia – Handlungsempfehlungen zur Anästhesie bei • Amyotropher Lateralsklerose • Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung

OrphanAnesthesia – Recommendation for the anaesthesiological management of patients with amylotrophic lateal sclerosis and Charcot-Marie-Tooth disease

Schlüsselwörter OrphanAnesthesia – Handlungsempfehlungen – Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) – Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung
Keywords OrphanAnesthesia – Amyotrophic Lateral Sclerosis – Charcot Disease – Charcot-Marie-Tooth Disease
Zusammenfassung

Amyotropher Lateralsklerose

Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine seltene, schnell fortschreitende paralytische Erkrankung, die durch die Degeneration der oberen und unteren Motorneurone von motorischem Kortex, Hirnstamm und Rückenmark charakterisiert ist.

ALS ist die häufigste Form neurodegenerativer Motorneuronen-Erkrankungen [1,3,6,11]. Die Beteiligung der oberen Motorneurone führt zu schlaffen und spastischen Lähmungen, gesteigerten Reflexen und positivem Babinski-Zeichen. Die Schädigung der unteren Motorneurone hat eine muskuläre Schwäche und Atrophie, Faszikulationen und Muskelkrämpfe zur Folge [11]. Eine Beteiligung des Hirnstamms kann bulbäre Symptome verursachen. Der Verlauf der Erkrankung variiert je nach klinischer Erstmanifestation und je nachdem, welche Körperregion zuerst betroffen ist, wobei letztlich häufig ein respiratorisches Versagen zum Tode führt [4].
Die weltweite Inzidenz liegt bei etwa 1 / 50.000 pro Jahr und die Prävalenz bei ca. 1 / 20.000. Bezogen auf westliche Länder sind diese Zahlen relativ einheitlich, wenngleich es Berichte über größere Häufigkeiten in der westlichen Pazifikregion gibt [23]. Sowohl Inzidenz als auch Prävalenz nehmen mit steigendem Alter zu [1]. Das mittlere Erkrankungsalter der sporadischen ALS liegt bei Ende 50, wobei familiäre ALS-Fälle auch früher auftreten können.
Männer scheinen von der sporadischen Form etwas häufiger betroffen zu sein (Verhältnis Männer zu Frauen etwa 1,5 – 2:1), in familiären Fällen ist das Verhältnis ausgeglichen [1,23]. Nur etwa 5 – 10 % der ALS-Fälle sind familiär bedingt (typischerweise autosomal-dominante Vererbung), wobei die restlichen 90 – 95 % der ALS-Fälle sporadischer Genese sind. Phänotypisch sind die familiäre und die sporadische ALS nicht zu unterscheiden [1,6]. Über 100 genetische Varianten konnten mit dem Risiko, eine ALS zu entwickeln, assoziiert werden, aber die zugrundeliegenden Pathomechanismen sind weiterhin unbekannt [1]. Interessanterweise führen verschiedene Genmutationen zu individuellen Phänotypen (z. B. gleicher Erkrankungsbeginn und -dauer, ähnliche klinische Erstmanifestation), wohingegen andere einzelne Genmutationen zu sehr unterschiedlichen Phänotypen führen [6]. Im Mittelpunkt der aktuellen Forschung stehen Gene, welche die Entwicklung des Zytoskeletts, die Homöostase von Proteinen und RNA wie auch „Trafficking-Prozesse“ beeinflussen [1].
Zweifellos spielen Umweltfaktoren eine Rolle in der komplexen Pathogenese der Erkrankung, wobei deren genauer Einfluss jedoch nicht vollständig geklärt ist. Umweltbedingte Risikofaktoren, die in unterschiedlichem Ausmaß mit ALS assoziiert wurden, sind z. B. Wehrdienst, unterschiedliche Arten von (Schädel-)Traumata, Rauchen und eine Exposition gegenüber Schwermetallen und Pestiziden [1].
Hinsichtlich Beginn, klinischer Erstmanifestation und den jeweils beteiligten Motorneuronen gibt es eine merkliche Heterogenität, sodass betroffene Patienten verschiedene Zeichen und Symptome zeigen [1,6,24]. Die „klassische“ ALS beginnt normalerweise mit einer fokalen Schwäche der Gliedmaßen, schreitet jedoch innerhalb von Wochen bis Monaten voran und betrifft dann nahezu die meisten Muskeln. Neurone, welche die Augenmuskeln oder die Blase innervieren, sind bis in die letzte Phase der Erkrankung hinein nicht betroffen [1,6]. Neben einer Schwäche der Muskeln können auch Atrophien, Faszikulationen, Spastiken und eine Hyperreflexie auftreten [24].
