M. Fabry ist eine X-chromosomal vererbte Stoffwechselerkrankung. Die Mutation im α-Galactosidase A Gen führt zur reduzierten Aktivität des Enzyms und zur Akkumulation der Stoffwechselprodukte im gesamten Körper. Von der daraus resultierenden Multiorganerkrankung sind sowohl Männer, als auch Frauen betroffen. Als Grund hierfür steht eine verschobene X-Inaktivierung zur Diskussion. In der vorliegenden Arbeit wurden 104 Frauen rekrutiert und die X-Inaktivierungsmuster in Mundschleimhautepithel, Blut und Hautfibroblasten untersucht. Es wurden umfangreiche klinische und laborchemische Untersuchungen durchgeführt, sodass von jeder Patientin ein klinischer Phänotyp vorlag, der mit Hilfe eines numerischen Scores klassifiziert wurde. Es zeigte sich, dass Blut ein leicht zu asservierendes Biomaterial mit einer hohen Prävalenz an verschobenen X-Inaktivierungsmustern darstellt. Eine signifikante Korrelation mit dem klinischen Phänotyp konnte in keinem der drei untersuchten Gewebe nachgewiesen werden. / Fabry disease is a X-linked lysosomal storage disorder caused by mutations in the α-galactosidase A gene, which leads to deficient activity of the enzyme. The resulting multisystem disease affects men as well as women. As a reason therefor the X-inactivation is discussed. This study recruited 104 women and investigated in X-inactivation patterns from mouth epithelial cells, blood and skin fibroblasts. A clinical and laboratory examination of each women was carried out, so that the clinical phenotype of the women was classified with a numeric score. It was shown that blood is an easy available biomaterial with a high prevalence of skewing in X-inactivation patterns. However no significant correlation was found between X-inactivation patterns and the clinical phenotype in all three investigated biomaterials.

In dieser Studie wurden 108 Patienten mit PNP, 60 Patienten mit M. Fabry und 58 gesunde Kontrollpersonen mittels PREP auf eine small fiber-Pathologie untersucht. Zudem erfolgte eine PREP-Untersuchung bei 5 gesunden Probanden und 3 Patienten nach Anwendung von lokalem Capsaicin. Zur Charakterisierung der small fibers erfolgten zudem Anamnese, klinische Untersuchung, die Fragebögen NPSI, GCPS und ADS, QST und eine Hautbiopsie. In der Gruppe der Patienten mit PNP waren sowohl Patienten mit LFN, MFN und SFN unterschiedlicher Ätiologie vertreten. Patienten mit einer MFN und Patienten mit einer zu einer Mitbeteiligung der small fibers passenden Anamnese (MFN und SFN) wiesen eine verlängerte N1-Latenz nach Stimulation am Fuß auf. Bei einer reduzierten IENFD in der proximalen Hautbiopsie zeigte sich die PPA nach Stimulation im Gesicht reduziert, beide Werte korrelierten positiv miteinander. Bei Patienten mit einer demyelinisierenden PNP war die N1-Latenz nach Stimulation an der Hand verlängert, zudem war bei Patienten mit CIDP die PPA nach Stimulation an Gesicht und Hand reduziert. M. Fabry ist eine X-chromosomal vererbte lysosomale Speicherkrankheit, welche mit einer SFN einhergehen kann. Weibliche Patienten mit M. Fabry und einer subjektiven Hypohidrose als klinische Präsentation einer small fiber Pathologie wiesen eine reduzierte PPA nach Stimulation an Gesicht, Hand und Fuß auf. Über die gesamte Patientengruppe hinweg zeigte sich eine negative Korrelation der PPA nach Stimulation am Fuß mit der klinischen Schmerzpräsentation im NPSI (Summenscore, Subscores evozierte Schmerzen und Schmerzattacken), sowie bei weiblichen Patienten mit der CDT, WDT und TSL in der QST als Marker für die small fiber Funktion. Patienten mit einer längenunabhängigen Reduktion der IENFD wiesen eine niedrigere PPA nach Stimulation am Fuß auf. Ein nicht-auswertbares PREP-Potential spricht nach Ausschluss messtechnischer Artefakte für eine fortgeschrittene Nervenfaserschädigung. Probanden und Patienten zeigten nach Applikation von topischem Capsaicin eine Reduktion der PPA. PREP ist eine einfache, komplikationslos durchzuführende und objektive Methode zur Untersuchung der small fibers. Sie stellt eine sinnvolle Ergänzung zu den bereits etablierten Methoden QST und Hautbiopsie dar und bietet insbesondere für die Evaluation von Medikamenteneffekten wie z.B. von topischem Capsaicin eine vielversprechende Untersuchungsmöglichkeit. / In this study, 108 patients with polyneuropathy, 60 patients with M. Fabry and 58 healthy controls underwent PREP for diagnoses of small fiber pathology. Furthermore, PREP was performed on 5 healthy controls and 3 patients after treatment with local Capsaicin. For characterization of small fibers, anamnesis, clinical examination, NPSI, GCPS, ADS, QST and skin biopsy were performed. In patients with polyneuropathy, patients with LFN, MFN and SFN of different etiology were included. Patients with MFN and patients with clinical symptoms of small fiber pathology had prolonged N1-latency after stimulation at the foot. In case of a reduced IENFD in the proximal skin biopsy, PPA after stimulation at the face was reduced, both parameters correlated. In patients with demyelinating polyneuropathy, N1-latency after stimulation at the hand was prolonged, and in patients with CIDP PPA after stimulation at face and hand was reduced. M. Fabry is an x-chromosomal inherited lysosomal storage disorder, which can induce SFN. Female patients with M. Fabry and subjective hypohidrosis as clinical presentation of small fiber pathology had a reduced PPA after stimulation at face, hand, and foot. Regarding all patients, PPA after stimulation at the foot did show a correlation to clinical symptoms in NPSI (sumscore and subscores for evoked pain and pain attacks), and in female patients with CDT, WDT, and TSL in QST as parameters of small fiber function. Patients with a non-length-dependent reduction of IENFD did show a reduced amplitude after stimulation at the foot. A non-evaluable PREP-potential gives hint on advanced nerve fiber damage after exclusion of examination errors. Patients and controls show a reduction of PPA after application of topical Capsaicin. PREP is an easy, complicationfree and objective method for examination of small fibers. It is a useful additional method alongside established methods, like QST and skin biopsy, and does provide promising possibilities, especially for examination of medication effects, like topical capsaicin.

