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Multiple sclerosis (MS) and stroke share a number of mechanisms of neuronal damage. In both cases the balance between neurodestruction and neuroprotection appears modulated by the function of the adaptive immune system. MS is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS), leading to permanent disability. It seems certain that an autoimmune response directed against the CNS is central to the pathogenesis of the disease. While these CNS-specific T cells are activated in MS patients, they are inactive and naive in healthy. Therefore it is believed that an activation of autoreactive T cells by cross-reactivity with pathogens occurs outside of the CNS. In consequence T cells express adhesion molecules and proteinases which enable them to cross the blood-brain barrier. In stroke, however, the blood-brain barrier is disturbed in its integrity caused by the decreased blood flow. Cells can freely migrate from the periphery into the brain. CNS autoreactive cells from the periphery can be activated within the CNS and thus contribute to further tissue damage. While the local autoimmune response remains temporary in stroked brains, it is chronically destroyed in MS. The differences between the underlying mechanisms are not understood. This thesis investigated T cell responses in Multiple Sclerosis in response to the therapeutics Mitoxantrone and IFN-b. The induction of a TH1 to TH2 cytokine response appears to be a shared mechanism of action between both therapeutic agents. Primarily the post stroke immune response was investigated. Patients developed a stroke induced immune suppression characterized by monocytic dysfunction and lymphocytopenia explaining the high frequency of post stroke infections. Moreover early post stroke predictors of subsequent infections, like the CD4+ T cell count, were identified. The T cell response of stroke patients appeared primed to proinflammation and unsuppressed after mitogen stimulation. A detailed understanding of post stroke immune alterations may offer new avenues of intervention to improve the clinical fate of stroke victims. In addition, such knowledge could also further our understanding of Multiple Sclerosis, because, while increasing the infection risk, the dampening of the immune system could have an important protective function, if it limits autoimmune brain damage triggered by the massive release of brain antigens during stroke. If these two pathways could be modulated separately it would create the opportunity to develop distinct therapeutic approaches that inhibit autoimmunity and strengthen antibacterial defenses. To further delineate these mechanisms it is crucial to investigate the role of the innate immune system as compared to the adaptive immune system in stroke induced immune suppression.

Zusammenfassung Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch entzündliche Erkrankung des Zentralnervensystems mit unterschiedlicher Ausprägung von Demyelinisierung und axonalem Schaden. Eine disseminierte Verteilung der Entmarkungsherde im zentralen Nervensystem führt zu einer Vielzahl von Symptomen. Die Häufigkeit der Blasenfunktionsstörungen bei MS-Patienten wird mit einer Prävalenz von 33 bis 97% beschrieben. Ziel dieser Arbeit war, eine Empfehlung für ein neurourologisches Management für MS-Patienten mit Blasenfunktionsstörungen zu erarbeiten. Dafür wurden prä- und posttherapeutisch die urologischen Symptome und die Ergebnisse der Videourodynamik von 182 MS-Patienten (Gruppe I) unserer Klinik retrospektiv ausgewertet. Aus der Gruppe I konnten die Daten von 65 Patienten (Gruppe II) über einen Zeitraum von 5 bis 17 Jahren hinsichtlich der Änderung der urodynamischen Klassifikation und der primären Therapie prospektiv analysiert werden. Die häufigsten Leitsymptome waren bei unseren Patienten nach anamnestischen Angaben Nykturie mit 80%, Pollakisurie mit 74% und Harninkontinenz mit 46 %. Die deutliche Mehrheit der Befragten (73%) klagte über Symptome der Speicherstörung. Eine Blasenentleerungsstörung wurde bei 12 % der Patienten registriert. Etwas häufiger war eine, sonst selten beschrieben, kombinierte