Ein Drittel der Patienten fällt mit Bulbärsymptomen auf, z. B. Schwierigkeiten beim Kauen, Sprechen oder Schlucken, unkontrolliertem Sabbern oder einer undeutlichen Sprache [1,26]. Die Dysphagie kann zu einer symptomatischen Aspiration von Feststoffen, Flüssigkeiten und später auch von fester Nahrung führen [28]. Darüber hinaus kann eine emotionale Labilität durch die Beteiligung frontopontiner Motorneurone auf eine Pseudobulbärparalyse hinweisen, die durch eine faziale spastische Paraparese sowie eine Affektlabilität und -inkontinenz gekennzeichnet ist [1].
Bis zu 20 % der ALS-Patienten zeigen progrediente kognitive Anomalien, die durch Verhaltensänderungen gekennzeichnet sind und zu einer (frontotemporalen) Demenz führen [1].
Neben der „klassischen“ ALS gibt es mehrere atypische Formen der ALS, z. B. Formen mit geringer Beteiligung der Extremitäten, wobei diese mit einem längeren Überleben einhergehen können. Bei diesen atypischen ALS-Formen beschränkt sich die pathologische Ver-
änderung vorwiegend auf eine Ebene der Motorneurone (obere oder untere). Zu den atypischen Formen gehört die Primäre Lateralsklerose (PLS) und die Progressive Muskelatrophie (PMA), wobei deren Anerkennung als eigenständige Entität oder Variante der ALS noch diskutiert wird [5].
Inwieweit obere und untere Motorneurone betroffen sind, das Ausmaß beteiligter Körperregionen und anderer Bereiche (z. B. Kognition, Verhalten) sowie der jeweilige Erkrankungsprogress variieren zwischen den Patienten [6]. Vom Zeitpunkt der ersten Symptome der ALS bis zu deren Diagnose vergehen in der Regel 12 Monate. Die Diagnose basiert primär auf der körperlichen Untersuchung. Bildgebungen von Kopf und Wirbelsäule, die Elektromyographie und laborchemische Untersuchungen dienen vor allem dem Ausschluss struktureller Läsionen und weiterer Ursachen der Paralyse [1]. Ein spezieller Fragebogen (ALSFRS-R) kann für die Beurteilung des Erkrankungsverlaufs und insbesondere funktioneller Beeinträchtigungen des Patienten genutzt werden [11].
Leider existiert keine kausale Therapie der ALS. Behandlungsoptionen sind für gewöhnlich palliativer Art und auf die Symptomkontrolle mittels kurzzeitiger Interventionen ausgerichtet (z. B. nasogastrale Ernährung, chirurgische Behandlung bei Sprachstörungen, Sys-
teme zur Hustenassistenz, Zwerchfellschrittmacher, Atemhilfen oder eine Tracheotomie). Ob die Ernährung via PEG einen signifikanten Überlebensvorteil bietet, wird kontrovers diskutiert [13,22,30]. Weiterhin sind auch Vor- und Nachteile wie auch die Konsequenzen einer Tracheotomie Teil einer ethischen Diskussion im Rahmen des Advanced Care Plannings für ALS-Patienten. Tracheotomie und Beatmung können dem Patienten das Überleben trotz fortschreitender Lähmung ermöglichen, aber ALS führt unweigerlich zu einem Locked-in-Syndrom ohne Kommunikationsmöglichkeit. Medikamente wie Edaravone und Riluzole bieten einen begrenzten Fortschritt [1].
Da bisher keine Therapie einen wesentlichen klinischen Nutzen bei ALS bietet, ist die Prognose der Erkrankung schlecht [1,19]. Mit dem Fortschreiten der ALS kommt es zu einer weiteren Schwächung des Diaphragmas und der Atemmuskulatur, was zu Dyspnoe, Orthopnoe, Hypoventilation, Pneumonien und letztlich innerhalb von 3 – 5 Jahren zum Tod durch ein respiratorisches Versagen oder Komplikationen wie Dysphagie und Immobilität führt [1,11,24]. Die mittlere Lebenserwartung nach Symptombeginn liegt bei etwa 3 Jahren [11].