Die lysosomale Speichererkrankung Morbus Fabry wird X-chromosomal rezessiv vererbt und führt durch eine Mutation des α-Galactosidase A-Gens zu einer fehlerhaften Kodierung des α-Galactosidase A Enzyms. Die folgliche Akkumulation von Glykosphingolipiden, vorwiegend Gb-3 und Lyso-Gb-3 in den Lysosomen der Zellen verschiedener Organe sorgen dort für irreversible Schädigungen. Klinisch werden von klassisch betroffenen Männern, bis zu nicht klassisch und teilweise völlig asymptomatischen Frauen, eine Vielzahl an unterschiedlichen Phänotypen detektiert. Insbesondere die Zellen des Herzens, der Niere, des Gefäßsystems, des Nervensystems und auch der Cornea sind betroffen. Deshalb stellen die Krankheitsbilder der Herzinsuffizienz, fortschreitendes Nierenversagen und cerebrovaskuläre Ereignisse keine Seltenheit dar. Neben der im Jahr 2001 zugelassenen Enzymersatztherapie, besteht seit 2016 die Möglichkeit einer Chaperontherapie mit Migalastat für bestimmte Genotypen. Aktuell sind für die ERT die Produkte Agalsidase alfa (Replagal) mit einer Dosis von 0,2 mg/kg KG und Agalsidase beta (Fabrazyme) mit einer Dosis von 1,0 mg/kg KG beziehungsweise 0,3 mg/kg KG verfügbar. Der perfekte Therapiebeginn und die optimale Dosis sind Gegenstand aktueller Forschung. Nachdem von 2009 bis 2012 ein Agalsidase beta Lieferengpass bestand, mussten viele Patienten unter Agalsidase beta Therapie auf Agalsidase alfa umgestellt werden. Bisherige Studien deuteten bei einem Wechsel zu Agalsidase alfa auf eine Abnahme der eGFR und eine Zunahme Fabry bezogener Schmerzen hin. Außerdem wurde bei einem Zurückwechseln zu Agalsidase beta ein Sinken der Plasma Lyso-Gb-3 Spiegel beobachtet. Da jedoch die Langzeiteffekte dieser Therapieumstellung noch unbeleuchtet waren, war es nun an der Zeit, mit dieser Arbeit Langzeitfolgen klinischer Stabilität und Sicherheit bei Patienten unter Dosisumstellung von Agalsidase alfa zu Agalsidase beta („switch“) und solchen mit folgendem Zurückwechseln auf Agalsidase beta („re-switch“) zu untersuchen. Von den 89 Studienteilnehmern aus drei verschiedenen Fabry Zentren in Deutschland zu Beginn konnten 78 Patienten am Ende des > 80 monatigen Bobachtungszeitraumes mit einer Baseline und zwei Follow-up Untersuchungen analysiert werden. Die Zuteilung zu den drei Gruppen „re-switch“, „switch“ und „regular Agalsidase beta“ erfolgte je nach individuellem Therapieplan. Der Fokus der Studie lag auf den Langzeitdaten der Nierenfunktion, klinischen Symptomen und Ereignissen und der Plasma Lyso-Gb-3 Entwicklung. Patienten der „re-switch“ Gruppe starteten zur Baseline mit den schlechtesten eGFR Werten. Während die eGFR der Teilnehmer mit regulärer Dosis stabil schien, verzeichnete sich in den „switch“ und „re-switch“ Gruppen eine signifikante Abnahme. Der eGFR-Rückgang war dabei bei den „switch“ Patienten am stärksten. Im Geschlechtervergleich zeigten die Männer aller drei Gruppen jährlich signifikante eGFR Einbußen zum zweiten Follow-up. Unterschiede in ernsthaften klinischen Ereignissen der Gruppen wurden nicht beobachtet. Gastrointestinale Beschwerden und Fabry bezogene Schmerzen verschlimmerten sich in der „re-switch“ Gruppe nach Wechsel zu Agalsidase alfa und konnten durch Zurückwechseln zu Agalsidase beta wieder gebessert werden. Nachdem die Lyso-Gb-3 Spiegel der „switch“ Gruppe konstant am höchsten waren, konnten diese bei den „re-switch“ Patienten nach einem Zurückwechseln zu Agalsidase beta signifikant gesenkt werden. Korrespondierend mit den vorherigen Studien konnte bestätigt werden, dass ein Wechsel von Agalsidase beta zu Agalsidase alfa im Allgemeinen sicher ist. Da aus den Daten nicht geschlussfolgert werden kann, dass Agalsidase beta das bessere Medikament ist, sollte die Wahl des Enzympräparates nach wie vor auf individueller Basis erfolgen. Dennoch suggerieren die Daten eine bessere biochemische Antwort unter höheren Enzymdosen, nach einem Zurückwechseln zu Agalsidase beta. Eine repräsentative Optimierung der Nierenfunktion vor allem bei den Männern gelang nicht. Die Symptomverbesserung war am ehesten auf einen dosisabhängigen Enzymeffekt für die Beseitigung von Gb-3 Einschlüssen zurückzuführen. Obwohl auch für die Reinigung von Gb-3 Einschlüssen der Niere eine solche Wirkung nachgewiesen wurde, deutet der signifikante Verlust der Nierenfunktion der Männer auf einen bereits gestarteten inflammatorischen Prozess hin, welcher auch durch höhere Dosen unbeeinflusst blieb. Eine Lösung könnte eine