Störung (15%). Die anamnestischen Angaben über die urologischen Symptome waren deutlich different zu den objektiven Befunden. Von unseren 182 Patienten klagten 7 über eine erschwerte Miktion mit Restharngefühl. Die sonographische Kontrolle dagegen ergab bei 65 Patienten einen Restharn. Unabhängig von den klinischen Symptomen sollte bei MS-Patienten immer eine Restharnkontrolle erfolgen. Weitere Differenzen ergaben sich zwischen den anamnestischen Angaben und urodynamischen Befunden. Symptome einer Blasenentleerungsstörung und eine kombinierte Symptomatik benannten 27 % der Patienten. Urodynamisch dagegen fanden wir bei 57% einen mit einer Entleerungsstörung assoziierten Befund. Bei der Analyse der Speicherfunktion ist das Ausmaß der Störung (Druckschädigung des unteren Harntraktes, Höhe des intravesikalen Druckes, Gefährdung der Nierenfunktion) ohne Videourodynamik nicht zu erkennen. Allein nach der Anamnese ergeben sich ohne urodynamische Untersuchung falsche therapeutische Schlussfolgerungen. Unsere Ergebnisse der Urodynamik bei MS-Patienten ergaben folgende isolierte Funktionsstörungen des Detrusors und des Blasenauslasses: Detrusorüberaktivität, Detrusorhypoaktivität, überaktive Harnblase ohne Detrusorüberaktivität, Detrusor-Sphinkter-Dyssynergie, Detrusor-Blasenhals-Dyssynergie. Im Gegensatz zu bisherigen Erkenntnissen stellten wir fest, dass sowohl eine Detrusorüberaktivität als auch eine Detrusorhypoaktivität häufiger im Rahmen kombinierter Störungen als isoliert vorkommen. Zusätzlich zu den bekannten fanden wir 5 bisher nicht beschriebene Befundkombinationen: Detrusorüberaktivität / Detrusor-Blasenhals-Dyssynergie, Detrusorüberaktivität / Detrusor-Blasenhals-Dyssynergie /Detrusorhypoaktivität, Detrusorüberaktivität / Detrusor-Sphinkter-Dyssynergie / Detrusorhypoaktivität, Detrusorhypoaktivität / Detrusor-Blasenhals-Dyssynergie, Detrusorhypoaktivität / überaktive Harnblase ohne Detrusorüberaktivität. Trotz geringer Häufigkeit dieser Befunde sind diese Ergebnisse für die individuelle Therapieentscheidung unverzichtbar. Insgesamt konnten 10 Befundkonstellationen der urodynamischen Klassifikation nachgewiesen werden. Einen Wechsel der Klassifikation der Harnblasenfunktionsstörung bei MS-Patienten stellten wir bei 8% (5 Patienten der Gruppe II) fest. In unseren Untersuchungen dominierten dagegen quantitative Veränderungen der Symptomatik und der urodynamischen Parameter, die eine Änderung bzw. Anpassung der Therapie bei 47 von 65 Patienten (72%) erforderlich machten. Durch regelmäßige klinische und urodynamische Kontrolle und auf diesen basierende Therapieanpassungen konnten bei unseren Patienten die MS-bedingten urologischen Symptome und die urodynamischen Parameter nachweislich verbessert und die Gefährdung der Patienten durch sekundäre Nierenschäden gesenkt werden. Aus diesen Erkenntnissen entstand ein Algorithmus für die neurourologische Betreuung von MS-Patienten mit Blasenfunktionsstörungen.

Hintergrund: Multifokale Demyelinisierung und axonale Degeneration gelten als die wichtigsten Pathomechanismen der Multiplen Sklerose (MS). Letzteres resultiert in einer globalen zerebralen Atrophie, wobei die mittels MRT gemessene Weite des III. Ventrikels als Maß der zerebralen Atrophie mit dem Grad der klinischen Behinderung korreliert. Unter Studienbedingungen besteht eine gute Korrelation für die Messung des Durchmessers des III. Ventrikels zwischen den Verfahren MRT und transkranieller B-Bild Sonographie (TCS). Fragestellung: In dieser Arbeit wurde bei MS-Patienten einer neuroimmunologischen Ambulanz im Rahmen der klinischen Routine untersucht, wie gut die Messungen der Weite des III. Ventrikels mittels TCS und MRT übereinstimmen. Außerdem wurde die Assoziation zwischen der Weite des III. Ventrikels und dem Grad der Behinderung (bestimmt durch den EDSS-Wert und dem MFSC-Wert), der Symptomdauer und dem Alter der Patienten untersucht. Methoden: In die vorliegende Beobachtungsstudie wurden 29 Patienten mit der Diagnose einer MS eingeschlossen. MRT- und TCS-Untersuchung erfolgten im Rahmen der klinischen Routinediagnostik. Außerdem wurde an 15 Freiwilligen die