Das von einem anaeroben Bakterium gebildete Botulinumneurotoxin wurde Ende des 18. Jahrhunderts entdeckt und 1990 erstmalig in der Urologie zur Therapie der Detrusor – Sphinkter – Dyssynergie eingesetzt. Hierbei wird der Serotyp Botulinumneurotoxin A (BoNT/A), in den M.detrusor der Harnblase injiziert. Es bewirkt nachweislich die Verbesserung der Kontinenz, eine Abnahme des maximalen Detrusordrucks und die gleichzeitige Zunahme der maximalen Blasenkapazität als auch eine verbesserte Blasencompliance und die Zunahme des Blasenvolumens bis zur ersten Detrusorwelle. Obwohl BoNT/A bereits seit über 20 Jahren in der Urologie genutzt wird, wurde es erst im September 2011 bei Erwachsenen zur Therapie der neurogenen Detrusorhyperaktivität infolge einer stabilen subzervikalen Rückenmarksverletzung oder Multipler Sklerose zugelassen. Neben der Therapie von Erwachsenen, wird BoNT/A auch bei speziellen Erkrankungen im Kindes – und Jugendalter angewendet. Schulte- Baukloh et al. waren 2002 die ersten, die ihre Ergebnisse zur Behandlung von neurogenen Blasenfunktionsstörungen bei Kindern (die Ätiologie war meist eine Meningomyelozele) veröffentlichten. Doch gibt es hierfür noch keine Zulassung. Obwohl eine Wirkung von BoNT/A in vielen Studien bereits bewiesen wurde, ist der Wirkmechanismus von BoNT/A an der glatten Muskulatur noch nicht vollständig geklärt. Bekannt ist, dass nach der Bindung und Internalisierung in das präsynaptische Axon die leichte Kette des BoNT, eine Endoprotease, den Fusionskomplex spaltet und damit die Freisetzung von ACh in den synaptischen Spalt unterbleibt. Es folgt eine schlaffe Lähmung der Muskulatur. Dies scheint aber längst nicht die einzige Wirkungsweise zu sein, denn neuere Studien zeigen auch eine Hemmung der Freisetzung von ATP und Substanz P. Auch ist die Expression von Capsaicin sensitiven TRPV– und purinergen P2X– Rezeptoren nach BoNT/A – Gabe gesenkt. Eindrucksvoll untersuchten Apostolidis et al. den Effekt, dass durch die Injektion von BoNT/A die suburotheliale Expression von TRPV und P2X2 – Rezeptoren gesenkt werden konnte und dies mit einer Reduktion der Drangsymptomatik korrelierte. Nach diesen fortschrittlichen Ergebnissen zu der Wirkungsweise von BoNT/A auf der neurogenen Seite der neuromuskulären Endplatte, interessierten uns jetzt die Veränderungen auf der muskulären Seite der neuromuskulären Endplatte. Das Probandenkollektiv in der von uns durchgeführten Studie bestand aus insgesamt 10 Kindern und Jugendlichen (7 Jungen und 3 Mädchen; Mittelwert 14 Jahre, 3 Monate), die an einer neurogenen Blasenfunktionsstörung erkrankt sind. Trotz maximaler oder supramaximaler Anticholinergikabehandlung wurde bei allen Probanden aufgrund von Detrusordrücken > 40cm – H20 eine Harnblasenaugmentation notwendig. Zuvor wurden bei 7 von 10 Kindern zusätzlich zur anticholinergen Therapie durchschnittlich 3,86 BoNT/ A - Detrusorinjektionen durchgeführt, mit einer Gesamtdosis von durchschnittlich 1143 Units. Sie entsprachen unserer Studiengruppe, die 3 Kinder die nie eine solche Therapie erhalten haben, entsprachen unserer Kontrollgruppe. Das in der Harnblasenaugmentation resezierte Gewebe wurde von uns auf das Rezeptorprofil hin untersucht. Hierfür wurde das Resektat fixiert und geschnitten und die mittels primärem und sekundärem Antikörper angefärbten Schnitte mit konfokalem Lasermikroskop (LSM 5Pascal) analysiert. Es wurden sowohl für die muskarinergen Rezeptoren M2 und M3 als auch für die purinergen Rezeptoren P2X1, P2X2 und P2X3 die durchschnittliche mittlere Pixel – Fluoreszenz – Intensität ermittelt und die Ergebnisse von der Studiengruppe mit denen der Kontrollgruppe verglichen. Neben der Rezeptoranalyse interessierte uns auch das urodynamische Outcome der Studienprobanden verglichen mit der Kontrollgruppe. Hierfür führten wir bei allen Patienten aus der Versuchsgruppe vor und nach der letztmaligen BoNT/ A – Detrusorinjektion, bei der Kontrollgruppe nur einmalig eine standardisierte urodynamische Messung durch. Die Rezeptoranalyse zeigte in der Studiengruppe eine geringere Expression aller untersuchten Rezeptoren nach BoNT/A – Detrusorinjektion gegenüber der Kontrollgruppe. Außer für P2X1 erreichten alle Rezeptoranalysen ein Signifikanzniveau von p < 0,05. Weiterhin konnten wir in unserer Studie zeigen, dass diese Rezeptveränderungen in der Tat mit einer Verbesserung der urodynamischen Befunde korrelierten. Mit dieser Studie wurden erstmalig die Rezeptoren auf der muskulären Seite der neuromuskulären Endplatte untersucht und es konnte erfreulicherweise gezeigt werden, dass BoNT/A signifikant die Expression der Rezeptoren, die für die efferente und die afferente Signalweiterleitung zuständig sind, verändert und einen (indirekten) Einfluss auf die Blasenaktivität hat.