frühere, noch vor dem Beginn der Inflammation startende ERT-Initiierung sein. Diese Überlegung und mögliche anti-inflammatorische Therapiestrategien sollten mit zukünftigen Studien geklärt werden. / The lysosomal storage disease Fabry disease is inherited in an X-linked recessive manner and is caused by a mutation of the α-galactosidase A gene, which leads to a defective coding of the α-galactosidase A enzyme. The consequent accumulation of glycosphingolipids, predominantly Gb-3 and lyso-Gb-3 in the lysosomes of the cells of various organs cause irreversible damage. Clinically, from classically affected males to non-classically and partly completely asymptomatic women, a variety of different phenotypes are detected. In particular, the cells of the heart, kidney, vascular system, nervous system and also the cornea are affected. Therefore, the clinical pictures of heart failure, progressive kidney failure and cerebrovascular events are not rare. In addition to the enzyme replacement therapy approved in 2001, since 2016, the option of chaperone therapy with migalastat has been available for certain genotypes. Currently, the products approved for ERT are agalsidase alfa (Replagal) at a dose of 0.2 mg/kg bodyweight and agalsidase beta (Fabrazyme) at a dose of 1.0 mg/kg bodyweight and 0.3 mg/kg bodyweight, respectively. The perfect initiation of therapy and the optimal dose are the subject of current research. After a 2009 to 2012 agalsidase beta supply shortage many patients under agalsidase beta therapy had to be switched to agalsidase alfa. Previous studies indicated agalsidase alfa a decrease in eGFR and an increase in Fabry-related pain. In addition, when switching back to Agalsidase beta, a decrease in plasma lyso-Gb-3 levels was observed. However, because the effects of this change in therapy were still unexplored, it was now time to investigate the long-term effects of clinical stability and safety in patients under switch from agalsidase alfa to agalsidase beta ("switch") and those who subsequently switched back to agalsidase beta ("re-switch"). Of the 89 study participants from three different Fabry centers in Germany at baseline, 78 patients were analyzed at the end of the > 80 month follow-up period with a baseline and two follow-up examinations. The allocation to the three groups "re-switch", "switch" and "regular agalsidase beta" was done according to the individual therapy plan. The focus of the study was on long-term data of renal function, clinical symptoms and events, and plasma lyso-Gb-3 development. Patients in the "re-switch" group started at baseline with the worst eGFR values. While the eGFR of the regular dose participants appeared to be stable, there was a significant decrease in the switch and re-switch groups. The eGFR decline was most pronounced in the "switch" patients. In gender comparison, males in all three groups showed significant annual eGFR decreases at the second follow-up. Differences in serious clinical events between the groups were not observed. Gastrointestinal symptoms and Fabry-related pain worsened in the "re-switch" group after switching to agalsidase alfa and were improved by switching back to agalsidase beta. While lyso-Gb-3 levels were consistently highest in the switch group, they were significantly reduced in the re-switch patients after switching back to agalsidase beta. Corresponding to previous studies, it could be confirmed that a switch from agalsidase beta to agalsidase alfa is generally safe. Since it cannot be concluded from the data that agalsidase beta is the better drug. The choice of enzyme preparation should still be made on an individual basis. Nevertheless, the data suggest a better biochemical response under higher doses of enzyme, following a switching back to agalsidase beta. A representative optimization of renal function particularly in men, was not achieved. The symptom improvement was most likely due to a dose-dependent enzyme effect for the removal of Gb-3 inclusions attributable. Although such an effect has also been demonstrated for the clearance of Gb-3 inclusions of the kidney, the significant loss of renal function of the men indicates an inflammatory process that has already started and is unaffected by higher doses. A solution could be an earlier ERT initiation, even before the onset of inflammation. This consideration and possible anti-inflammatory therapeutic strategies should be clarified with future studies.