 

Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung

Die Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung (CMT) ist die häufigste hereditäre periphere Neuropathie (Prävalenz 1:2.500 bis 1:10.000; 2,8:10.000 in Spanien). Das mittlere Manifestationsalter liegt bei 16 Jahren (2 – 50 Jahre, Einzelfälle mit Symptombeginn im frühen Kindesalter, aber auch im 9. Lebensjahrzehnt, sind beschrieben).
Die Patienten stellen sich mit den Symptomen einer motorischen und sensorischen Polyneuropathie vor (Schwäche und Atrophie der distalen unteren Extremitäten, auffälliges Gangbild und häufige Stürze). Typisch ist ein Hohlfuß (pes cavus). Zusätzlich zu den motorischen Einschränkungen bestehen meist leichte sensorische Defizite an Händen und Füßen. Die Behandlung der Erkrankung beschränkt sich auf unterstützende Maßnahmen. Die Lebenserwartung ist nicht verkürzt – ausgenommen bei einigen Formen der Déjerine-Sottas-Erkrankung und einzelnen schweren Formen der CMT; Funktionseinbußen sind allerdings die Regel.
Kürzlich wurden Empfehlungen zur Differentialdiagnose von Neuropathien bei Kindern und Jugendlichen veröffentlicht (s. Korinthenberg et al.) Gentherapien und andere neue Ansätze befinden sich in der Entwicklung (s. Literatur).
Eine klinische Übersicht der häufigsten Formen CMT 1 und 2 findet sich in den Tabellen 1 und 2.
Bei der Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung (CMT) handelt es sich um eine sensorineurale periphere Polyneuropathie mit einer Inzidenz von ca. 1:2.500 und damit um die häufigste genetische Erkrankung des peripheren Nervensystems. Bekannt sind autosomal dominante, autosomal rezessive und X-chromosomale Erbgänge.
Das langsame Fortschreiten der körperlichen Einschränkung im Erwachsenenalter lässt sich gut durch schwindende Reserven und Kompensationsmechanismen bei zunehmenden Skelett-Deformitäten infolge der Muskelschwäche erklären. Dieses klassische Denkmodell ist allerdings umstritten, weil es nur bei der CMT 1a zutrifft: Bei den meisten, wenn nicht allen Typen der CMT kommt es definitiv zu einem zunehmenden Axon-Verlust, der ursächlich für die zu-
nehmende muskuläre Schwäche und den Verfall vieler Patienten ist. Eine Zusammenfassung klinischer Stigmata findet sich in Tabelle 3.
Gelegentlich ist die CMT mit mäßigen bis schweren chronischen Schmerzen der Extremitäten verbunden, die typischerweise Knochen, Gelenke und Muskeln betreffen und nur selten neuropathischer Art sind.