Identified 1895, Clostridium botulinum is a gram positive anaerobic bacterium that produces botulinum toxin. The first urological use was in 1990 in patients with detrusor – sphincter – dyssynergia and the first description of detrusor injections was in 1999. Therefore botulinum toxin type A was injected. Since then, several studies have shown an improve of continence, the reduction of maximum detrusor pressure, an increase in compliance, an increase of maximum bladder capacity as well as an increase in reflex volume. Although BoNT/A has been used in Urology for more than 20 years it has not been approved since September 2011 and only for neurogenic detrusor overactivity in patients with multiple sclerosis and in patients with subcervical spinal cord injury. In addition to its use in adults Schulte-Baukloh et al. published 2002 first results of children with neurogenic bladder. Other studies followed, though BoNT/A is not approved for any indications in children yet. Although its significant therapeutic benefits have been widely described, the mechanism of action of BoNT/A in smooth muscle is not yet completely clarified. Research has focused almost exclusive on the presynaptic, neurogenic side of the neuromuscular junction. It is known, that the main effect of BoNT in the striated muscle is that it blocks neuromuscular transmission after docking to its specific receptor (SV2) and being internalized. It then prevents the fusion of the vesicles containing acetylcholine with the presynaptic nerve cell membrane by splitting the membrane – bound fusion protein, the synaptosomal associated protein with a molecular weight of25kD (SNAP-25). Acetylcholine cannot be released as a transmitter and hence there is a flaccid paralysis. We know today that the effects of BoNT/A on the urinary bladder are much more far-reaching and are not fully explained by efferent signal prevention due to blocking of acetylcholine release. At best it partially explains the spasmolysis. However, BoNT/A treatment also significantly reduces the bladder’s sensory functions, and hence the imperative urgency symptoms in patients with OAB. Therefore recent studies show a reduced release of ATP and substance P. Furthermore Apostolidis et al. have shown that treatment of detrusor overacticity with BoNT/A is associated with an effect on the bladder afferent pathway. The number of suburothelial afferents expressing P2X3 and/or TRPV1 was significantly reduced after treatment. After these significant results on the presynaptic, neurogenic side of the neuromuscular junction we were encouraged to analyze the effect of BoNT/A detrusor injections on postsynaptic, muscular receptors. 10 children/adolescents (median age 14yrs., 3 months) with neurogenic detrusor overactivity were included in this prospective, single – blind study. BoNT/A detrusor injections (Ø 3,86) had become necessary for 7 children, because the bladder pressure could not be controlled by other means, despite maximum anticholinergic treatment. 3 children had never received BoNT/A therapy. In all patients urodynamic measurements following the ICS standards were regularly conducted. In all 10 patients the last urodynamic examination revealed a high-risk situation (maximum detrusor pressure > 40cmH2O) that failed conservative treatment, thus the indication for augmentation cystoplastic was given. The tissue was placed in a 4% chilled formaldehyde solution and sent to the laboratory for receptor analysis. The sections were incubated with primary antibodies and coupled secondary antibodies were used for visualization. Specimens were examined using a Pascal 5 confocal laser scanning microscope. The receptor analysis showed a tendency towards downregulation of all examined receptors after BoNT/A injections. Except for P2X1, the reduction in density reached a significant level of p<0.05. The reduction of these receptors probably has an impact on the generated force in the urine bladder und could contribute to the improved urodynamic outcome. This study for the first time provides detailed evidence for post-synaptic muscular receptor changes after BoNT/A injections into the detrusor.