Der Morbus Fabry ist eine lysosomale Speicherkrankheit, die auf einem Mangel des Enzyms a-Galaktosidase A beruht. Die Krankheit wird X-chromosomal rezessiv vererbt und entsteht durch Mutation des a-Galaktosidase-Gens auf dem langen Arm des Chromosoms Xq22. Durch die erniedrigte bzw. fehlende Enzymaktivität kommt es zu einer übermäßigen Ablagerung von Glykosphingolipiden in sämtlichen Geweben des menschlichen Körpers, besonders betroffen sind Herz, Nieren, Gefäße und ZNS. Die Krankheit ist durch einen progredienten Verlauf und einer eingeschränkten Lebenserwartung gekennzeichnet. Insbesondere die kardialen Auswirkungen wie Herzrhythmusstörungen, Klappenvitien und linksventrikuläre Hypertrophie führen zur Herzinsuffizienz und fast immer zu einem meist frühzeitigen Tod durch Herzversagen. Seit einiger Zeit steht in der Enzymersatztherapie mit rekombinanter a-Galaktosidase A (Agalsidase) eine kausale Behandlung zur Verfügung. Unter der Therapie mit Agalsidase zeigen sich auch Verbesserungen der kardialen Parameter, insbesondere eine Reduktion der linksventrikulären Masse. Zur Kontrolle und zur Dokumentation der medikamentösen Wirkung an den verschiedenen Organen waren und sind klinische Studien und Untersuchungen der betroffenen Patienten notwendig. Zur Beurteilung der kardialen Funktion steht, neben den bekannten Routineverfahren wie der Echokardiographie und der MR-Bildgebung, mit der 31P-Magnetresonanz-Spektroskopie ein nicht invasives Verfahren zur Beurteilung des myokardialen Stoffwechsels zur Verfügung. Mit Hilfe von speziellen Auswerteprogrammen können die Absolutkonzentrationen von energiereichen Metaboliten, besonders von Phosphokreatin und Adenosintriphosphat, im Herzmuskel in vivo bestimmt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst einmal die Messung der Konzentrationen der energiereichen Metabolite im Myokard von Patienten mit Morbus Fabry und der Vergleich der Daten mit denen von gesunden Probanden. Des weiteren wurde die Patientengruppe unter Therapie mit Agalsidase b einer frühen und einer späten Kontrolluntersuchung mittels MR-Spektroskopie unterzogen, um Veränderungen im kardialen Metabolismus darzustellen. Die spektroskopischen Daten gaben Aufschluss über Ausmaß der Beeinträchtigung des myokardialen Stoffwechsels aufgrund der Gb3-Ablagerungen und ergänzten die klinischen und bildmorphologischen Untersuchungen. Hierbei konnte eine tendenzieller Anstieg der PCr- und ATP-Konzentrationen unter ERT im Myokard nachgewiesen werden, gleichfalls zeigten sich in dem untersuchten Kollektiv eine Abnahme der linksventrikulären Masse und eine erhöhte Ejektionsfraktion. Ebenso konnte dargelegt werden, dass wie auch bei anderen Herzerkrankungen, wie zum Beispiel der dilatativen Kardiomyopathie oder der koronaren Herzkrankheit, bei einer Stoffwechselerkrankung wie der Fabry-Krankheit deutlich verringerte Konzentrationen energiereicher Phosphate in den Herzmuskelzellen vorliegen. / Fabry disease is a X-linked inborn metabolic defect of the lysosomal enzyme a-galactosidase A. The lack of a-galactosidase A causes an intracellular accumulation of glycosphingolipids, mainly globotriaosylceramide. The signs and symptoms of this disease are various, mainly affected organs are heart, kidneys, vascular endothelium, brain and the nervous system. Cardiac involvement is frequent and leads to progressive heart failure. Beside supportive treatment of the symptoms, a new specific therapy with recombinant enzyme is now available. Examination of the cardiac function of patients undergoing enzyme replacement therapy is necessary and only 31P magnetic resonace spectroscopy allows a non-invasive asessment of high-energy metabolites in the myocardium.

Der Morbus Fabry ist eine X-chromosomal rezessive lysosomale Speicherkrankheit, es resultiert eine verminderte Aktivität des Enzyms alpha-Galaktosidase-A. Diese führt zu einer Einlagerung von Globotriaosylceramiden in verschiedenen Organsystemen. Neben Niere und Nervensystem ist das Herz einer der Hauptmanifestationsorte der Erkrankung. Der Morbus Fabry führt unbehandelt zu einer ventrikulären Hypertrophie, verminderten linksventrikulären Funktion und schließlich zu einer myokardialen Fibrosierung. Viele Patienten sterben aufgrund einer progredienten Herzinsuffizienz. Seit 2001 steht mit der Enzymersatztherapie (ERT), die alpha-Galaktosidase substituiert, eine kausale Behandlung des Enzymdefekts zur Verfügung. Erste, auf einen kurzen Zeitraum (bis zu 12 Monate) angelegte, klinische Studien bei Patienten mit Morbus Fabry haben positive Effekte in Hinblick auf die Funktion und Morphologie des Herzens bei Fabry-Patienten gezeigt. Jedoch zeigten die untersuchten Patienten untereinander oft deutlich unterschiedliche Therapieeffekte. Die Langzeiteffekte einer Enzymersatztherapie, insbesondere in Hinblick auf eine zunehmende Fibrosierung des Herzens als Prognose-Parameter im Laufe der Erkrankung, wurden bisher nicht untersucht. Auch fehlen Daten für eine Aussage über den frühestnötigen Therapiezeitpunkt. Diese Untersuchungen erfolgen zum ersten Mal im Rahmen dieser Studie. Es wurden 30 Patienten (42±7 Jahre) mit genetisch gesichertem Morbus Fabry vor Therapie und nach 1, 2 und 3 Jahren unter Enzymersatztherapie untersucht. Behandelt wurde mit 1.0 mg/kg Körpergewicht rekombinanter alpha-Galaktosidase A (agalsidase ß, Fabrazyme®). Es erfolgten Magnetresonanztomographie- und echokardiographische Untersuchungen. Die