Die genaue Prävalenz der Mediasklerose ist nicht bekannt. In der Fachliteratur schwanken die Angaben in Abhängigkeit von der untersuchten Patientenkohorte und von der Bestimmungsmethode zwischen wenigen Prozentpunkten bis nahezu 100 Prozent. Bei Anwendung des Knöchel-Arm Indexes (Ankle-Brachial Index, ABI) ≥ 1.4 als Grenzwert kann eine Prävalenz von etwa 2 % in der allgemeinen Bevölkerung, mit leichter Bevorzugung des männlichen Geschlechts, angenommen werden.⁵ Hierbei sind jedoch zwei wesentliche Einschränkungen zu berücksichtigen; erstens, führen auch andere Faktoren zu einer verminderten Kompressibilität der peripheren Arterien; zweitens, mit dem ABI werden lediglich bereits weit fortgeschrittene Spätstadien der Mediasklerose erfasst.

In den Frühstadien der Mediasklerose sind kleine Verkalkungsherde, oft in der Nähe der Elastica interna, nachweisbar. Diese fokalen Verkalkungen vergrößern sich und bilden schließlich zusammenhängende Kalkplatten. In weit fortgeschrittenen Stadien wird die Media weitgehend zerstört. Neben den Verkalkungen gehört, insbesondere in den distalen Abschnitten der Arterien, eine obliterierende Intima Proliferation zum histologischen Bild. In Endstadien werden nicht selten Kalkknoten sowie echte, ektope Knochenherde nachgewiesen (Abbildung 1). Im Unterschied zur Arteriosklerose mit Nachweis von Intima Verkalkungen sind in der MM die Verkalkungen in der Media lokalisiert, wobei bei vollständiger Zerstörung der Elastica interna die Grenzen zu Intima fließend sind und eine Unterscheidung zwischen der Mediasklerose und Arteriosklerose erschwert sein kann.

Degenerative Veränderungen der elastischen Fasern, insbesondere im Bereich der Elastica interna, kommen als primäre Verkalkungsherde in Betracht. Einige monogenetisch vererbte Erkrankungen weisen in ihrem Phänotyp eine ausgeprägte Mediasklerose auf. Bei diesen Krankheiten ist der Stoffwechsel des extrazellulären Adenosins gestört. Polygenetische Komponenten der molekularen Pathogenese der Mediasklerose werden vermutet, entsprechende Untersuchungen liegen jedoch bisher nicht vor. Die bisherigen Untersuchungen der molekularen Pathogenese der Mediasklerose weisen auf eine heterogene Kausalität hin. Dabei kommt der genetischen Umprogrammierung der vaskulären, kontraktilen glatten Muskelzellen in sekretorische glatte Muskelzellen eine zentrale Bedeutung zu. Diese Umprogrammierung ist Folge einer Vielzahl von unterschiedlichen Signalwegen (Abbildung 2). Bei Gefäßalterung sind vor allem die direkten Schädigungen der DNS, Verkürzungen der Telomere, Störungen des Abbaus der Sauerstoff-Radikale (oxidativer Stress), Störungen des Energiestoffwechsels in den Mitochondrien u. a. bedeutsam. Bei Diabetikern sind vor allem die Anhäufung der AGEs (advanced glycation end-products) und die Aktivierung der AGE/AGE-Rezeptoren Achse bedeutsam. Bei Patienten mit chronischen Nierenkrankheiten sind besonders Störungen der extra- und intra-zellulären Phosphat-Homöostase, entscheidend. Wichtig erscheint, dass diese Umprogrammierung oft über gemeinsame molekulare Signalwege abläuft. Dabei ist insbesondere die Aktivierung des Runx2 (runt-related transcription factor 2), des osteogenen Master Transkription Faktors, bedeutsam.

Die sekretorischen glatten Muskelzellen produzieren eine Reihe von prokalzinogenen extrazellulären Vesikeln, welche, neben den gleichzeitig ablaufenden molekularen Veränderungen der extrazellulären Matrix, die Kalzium-Phosphat Homöostase stört. Dazu trägt das Ungleichgewicht zwischen den Promotoren (alkalische Phosphatase, hohe Phosphat Konzentration, Hochregulation der Wnt/β-catenin Signalweg u. a.) und Inhibitoren (matrix Gla protein, MGP, Fetuin A, Osteoprogerin, Pyrophosphat u. a.) der Kalzinogenese, wesentlich bei. Die daraus resultierende Prokalzinogenese führt zur Präzipitation des initial amorphen und potential noch reversiblen Hydroxyapatits. Durch die nachfolgende Kristallisation des Hydroxyapatits wird das Stadium einer vermutlich weitgehend therapieresistenten medialen Verkalkung erreicht.

Die zunehmende Ablagerung des Hydroxyapatits in der Media führt, neben einigen anderen pathologischen Veränderungen, wie erhöhte Ablagerung des Typ I und III Kollagens, vermehrte Brückenbildung (cross-linking) zwischen Kollagen und den AGEs, Zerstörung der extrazellulären Matrix durch Aktivierung der Metallproteinasen, zu einer zunehmenden Versteifung der Gefäßwand. Bei gleichzeitigem Vorliegen der Arteriosklerose wird ebenfalls die positive Remodellierung der Gefäßwand beeinträchtigt und dadurch die Kompensationsmöglichkeit bei stenotischen Veränderungen eingeschränkt. Die begleitende Intima-Proliferation wird vermutlich durch die Verminderung der auf die Intima einwirkenden Scherkräfte, infolge des reduzierten Blutflusses, verursacht. Abbildung 3 zeigt eine Zunahme der Steifigkeit der Arterienwände als Folge der medialen Verkalkungen.