Intra-Untersucher-Reliabilität, Intra-Auswerter-Reliabilität, Inter-Auswerter-Reliabilität der Messung des III. Ventrikels mittels TCS sowie die Reliabilität der Untersuchung mit zwei verschiedenen Ultraschall-Geräten anhand von Variationskoeffizienten und Intraklassen-Korrelationskoeffizienten bestimmt. Zum Vergleich der Messung des III. Ventrikels mittels MRT und TCS wurden Pearson Korrelationskoeffizienten berechnet und das Maß der Übereinstimmung in Bland-Altman-Diagrammen dargestellt. Die Korrelation von III. Ventrikel mit EDSS- und MSFC-Werten wurde mit dem Spearman-Rang-Korrelationstest bestimmt. Ergebnisse: Aufgrund nicht ausreichender Bildqualität konnte der dritte Ventrikel nur bei 27 von 29 untersuchten Patienten zweifelsfrei dargestellt werden (93,1%). Die Intraklassen- Korrelationskoeffizienten betrugen für die Intra-Untersucher-Reliabilität 99.4%, für die Intra-Auswerter-Reliabilität 97,8% und für die Inter-Auswerter-Reliabilität 98,9%. Auch wenn Ultraschall-Untersuchungen in der klinischen Routine durchgeführt wurden, bestand insgesamt eine gute Korrelation der beiden Messmethoden (Pearson-Korrelationskoeffizient 0,7). Allerdings lagen die obere und untere 95%-Schranke der Übereinstimmung im Bland-Altman-Diagramm bei 2,93mm (95%-Konfidenzintervall: 2.08 bis 3.78mm) und -2,23mm (95%-Konfidenzintervall: -3.08 bis –1.38mm). Die mittels TCS gemessene Weite des III. Ventrikels war durchschnittlich 0,35 mm größer als die im MRT-Bild gemessene Ventrikelweite (95%-Konfidenzintervall: -0.17 bis 0.87mm). Die Übereinstimmung der Messungen von TCS und MRT war umso größer, je größer die Ventrikelweite war. Schlussfolgerungen: Unselektierte Patienten aus einer MS-Sprechstunde sind überwiegend Patienten mit einem niedrigen Behinderungsgrad ohne wesentliche Hirnparenchymatrophie. Bei diesen Patienten ist die Korrelation zwischen TCS und MRT zwar gut, aber die Schranken im Bland-Altman Plot sind relativ weit, so dass die Messungen von TCS und MRT bis zu 2-3mm voneinander abweichen. Insofern erscheint eine Messung der Hirnatrophie durch Weite des III. Ventrikels an diesen unselektierten Patienten im Rahmen der Routine mittels TCS als nicht gut geeignet, um in diesem Setting frühe Stadien der Atrophie zu untersuchen und den Axonverlust früher Krankheitsstadien nachzuweisen.

Multiple Sklerose ist eine chronisch verlaufende neurodegenerative Erkran- kung, welche sich durch herdförmige Läsionen des ZNS manifestiert und zur progredienten Behinderung führt. Die kraniale MR-Bildgebung und die Bestimmung der Läsionslast in T2-gewichteten Sequenzen ist das wichtigste paraklinische Verfahren zur Diagnostik und Verlaufskontrolle der MS. Diese wird in der klinischen Praxis durch visuellen Vergleich zweizeitiger MR- Untersuchungen ermittelt und ist zeitaufwendig und fehleranfällig, weshalb eine automatisierte Erkennung erstrebenswert ist. In dieser Arbeit wurde ein auf Subtraktionsbildern basierter Algorithmus zur semi-automatischen Erfassung von Veränderungen der Läsionslast in T2w, sowie von kontrastverstärkten T1w Datensätzen von Patienten mit einer chronisch demyelinisierenden Erkrankungen des ZNS mit der üblichen visuellen Befundung verglichen. Die hier präsentierte Methode erreicht im T2w Bild die Zuverlässigkeit der üblichen visuellen Befundung. Dahingegen ist sie bei kontrastverstärkten T1w Datensätzen unterlegen. Des Weiteren findet der präsentierte Algorithmus nicht nur neue, subtile Läsionen und geringe Volumenänderungen, sondern auch Signalalterationen ohne Volumenzunahme in vorbestehenden Läsionen, die bisher nicht Bestandteil der Diagnose- und Monitoringsysteme sind und bezüglich dessen einer Evaluation bedürften. In Hinblick auf T2w Datensätze könnte die präsentierte Methode die radio- logische Befundung unterstützen und eine schnellere und sicherere Befun- dung ermöglichen und so die Verlaufsbeobachtung der Krankheit erleichtern. In Zukunft könnten verbesserte Algorithmen, höhere Feldstärken und selbst- lernende Programme eine schnelle und verlässliche Alternative zur zeit- aufwendigen und fehlerbehafteten radiologischen Befundung darstellen und so Diagnose und Verlaufsbeobachtung bei Patienten mit Multipler Sklerose verbessern.