echokardiographischen Untersuchungsergebnisse wurden mit einer Kohorte von 20 Herzgesunden verglichen. Neben der Bestimmung echokardiographischer Standardwerte wie der Septum- und Hinterwandstärke und der diastolischen Funktion erfolgte eine Evaluierung der regionalen myokardialen Funktion mittels Gewebedoppler (Strain und Strain Rate Imaging sowie Double Peak-Technik). Im Magnetresonanztomographen (MRT) erfolgte die Detektion eines eventuellen Late Enhancements als Marker für myokardiale Fibrose. Die Patienten wurden anhand des Late Enhancements im MRT in drei Gruppen eingeteilt: Keine Fibrose (n=12), Fibrose in einer (n=9) und Fibrose in mehreren Regionen (n=9). Nur die Gruppe, die Baseline keine Fibrose aufwies zeigte unter dreijähriger ERT eine Normalisierung der Wanddicke und eine funktionelle Normalisierung der regionalen Herzfunktion (Strain Rate radial: von 2,3±0,4s-1 auf 2,9±0,7s-1; p<0,05; Vergleichskollektiv: 2,8±0,5s-1). Die anderen beiden Gruppen zeigten zwar einen Rückgang der Hypertrophie, hinsichtlich der Herzfunktion konnten sie jedoch bei bereits deutlich erniedrigten Funktionswerten zum Baseline-Zeitpunkt lediglich stabilisiert werden. Bei rechtzeitigem Therapiebeginn scheint die Enzymersatztherapie eine effektive Behandlung des Herzens bei Morbus Fabry zu ermöglichen. Diese Langzeitstudie zur Enzymersatztherapie bei Morbus Fabry über 3 Jahre zeigt jedoch deutlich, dass dies nur bei noch nicht fibrotisch verändertem Herzen gilt. Die Indikation zur Enzymersatztherapie sollte daher aus kardiologischer Sicht frühzeitig gestellt werden. / Background: Fabry disease is a lysosomal storage disorder which is caused by a deficiency of alpha-galactosidase A. The lack of the enzyme leads to left ventricular hypertrophy, loss of function and in the end myocardial fibrosis. Enzyme replacement therapy (ERT) with recombinant alpha-Galactosidase A reduces left ventricular (LV) hypertrophy and improves regional myocardial function in patients with Fabry disease during short term treatment. Whether ERT is effective in all stages of Fabry cardiomyopathy during long term follow up is unknown. Methods and Results: We studied 30 Fabry patients over a period of three years regarding disease progression and clinical outcome under ERT. Regional myocardial fibrosis was assessed by magnetic resonance imaging late enhancement technique. Left ventricular hypertrophy was assessed using echocardiography, and myocardial function was quantified by ultrasonic strain rate imaging. All measurements were repeated at yearly intervals. At baseline, 9 patients demonstrated at least two fibrotic LV segments (severe myocardial fibrosis), 9 had one LV segment affected (mild fibrosis) and 12 patients were without fibrosis. In patients without fibrosis, ERT resulted in a significant reduction of LV hypertrophy and an improvement of myocardial function. In contrast, patients with mild or severe fibrosis showed a minor reduction in LV hypertrophy and no improvement of myocardial function. Conclusions: These data suggest that treatment of Fabry cardiomyopathy with recombinant alpha-Galactosidase A should best be started before myocardial fibrosis has developed in order to achieve long term improvement of myocardial morphology, function and exercise capacity.

Fabry disease (FD) is an X-linked lysosomal storage disorder with intracellular accumulation of globotriaosylceramide (Gb3) due to α-galactosidase A deficiency. We studied α-galactosidase A knockout mice (GLA KO) as a model for sensory disturbance and pain in FD. Pain associated behavior of young (3 months) and old (≥18 months) GLA KO mice and wildtype (WT) littermates in an inflammatory and a neuropathic pain model was investigated. Furthermore, affective and cognitive behavior was assessed in the naïve state and in an inflammatory pain model. Gene and protein expression of pain associated ion channels and Gb3 accumulation in dorsal root ganglion (DRG) neurons was determined. We also performed patch clamp analysis on cultivated DRG neurons and human embryonic kidney 293 (HEK) cells expressing voltage-gated-sodium channel 1.7 (Nav1.7) as an in vitro model of FD. Intracellular Gb3 deposits were modulated using shRNA silencing of α-galactosidase A. After intraplantar injection of complete Freund`s adjuvant (CFA) and chronic constriction injury (CCI) of the right sciatic nerve, old GLA KO mice did not develop heat and mechanical hypersensitivity in contrast to young GLA KO and old WT mice. Additionally, we found no relevant differences between genotypes and age-groups in affective and cognitive behavior in the naïve state and after CFA injection. Gene and protein expression analysis provided no explanation for the observed sensory impairment. However, cultured DRG neurons of old GLA KO mice revealed a marked decrease of sodium and Ih-currents compared to young GLA KO and old WT mice. DRG neurons of old GLA KO mice displayed substantial intracellular accumulation of Gb3 compared to young GLA KO and old WT mice. Similar to cultured neurons, sodium currents were also decreased in HEK cells treated with shRNA and consecutively increased intracellular Gb3 deposits compared to the control condition, but could be rescued by treatment with agalsidase-alpha. Our study unveils that, similar to patients with FD, GLA KO mice display age-dependent sensory deficits. However, contrary to patients, GLA KO mice are also