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Migräne und mitochondriale Erkrankungen

Energiedefizit im Gehirn

Migraine and mitochondrial diseases

Energy deficit in the brain

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Zusammenfassung

Mitochondriale Erkrankungen (ME) sind vielschichtige Stoffwechselerkrankungen, die durch Genmutationen hervorgerufen werden und zu einer gestörten Energiegewinnung in den Mitochondrien der Zellen führen. Dabei reicht das klinische Spektrum von schweren Multiorganaffektionen im frühen Kindesalter bis hin zu milden monosymptomatischen Verläufen im Erwachsenenalter. Betroffen sind wegen des hohen Energieverbrauchs v. a. Gehirn, Herz- und Skelettmuskulatur. Kopfschmerzen im Allgemeinen und insbesondere Migräne treten bei Patient:innen mit ME überproportional häufig auf. Im Laufe der letzten Jahre wurden Gemeinsamkeiten im Pathomechanismus von ME und Migräne in zahlreichen biochemischen, genetischen und therapeutischen Studien in den Blick genommen, deren Ergebnisse einen dysfunktionalen Energiemetabolismus mit nachweisbarer mitochondrialer Schädigung als zentralen Aspekt in der Pathogenese der Migräne vermuten lassen. Diese Erkenntnisse sind sowohl für das bessere Verständnis von primären Kopfschmerzerkrankungen und ME als auch für die Optimierung diagnostischer und therapeutischer Abläufe wertvoll und sollten in der klinischen Praxis Anwendung finden.

Abstract

Mitochondrial diseases are complex metabolic disorders caused by genetic mutations and lead to impaired energy production in the mitochondria of cells. The clinical spectrum ranges from severe multiorgan involvement in early childhood to mild monosymptomatic courses in adulthood. The brain, heart, and skeletal muscles are particularly affected due to their high energy demands. Headaches in general and migraine in particular, occur disproportionately more frequently in patients with mitochondrial diseases. In recent years similarities in the pathomechanism of mitochondrial diseases and migraine have been investigated in numerous biochemical, genetic, and therapeutic studies. The results suggest a dysfunctional energy metabolism with demonstrable mitochondrial damage as a central aspect in the pathogenesis of migraine. These findings are valuable for a better understanding of primary headache disorders and mitochondrial diseases as well as for the optimization of diagnostic and treatment procedures and should be applied in the clinical practice.

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Authors and Affiliations

  1. Klinik für Neurologie, Klinikum St. Georg, Delitzscher Str. 141, 04129, Leipzig, Deutschland

    Lucia Hämmerl &  Torsten Kraya

  2. Klinik für Neurologie, Universitätsklinikum Halle, Halle, Deutschland

    Torsten Kraya

Authors
  1. Lucia Hämmerl
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  2. Torsten Kraya
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Correspondence to Torsten Kraya.

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Interessenkonflikt

Gemäß den Richtlinien des Springer Medizin Verlags werden Autoren und Wissenschaftliche Leitung im Rahmen der Manuskripterstellung und Manuskriptfreigabe aufgefordert, eine vollständige Erklärung zu ihren finanziellen und nichtfinanziellen Interessen abzugeben.

Autoren

L. Hämmerl: A. Finanzielle Interessen: L. Hämmerl gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: angestellte Ärztin in Weiterbildung, Neurologie, Klinikum St. Georg, Leipzig. T. Kraya: A. Finanzielle Interessen: Firma Novartis. – Honorare, Unterkunft und Fahrtkosten: Abbvie, TEVA, Lilly, Hormosan, Novartis. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Chefarzt, Klinik für Neurologie, Klinikum St. Georg, Leipzig, Leiter Zentrum für Innere Medizin, Vizepräsident der Deutschen Migräne- und Kopfschmerzgesellschaft.

Wissenschaftliche Leitung

Die vollständige Erklärung zum Interessenkonflikt der Wissenschaftlichen Leitung finden Sie am Kurs der zertifizierten Fortbildung auf www.springermedizin.de/cme.

Der Verlag

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Für diesen Beitrag wurden von den Autor/-innen keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

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Wissenschaftliche Leitung

Stefanie Förderreuther, München

Rainer Sabatowski, Dresden

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CME-Fragebogen

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Welche Organe sind aufgrund ihres hohen Energiebedarfs typischerweise am stärksten von mitochondrialen Erkrankungen betroffen?

Leber, Nieren und Urogenitaltrakt

Lunge, Magen und endokrines System

Nervensystem, Muskulatur und Augen

Haut, Knochen und Gehör

Milz, Bauchspeicheldrüse und Immunsystem

Es gibt bisher nur für eine einzige mitochondriale Erkrankung, die hereditäre Leber-Optikus-Neuropathie (LHON), eine zugelassene krankheitsmodifizierende medikamentöse Therapie. Um welche Therapie handelt es sich?

Valproat

Riboflavin

Propranolol

Magnesium

Idebenon

Eine 24-jährige Patientin mit Fatigue, Belastungsintoleranz, Innenohrschwerhörigkeit und fokalen epileptischen Anfällen stellt sich bei Ihnen vor. Sie vermuten eine Myoklonusepilepsie mit Nachweis von Ragged-red-Fasern in der Muskelbiopsie (MERRF) und können diesen Verdacht molekulargenetisch bestätigen. Welcher klinische Befund wäre darüber hinaus typisch bei dieser Erkrankung?