Die CMT wird überwiegend autosomal dominant vererbt, aber der Erbgang ist heterogen: Über 30 pathogene Gene sind beteiligt, es gibt X-chromosomale und autosomal rezessive Formen; DNA-Mutationen der „mitochondrialen Eva“ mit einem CMT-ähnlichen Phänotyp wurden beschrieben.
Die häufigste Form wird als CMT1a bezeichnet, dieser sind 55 % aller CMT- und 66,8 % der CMT1-Fälle zuzuordnen. Als ursächlich gilt eine Duplikation bzw. Mutation des Genbereichs um das Gen PMP22, der das periphere Myelin-Protein-22 auf Chromosom 17p12 kodiert. In der Folge kommt es zur exzessiven Genexpression mit einer Überproduktion von PMP22. Dieses akkumuliert in Schwann‘schen Zellen, was als Auslöser eines programmierten Zelltods gilt (letztlich ist der Mechanismus für die Entstehung der CMT nach wie vor unklar). Die relativen Häufigkeitsangaben schwanken je nach Fallserie und geografischer Zuordnung. Die Dyck-Klassifikation von 1970 gilt nach wie vor, aber die Nosologie hat sich durch die Molekulargenetik geändert (Tab. 4; weiterführende Informationen bei Berciano J et al.):
a)    Typ I (CMT1, demyelinisierend oder hypertrophierend) mit autosomal dominantem oder autosomal rezessivem Erbgang
b)    Typ II (CMT2, neuronal oder axonal) mit autosomal dominantem oder autosomal rezessivem Erbgang
c)    Typ III (CMT3, üblicherweise mit heterozygoter „De novo“-Mutation, gelegentlich autosomal rezessiver Erbgang): Typ III ist reserviert für Patienten mit Déjerine-Sottas-Erkrankung oder solche mit einer schweren Form einer hypomyelinisierenden CMT;
d)    X-chromosomale Formen
e)    komplexe Formen (z. B. unter Beteiligung der Pyramidalbahn, Opikusatrophie, Hörverlust – der bei verschiedenen CMT-Typen auftreten kann – oder durch Pigmente verursachte Retinadegeneration als Hinweis auf eine mitochondriale Beteiligung).
Die Ursache der häufigeren Phänotypen der CMT liegt in der Mutation von Genen, die das periphere Myelinprotein-22 (Duplikation) kodieren, in Einzelfällen auch Dynamin-2.
Diagnose: Familienanamnese und / oder (im Fall einer negativen Familienanamnese) Beginn während der Kindheit; protrahierter und zögerlich progredienter klinischer Verlauf; Vorliegen eines Hohlfuß und – im Gegensatz zu erworbenen Neuropathien – Fehlen positiver sensorischer Symptome (Parästhesien, Dysästhesien) bei gleichzeitig eindeutigen Zeichen eines sensorischen Defizits. Eine elektrophysiologische Untersuchung wird empfohlen (die Klassifikation in CMT1 und CMT2 hängt per conventionem von der Nervenleitgeschwindigkeit – Grenzwert 38 m / s – ab), in Einzelfällen auch eine Nervenbiopsie. Die Bestätigung der Erkrankung erfolgt gezielt molekulargenetisch.