protected from hypersensitivity induced by inflammation and nerve lesion due to Gb3-dependent and reversible reduction of neuronal sodium- and Ih-currents. Our data provide evidence for direct Gb3-dependent ion channel impairment in sensory DRG neurons as a potential contributor to sensory dysfunction and pain in FD. / Bei Morbus Fabry (M. Fabry) handelt es sich um eine X-chromosomal vererbte, lysosomale Speichererkrankung mit intrazellulärer Akkumulation von Globo-triaosylceramid (Gb3) aufgrund eines α-Galaktosidase-A Mangels. Um die Pathophysiologie des M. Fabry aufzuklären, untersuchten wir die α-Galaktosidase-A defiziente Maus (GLA KO) als Modell für sensible Wahrnehmungsstörungen und Schmerz. Das schmerzassoziierte Verhalten von jungen (3 Monate) und alten (≥18 Monate) GLA KO Mäusen und Wildtyp (WT) Wurfgeschwistern wurde in einem Entzündungs- und einem neuropathischen Schmerzmodell untersucht. Zudem wurde das affektive und kognitive Verhalten im naiven Zustand und in einem Entzündungsschmerzmodell betrachtet. Auf molekularer Ebene wurden die Gen- und Proteinexpression von schmerzassoziierten Ionenkanälen und die Gb3-Akkumulation in Spinalganglionneuronen (dorsal root ganglion, DRG) bestimmt. Darüber hinaus wurden kultivierte DRG Neurone und humane embryonale Nierenzellen 293 (HEK) mittels Patch-clamp-Analyse elektrophysiologisch untersucht. Die HEK Zellen dienten als in vitro Modell für M. Fabry und exprimierten stabil den spannungsgesteuerten Natriumkanal 1.7 (Nav1.7). Intrazelluläre Gb3 Ablagerungen wurden unter Verwendung von shRNA-Silencing der α-Galaktosidase A induziert. Nach intraplantarer Injektion von complete Freund‘s Adjuvans (CFA) und chronic constriction injury (CCI) des rechten N. ischiadicus entwickelten alte GLA KO Mäuse, im Gegensatz zu jungen GLA KO und alten WT Mäusen, keine Überempfindlichkeit gegenüber Hitze und mechanischen Reizen. Darüber hinaus fanden wir keine relevanten Unterschiede zwischen Genotypen und Altersgruppen im affektiven und kognitiven Verhalten im naiven Zustand und nach Injektion von CFA. Gen- und Proteinexpressionsanalysen lieferten keine Erklärung für die sensible Beeinträchtigung. Jedoch zeigten kultivierte DRG Neurone von alten GLA KO Mäusen eine deutliche Abnahme der Natriumströme und der Ih Ströme im Vergleich zu jungen GLA KO und alten WT Mäusen. Außerdem wiesen DRG Neurone von alten GLA KO Mäusen eine verstärkte intrazelluläre Akkumulation von Gb3 im Vergleich zu jungen GLA KO und alten WT Mäusen auf. Ähnlich wie bei kultivierten Neuronen waren die Natriumströme in, mit shRNA behandelten HEK-Zellen, im Vergleich zu den Kontrollzellen ebenfalls verringert, konnten aber durch die Behandlung mit Agalsidase-alpha wiederhergestellt werden. Unsere Studie zeigt, dass GLA KO Mäuse ähnlich wie Patienten mit M. Fabry altersabhängige sensible Veränderungen aufweisen. Im Gegensatz zu Patienten sind GLA KO Mäuse jedoch auch vor der Überempfindlichkeit geschützt, die durch eine Entzündung und Nervenläsion hervorgerufen wird. Unsere elektrophysiologischen Ergebnisse jedoch, deuten darauf hin, dass die Reduktion der Natrium- und Ih Ströme mit den veränderten Antworten auf die sensiblen Reize zusammenhängt. Diese Daten lassen auf eine Gb3 abhängige Ionenkanaldysfunktion in DRG Neuronen als potentiellen Faktor für sensible Fehlfunktion und Schmerz bei M. Fabry schließen.

Bei Morbus Fabry handelt es sich um eine X-chromosomal rezessiv vererbbare lysosomale Speichererkrankung. Im Vordergrund der kardialen Beteiligung stehen eine progrediente Herzinsuffizienz, bedingt durch eine linksventrikuläre Hypertrophie mit kardialer Fibrosierung, sowie eine Mitbeteiligung des Reizleitungssystems. Bei 150 Patienten wurden im Zeitraum von 2001-2009 neben einer klinischen Untersuchung ein EKG, eine Echokardiographie, ein Belastungs-EKG und teilweise auch eine Magnetresonanztomographie durchgeführt. Zum Vergleich der Patientenentwicklung wurde jeweils das jüngste Follow-up Ergebnis mit den Baseline-Daten verglichen. Es konnte eine signifikante Korrelation zwischen der QRS-Dauer und der Wandstärke in der Echokardiographie und der Magnetresonanztomographie eindeutig nachgewiesen werden. Eine myokardiale Fibrose ist bei normalen Ruhe-EKG-Parametern nahezu auszuschließen. In der Untersuchung des Langzeit-EKGs fanden sich bei einigen Patienten höhergradige ventrikuläre Rhythmusstörungen, welche als erhöhtes individuelles Risiko und als bedeutender Faktor der Sterblichkeit bei Morbus Fabry zu werten sind. / The X-linked recessive genetic disorder Fabry disease is a lysosomal storage disease. Patients present predominantly cardiac involvement e.g. left ventricular hypertrophy and myocardial fibrosis, as well as repolarization abnormalities. In this study, 150 patients underwent physical examinations, EKG studies, echocardiography exams, stress-tests and cardiac MRI studies between 2001 and 2009. Baseline and follow-up results were compared accordingly. The study demonstrated a significant correlation between QRS-Duration and left ventricular wall thickness assessed by echocardiography and cMRI studies. The results showed that an unremarkable EKG study was associated with low probability of myocardial fibrosis. Data from EKG-Holter-monitor-studies demonstrated clinically relevant ventricular arrhythmias in several patients. This indicates an increased individual risk and may determine mortality associated with Fabry disease.