Anfallartig auftretende Hemiparesen

Zerebelläre Ataxie

Hyperakusis

Trommelschlegelfinger

Großfleckiges Exanthem im Abdominalbereich

Welche Nahrungsergänzungsmittel haben sich als wirksam in der Migräneprophylaxe gezeigt und stehen mit dem zellulären Energiestoffwechsel und der Mitochondrienfunktion in Verbindung?

Vitamin B2 (Riboflavin) und Magnesium

Vitamin D und Kalzium

L‑Carnitin und L‑Glutamin

Rhodiola rosea und Ginseng

Folsäure und Zink

Es stellt sich eine 45-jährige Patientin mit attackenartigen, einseitigen, starken Kopfschmerzen mit Übelkeit, Licht- und Lärmempfindlichkeit sowie Zunahme bei körperlicher Aktivität vor. Zudem berichtet die Patientin über epileptische Anfälle seit dem 40. Lebensjahr. Seit etwa 2 Jahren habe sie mehrfach Gesichtsfeldausfälle und 1‑malig eine Gefühlsstörung der gesamten rechten Körperseite bemerkt. An welche mitochondriale Erkrankung denken Sie?

Mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden (MELAS)

Chronisch-progressive externe Ophthalmoplegie (CPEO)

Kearns-Sayre-Syndrom (KSS)

Myoklonusepilepsie mit Ragged-red-Fasern (MERRF)

Hereditäre Leber-Optikus-Neuropathie (LHON)

Was sind strukturelle Gemeinsamkeiten zwischen Migräne und mitochondrialen Erkrankungen?

Erhöhte Laktatwerte im Liquor bei akuten Kopfschmerzattacken

Persistierende Störung des Kupferstoffwechsels

Erhöhte ATP(Adesonintriphosphat)-Produktion mittels Phosphormagnetresonanzspektroskopie

Anfallartige Störungen im Pyruvatstoffwechsel

Erniedrigte Hämoglobinwerte in akuten Krankheitsphasen

Welche Aussage zur Prävalenz von Kopfschmerzen bei Patient:innen mit mitochondrialer Erkrankung (ME) ist korrekt?

Beim MELAS(mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden)-Syndrom bestehen typischerweise Kopfschmerzen vom Cluster-Typ.

Das Kearns-Sayre-Syndrom (KSS) geht am häufigsten mit trigeminoautonomen Kopfschmerzen einher.

Bei Patient:innen mit ME zeigen sich deutlich höhere Raten von Kopfschmerzen im Vergleich zur Normalbevölkerung.

Es besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Migräne und dem neuromuskulären Phänotyp oder Genotyp.

Migräneartige Kopfschmerzen können sich bei allen ME mit Ausnahme des MERRF(Myoklonusepilepsie mit Ragged-red-Fasern)-Syndroms manifestieren.

Welche Charakteristika von Migränebeschwerden bei mitochondrialen Erkrankungen (ME) entsprechen in etwa denen der allgemeinen Bevölkerung mit Migräne?

Triggerfaktoren wie Stress oder unregelmäßiger Schlafrhythmus

Fehlende Prodromi und abrupter Beginn der Kopfschmerzen

Ansprechen auf NSAID („non-steroidal anti-inflammatory drugs“) bei weniger als 20 % der Betroffenen

Sehr seltene Begleiterscheinungen (wie z. B. Erbrechen und Lichtempfindlichkeit)

Gleichmäßige Verteilung der Kopfschmerzen im Kopfbereich

Welche Methode ermöglicht die Untersuchung des zerebralen Energiestoffwechsels in vivo und hat bei Migränepatient:innen mit Aura eine erniedrigte ATP(Adenosintriphosphat)-Produktion festgestellt?

Elektromyographie (EMG)

Farbduplexsonographie

Computertomographie (CT) mit Phosphorszintillation

Phosphormagnetresonanzspektroskopie

Positronenemissionstomographie (PET)

Welche Aussage zur Behandlung bei Patienten mit Migräne und mitochondrialen Erkrankungen (ME) ist korrekt?

Valproat ist hier ein empfehlenswertes Migräneprophylaktikum.

Antikörper gegen den CGRP(„calcitonin gene-related peptide“)-Rezeptor wie Erenumab haben bei dieser Krankheitskonstellation keine vorbeugende Wirksamkeit gegen die Migräne gezeigt.

Coenzym Q10 ist bei Migräne und zugrunde liegenden ME gut untersucht und zeigt eine gute prophylaktische Wirksamkeit.

Hochdosiertes Riboflavin und Coenzym Q10 haben sich als nicht wirksam in der Migräneprophylaxe erwiesen.

Von einer ketogenen Diät ist ein positiver Effekt auf die Migränehäufigkeit zu erwarten.

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Hämmerl, L., Kraya, T. Migräne und mitochondriale Erkrankungen. Schmerz 37, 473–482 (2023). https://doi.org/10.1007/s00482-023-00764-z

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