Summary

Amylotrophic lateral sclerosis

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a rare progressive paralytic disorder characterised by the degeneration of upper and lower motor neurons in the motor cortex, brainstem and spinal cord.

ALS is the most common form of degenerative motor neuron disease [1,3,6,11]. Involvement of the upper motor neurons leads to weakness, spasticity, hyperreflexia and Babinski signs. Affection of the lower motor neurons causes weakness, muscular atrophy, fasciculations and cramps [11]. Brain stem affection can lead to bulbar symptoms. The course of the disease varies according to the first affected region and clinical manifestation and usually respiratory failure is the ultimate cause of death [4].
The worldwide incidence is approxi­mately 1 / 50,000 per year and the prevalence around 1 / 20,000. These numbers are relatively uniform in Western countries, although foci of higher frequency have been reported in the Western Pacific [23]. Incidence as well as prevalence increase with age [1]. The mean age of onset for sporadic ALS is the late 50s, but earlier onset may occur in familial cases. There is a slight male preponderance (male to female ratio of around 1.5 – 2:1) in sporadic cases, but equal ratio in familial cases [1,23].
About 5 – 10 % of ALS cases are familial (typically autosomal-dominant inheritance) whereas the remaining 90 – 95 % of ALS cases occur sporadically, but these are phenotypically indistinguish­able [1,6]. Over 100 genetic variants have been associated with the risk for developing ALS, but the pathogenetic mechanism(s) remain unknown [1]. Interestingly, different gene mutations can lead to distinct phenotypes (e. g., similar age at onset, site of onset, disease duration), while other single gene mutations can lead to multiple phenotypes [6]. Genes influencing cytoskeletal dynamics or the protein and RNA homeostasis as well as trafficking processes play an important role in the centre of current research [1].
Environmental factors undoubtedly influence the complex pathogenesis but it is incompletely understood. Environmental risk factors, which have been associated with ALS in varying levels of support include e. g., military service, different kinds of (head) trauma, smoking and exposure to heavy metals and pesticides [1].
There is a marked phenotypic heterogeneity between patients with respect to the onset, location and populations of involved motor neurons, resulting in diverse signs and symptoms [1,6,24]. “Classical” ALS usually begins in the limbs with focal weakness but progresses within weeks to months to involve most muscles. Until late in the disease, neurons innervating eye muscles or the bladder are not affected [1,6]. Beside muscle weakness, muscle atrophy, fasciculations, spasticity and hyperreflexia may appear [24].
However, a third of patients present with bulbar symptoms, e. g., difficulties in chewing, speaking, swallowing, drooling of saliva as well as a slurred speech [1,26]. Dysphagia can result in symptomatic aspiration of solids, liquids and later for solid food [28]. Furthermore, emotional lability due to involvement of frontopontine motor neurons may indicate pseudobulbar palsy, which is characterised by facial spasticity and a tendency to laugh or cry excessively in response to minor emotional stimuli [1].
Up to 20 % of ALS patients show progressive cognitive abnormalities marked by behavioural changes, leading to (frontotemporal) dementia [1].
Beside “classical” ALS, there are several atypical ALS forms such as cases with pure limb involvement and these may have longer survival. In these atypical ALS forms, the pathological burden is predominantly at one (upper or lower) motor neuron level. These forms include primary lateral sclerosis (PLS) or progressive muscular atrophy (PMA), in which their independency or entity as a variant of ALS is under debate [5].
The degree of involvement of the upper and the lower motor neurons, the body regions affected, the degrees of involvement of other systems (e. g., cognition, behaviour) and the progression rates vary among patients [6]. The time from the first symptom of ALS to diagnosis is approximately 12 months. The diagnosis is primarily based on clinical examination. Imaging of the head and spine, electromyography and laboratory test particularly serve to exclude structural lesions and other causes for paralysis [1]. The ALSFRS-R questionnaire can be used to evaluate the course of the disease and especially the patients’ functional impairment [11].
Unfortunately, there is no causal therapy for ALS. Treatment options are usually palliative directed towards managing symptoms with temporary interventions (e.g., nasogastric feeding, surgical improvement of speech disorders, cough-assist devices, diaphragmatic pacing, ventilatory support or tracheotomy). Whether feeding via gastrostomy tube has a significant survival benefit is controversial [13,22,30]. Furthermore, pros and cons as well as consequences of a tracheostomy are part of an ethical dis-
cussion in the advanced care planning of ALS patients. Tracheostomy and ventilation may allow the patient to survive despite increasing paresis, but ALS may ultimately lead to a locked-in state with the inability to communicate. Drugs like edaravone and riluzole provide limited improvement [1].
Because no therapy offers substantial clinical benefit for ALS, the prognosis is poor [1,19]. As ALS progresses, there is further weakening of the diaphragm and respiratory muscles leading to dyspnoea, orthopnoea, hypoventilation, pneumonia and finally to death due to respiratory paralysis / failure or complications such as dysphagia or immobility within 3 to 5 years [1,11,24]. Mean life expectancy after symptom onset is about three years [11].