Einführung M. Fabry ist eine x-chromosomal vererbte Enzymmangelerkrankung und führt zu progressiver Niereninsuffizienz und hypertropher Kardiomyopathie. Ziel dieser Studie war die Analyse der kardialen Veränderungen im Rahmen der Erkrankung und unter Enzymersatztherapie (ERT) mittels kontrastmittelgestützter Magnetresonanztomographie (MRT). Material und Methoden 25 Patienten (4 Frauen, Alter 18-55 Jahre) mit genetisch bestätigtem M. Fabry wurden vor und nach 12 Monaten ERT mit Fabrazyme® untersucht. Es erfolgte eine umfassende Analyse morphologischer und funktioneller Parameter des linken Ventrikels (LV) mit Fokussierung auf regionale Wandveränderungen sowie Late Enhancement (LE). Eine Gruppe von 43 gesunden Probanden diente als Kontrollgruppe. Ergebnisse Vor Therpiebeginn war bei 50% aller Patienten eine LV Hypertrophie mit erhöhter enddiastolischen Wanddicke (EDWT) nachweisbar. Die ERT führte zu einer Reduktion der EDWT und der LV Masse um 3,6 bis 10,3% innerhalb von 12 Monaten. Die initial erhöhten LV Volumina nahmen ebenfalls unter Therapie ab. Männliche Patienten wiesen eine eingeschränkte Ejektionsfraktion (EF) auf als Zeichen einer globalen Herzinsuffizienz, welche sich unter Therapie signifikant verbesserte. Die segmentale Analyse der systolischen Wanddickenzunahme (WT) zeigte teils ausgedehnte Wandbewegungsstörungen und eine Verbesserung der Kontraktilität unter ERT. Letztere war am stärksten ausgeprägt, wenn kein LE vorhanden war. Ein LE in der LV Seitenwand ist charakteristisch für M. Fabry und konnte bei 11 von 21 männlichen Patienten nachgewiesen werden mit einem Volumen von durchschnittlich 1,9 ± 1,8% der LV Masse. Das Ausmaß nahm häufig unter Therapie noch zu, es kam zu keiner Reduktion. Allerdings wurde auch kein Neuauftreten beobachtet. Frauen waren nicht betroffen. Das Alter LE-positiver Patienten lag etwa 10 Jahre über dem LE-negativer Patienten. Im Frauenkollektiv war die LV Hypertrophie geringer ausgeprägt als bei männlichen Patienten, lag aber dennoch über dem Normwert. Zwar war der Schweregrad der segmentalen Hypertrophie geringer, aber die regionale Verteilung war dennoch ähnlich der bei männlichen Patienten und blieb unter ERT auf hohem Niveau konstant. Auch die regionale Kontraktilität war mäßig beeinträchtigt und durchaus vergleichbar mit dem Ausmaß der Wandbewegungsstörungen bei LE-negativen männlichen Patienten. Bei Frauen war keine globale LV Insuffizienz nachweisbar. Dennoch belegen die erhöhte LV Wanddicke und segmentale Hypokinesien eine messbare kardiale Beeinträchtigung durch M. Fabry auch bei heterozygoten Patienten. Fazit Insgesamt erwies sich die MRT des Herzens als ideales Instrument zur strahlungsfreien Überwachung von Fabry Patienten unter ERT. So können bereits diskrete und regional beschränkte Veränderungen mit hoher Reliabilität diagnostiziert werden, auch in Regionen, die der Echokardiographie nur schwer zugänglich sind. Die LV Masse ist bereits in frühen Krankheitsstadien erhöht und korreliert gut mit der allgemeinen Erkrankungsschwere. Desweiteren impliziert die enge Verknüpfung zwischen Hypertrophie, erhöhten LV Volumina, Wandbewegungsstörungen und letztenendes globaler Herzinsuffizienz, dass die LV Hypertrophie einen wichtigen und früh sichtbaren Risikofaktor darstellt. Das LE als Zeichen der myokardialen Fibrose in späten Erkrankungsstadien ist irreversibel, ebenfalls eng verbunden mit der kardialen Funktion und scheint ein weiterer Risikofaktor zu sein für ein vermindertes Therapieansprechen. Mit dem Auftreten eines LE und zunehmenden LE-Scores erhöht sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer LV Hypertrophie und von Wandbewegungsstörungen. Das Patientenalter hatte keinen offensichtlichen Einfluss auf die Wirkung der ERT. Es gibt jedoch Hinweise auf eine Art „point of no return“, jenseits dessen der Therapieeffekt - zumindest das Herz betreffend - begrenzt zu sein scheint. / Introduction Fabry disease is a x-chromosomal linked storage disorder and presents with renal failure and hypertrophic cardiomyopathy. The purpose of this study was to investigate cardiac alterations and treatment effects in Fabry patients undergoing enzyme replacement therapy (ERT) using contrast enhanced magnetic resonance imaging (MRI). Material and methods 25 patients (4 women, age 18-55 years) with genetically proven Fabry disease were examined prior to and after one year of ERT with Fabrazyme®. The analysis comprised morphologic and functional parameters of the heart with a focus on regional alterations and late enhancement (LE). A group of 43 healthy volunteers served as a control group. Results Before therapy, 50% of all patients presented with left ventricular (LV) hypertrophy and increased endiastolic wall thickness (EDWT). ERT led to a reduction of EDWT and LV mass of about 3.6 to 10.3% during 12 months. Initially increased LV volumes decreased under therapy as well. The ejection fraction (EF) in male patients was restricted as a sign of global heart failure and improved significantly under therapy. A segmental analysis of the systolic wall thickening (WT) revealed partly pronounced wall motion abnormalities declining under therapy. The improvement was most obvious if no LE was detectable. LE in the LV free wall is typical of Fabry disease and was found in 11 of 21 male patients with volumes of about 1.9 ± 1.8% of the LV mass. These volumes often increased significantly under ERT and no lesion reduced. No patient developed a new LE and no women were affected. The average age of patients with LE was about 10 years above that of LE negative patients. LV hypertrophy in female patients was minor to that of male patients but pathologically superior to normal values. Even if the segmental hypertrophy was less pronounced, the regional distribution was still comparable to that of male patients and remained stable on a high level. The regional contractility was also impaired moderately and was throughout comparable to the extent of wall motion abnormalities in LE negative men. No global dysfunction was detected in women. Nevertheless, increased LV wall thickness and segmental hypokinesia demonstrated a significant impairment of the cardiac system even in heterocygous patients. Conclusions After all, cardiac MRI is an ideal instrument for the monitoring of Fabry patients under ERT without radiation, which can detect already minor and regional restricted changes with high reliability and can assess even regions that are hard to examine by echocardiography. LV mass increases already in early stages of disease and correlates well with the severity of disease. Furthermore, the close connection between hypertrophy, increased LV volumes, wall motion abnormalities, and finally global function loss implicates that LV hypertrophy is an important risk factor. LE as a marker of myocardial fibrosis in later stages is irreversible and closely connected to functional cardiac parameters and therefore seems to be another risk factor for a worse outcome after therapy. In the presence of LE and the higher the LE scores, LV hypertrophy and wall motion abnormalities are more likely. The individual age did not influence therapy effects apparently. There are some arguments indicating a kind of ‘point of no return’. Beyond this point, the effects of ERT seemed to be restricted at least regarding the cardiac function.

Die kontrastmittel- gestützte Late Enhancement- MRT ermöglicht die Darstellung myokardialer Veränderungen wie z.B. Ödem, Nekrose oder Fibrose. Ziel dieser Arbeit war es die semiautomatische Late Enhancement- Quantifizierung im Programm VPT 3.0 mit der manuellen Late Enhancement- Quantifizierung im Viewing- Programm zu vergleichen. Es wurden Late Enhancement- MRT- Datensätze von Patienten mit ischämischen (Myokardinfarkt) bzw. nicht- ischämischen Kardiomyopathien (Morbus Fabry, Morbus Hodgkin, Aortenklappenstenose) analysiert. Die Quantifizierung des Late Enhancement- Signals erfolgte manuell im Viewing- Programm und semiautomatisch unter Anwendung von VPT 3.0. Der Vergleich der Ergebnisse aus der manuellen Analyse und der semiautomatischen Analyse der Daten von Patienten nach Myokardinfarkt, mit kardialer Beteiligung bei Morbus Fabry und bei Z.n. anteriorer Mantelfeldbestrahlung bei Morbus Hodgkin, zeigte eine hohe Übereinstimmung sowie eine gute Korrelation der Werte beider Methoden. Eine valide Late Enhancement- Quantifizierung bei Patienten mit Aortenklappenstenose war sowohl in der manuellen, wie auch in der semiautomatischen Methode nicht möglich. Dies ist unter anderem auf das kleinfleckige, diffus flächige Verteilungsmuster im Rahmen der hier auftretenden konzentrischen Hypertrophie zurückzuführen. Des Weiteren konnte eine geringe Intraobservervariabilität aufgezeigt werden. Das semiautomatische Programm VPT3.0 ermöglicht eine genaue, mit der manuellen Methode gut korrelierende, Quantifizierung von Late Enhancement bei ischämischen und nicht- ischämischen Kardiomyopathien. Davon ausgenommen ist die Aortenstenose. / Contrast agent-based late enhancement mri allows the depiction of myocardial changes e.g. edema, fibrosis or necrosis. The purpose of this thesis was to compare semi- automatic quantification of late enhancement using VPT3.0 with manual quantification using viewing- program. Late enhancement mri data of patients with ischemic (myocardial infarction) and non-ischemic cardiomyopathy (fabry's disease, hodgkin's lymphoma and aortic stenosis) were analyzed. The quantification of late enhancement signal was accomplished manually using viewing program and semi-automatically using VPT 3.0. The comparison of the results from the analysis of patients‘ data suffering from myocardial infarction, cardiac involvement in fabry’s disease and after anterior mantle field irradiation for hodgkin’s lymphoma, showed high correlation for both methods. A valid quantification of late enhancement in patients with aortic stenosis was not possible in most cases. This can, in part, be attributed to the blotchy and patchy pattern of the fibrotic changes appearing due to concentric hypertrophy. Additionally, a low intraobserver variability was demonstrated. The semi- automatic program VPT 3.0 provides an accurate, with the manual technique well- correlated method of quantifying late enhancement in ischemic and nonischemic cardiomyopathies, excluding aortic stenosis.