 

Charcot-Marie-Tooth disease

Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease is the most prevalent peripheral inherited neuropathy (1 / 2,500 to 10,000; 2.8 / 10,000 in Spain). The mean age at onset is 16 years (ranging from 2 to 50 years, but presentation in the early infancy and as late as the high 80s has been reported). Patients present with motor and sensory polyneuropathic symptoms (distal lower-limb weakness and atrophy, gait abnormalities and frequent falls) and pes cavus. Apart from the motor deficits, most patients suffer from a slight loss of sensory functionin hands and feet. The treatment of the disease is supportive. Life expectancy is not shortened – except in some forms of Déjerine-Sottas disease and single severe forms of CMT – but disabilities are the rule.
Guidelines for differential diagnosis of neuropathies in children and adolescents have been recently released (see Korinthenberg et al.).
Gene therapies and other new approaches are now under development (c.f. References).
A clinical synopsis of the most prevalent forms CMT 1 and 2 is shown in Tables 1 and 2.
Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is a sensorineural peripheral polyneuropathy. Affecting approximately 1 in 2,500 individuals, CMT is the most common inherited disorder of the peripheral nervous system. Autosomal dominant, autosomal recessive, and X-linked forms have been recognised.
The slow increase in physical disability in adulthood may well be explained by decreased reserves and compensatory mechanisms together with progression of skeletal deformations due to muscle weakness. However, this classic concept is controversial, as it can be related to CMT1A only: progression of axonal loss definitely occurs in most if not all CMT types and is a cause of progressive wasting and weakness in many patients. A summary of overall clinical features
is given in Table 3.
Sometimes CMT disease is associated with moderate to severe chronic extremity pain, which usually affects bones, joints and muscles and is rarely of neuropathic nature.
CMT is more frequently an autosomal dominant disease: However, its mode of inheritance is heterogeneous: More than 30 pathogenic genes have been implicated, X-linked and autosomal recessive forms, even DNA mutations of the Mitochondrial Eve” showing a
CMT-like phenotype have been reported. The most common syndrome is CMT1A, which accounts for 55 % of all CMT cases and 66.8 % of CMT1 cases, and which is usually caused by the duplication or mutation of the gene encoding peripheral myelin protein-22 on chromosome 17p12, containing the PMP22 gene (causing excessive gene dosage, and overproduction of PMP22 and its accumulation in Schwann cells which is a proposed mechanism resulting in programmed cell death, the ultimate mechanism of CMT development remaining unknown). However, the percentages can vary according to different series reported and geographic origin. The 1970s classification from Dyck is valid, but molecular genetics has changed the nosology (see Berciano J, et al. for complete information):
a)    type I (CMT1, demyelinating or hypertrophic) with AD or AR inheritance;
b)    type II (CMT2, neuronal or axonal) with AD or AR inheritance;
c)    type III (CMT3, usually with de novo heterozygous gene mutations, AR uncommon) reserved for Déjérine-Sottas disease or patients with severe forms of hypomyelinating CMT;
d)    X-linked forms, and
e)    complex forms (e. g. associated with pyramidal involvement, optic nerve atrophy, deafness, occurring in several CMT types; pigmentary degeneration of the retina suggest mitochondrial disease). See Table 4.
Diagnosis Lineage of affected ancestors and / or (in the case of negative family history), onset during childhood; protracted and slowly progressive clinical course; presence of pes cavus, and –
unlike in acquired neuropathies – absence of positive sensory symptoms (paraesthesias, dysaesthesias) despite concomitant unequivocal signs of sensory deficit. An electrophysiological examination should follow (CMT1 and CMT2 classification depends by con-
vention on the threshold value 38 m / s, for the upper limb motor nerves conduction velocity, both median and ulnar nerves), and, in selected cases, neuropathologic criteria (nerve biopsy). Finally, genetic testing should proceed specifically targeted (molecular genetics) in order to confirm the diagnosis.

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