Die erhöhte Steifigkeit der Arterienwände hat starke Auswirkungen, sowohl auf die zentrale, als auch auf die periphere Hämodynamik. Die erhöhte Steifigkeit der Leitarterien (conduit arteries) führt zu einer Beschleunigung der Pulswellen, sodass die mechanische Wellenreflexion an den arteriellen Verzweigungen früher erfolgt und dadurch, anstatt wie unter physiologischen Bedingungen üblich, die diastolische koronare Perfusion zu unterstützen und den diastolischen Blutfluss zu fördern, treffen die vorzeitig reflektierten Pulswellen in der aszendierenden Aorta in der späten Systole an und erhöhen dadurch die Nachlast der linken Herzkammer. Durch die Erhöhung der Nachlast kann langfristig die Entwicklung einer linksventrikulären Herzinsuffizienz begünstigt werden. Zusätzlich werden durch die erhöhte Steifigkeit der Arterienwände der Pulsdruck und die Pulsatilität des Blutflusses erhöht. Die erhöhte Pulsatilität des Blutflusses kann zu Langzeitschäden, insbesondere der parenchymatösen Organe, wie Gehirn, Leber, Niere, führen.

Anhand mathematischer Modellierung konnte gezeigt werden, dass die im Verlauf zunehmende Steifigkeit der Gefäßwand durch die verminderte systolische Arterienerweiterung zu einem Druckabfall und entsprechender Reduktion des peripheren Blutflusses führt. Die Veränderungen der Hämodynamik der terminalen Strombahn durch die Mediasklerose, und durch die damit assoziierte Intima Proliferation wurden bisher nicht ausreichend untersucht. Da bei einem angiographischen Vollbild der Mediasklerose die peripheren Arterien samt der nachgeschalteten Strombahn kaum, wenn überhaupt, nachweisbar sind, wird eine weitgehende Zerstörung der End­strombahn angenommen. Gezielte Untersuchungen der mikrozirkulären Hämodynamik bei Patienten mit Mediasklerose liegen jedoch bisher nicht vor.

Die durch die Gefäßalterung bedingte Mediasklerose verläuft in der Regel über mehrere Jahrzehnte klinisch stumm. Allerdings kann sie in fortgeschrittenen Stadien, insbesondere bei hochbetagten Personen, auch schwere periphere Durchblutungsstörungen verursachen. Beim Fehlen einer begleitenden Arteriosklerose kann in diesen Fällen das für die periphere arterielle Verschlusskrankheit typische Claudicatio fehlen und die Patienten stellen sich erst mit peripheren Ulzerationen bei ihrem Hausarzt vor. Bei prädisponierten Patienten, vor allem bei Diabetikern und bei chronisch Nierenkranken, können schwere periphere Ischämien mit Ulzerationen und Gangrän deutlich früher auftreten. Die Mediasklerose ist ein wichtiger, unabhängiger Risikofaktor für die chronische, kritische Beinischämie. Aus Gewebsuntersuchungen der amputierten Gliedmaßen ist bekannt, dass die Mediasklerose, mit oder ohne eine begleitende Arteriosklerose, den häufigsten Befund darstellt.

Die Mediasklerose wird am häufigsten als Zufallsbefund anhand von nativen Röntgenaufnahmen der unteren Extremität diagnostiziert. Bei röntgenologisch sichtbaren medialen Verkalkungen handelt es sich bereits um weit fortgeschrittene Spätstadien; Frühstadien sind weder klinisch noch bildtechnisch feststellbar. Auf den nativen Röntgenbildern wird die Mediasklerose anhand der typischen, regelmäßigen, Strickleiter-ähnlichen Verkalkungsmuster der Arterien erkannt. Bei gleichzeitigem Vorliegen einer Arteriosklerose sind dann zusätzlich versprengte, unregelmäßig verteilte Verkalkungsmuster erkennbar. Im CT sind ähnliche Kalkmuster wie in den nativen Röntgenaufnahmen nachweisbar.

Im Gefäßultraschall sind die, für die Mediasklerose typischen, linearen Streifen mit verstärkter Echogenität entlang der longitudinal abgebildeten Schallkopf-nahen Gefäßwand nachweisbar. Beim Fehlen einer begleitenden Arteriosklerose sind die endo­thelialen Grenzflächen glatt. Im Farbdoppler zeigt sich in diesen Fällen ein homogenes Blutfluss-Signal. Mittels intravaskulären Ultraschalls und der optischen Kohärenztomographie werden die medialen Verkalkungen als echogene, bzw. als signalarme bogige Streifen erkennbar. In der Abbildung 4 sind einige typische Beispiele der bildgebenden Diagnostik bei Patienten mit einer Mediasklerose zusammengefasst. Beim Vorliegen einer Mediasklerose sollten laborchemische Bestimmungen des Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels, der Nierenwerte sowie der Plasmaspiegel des Parathormons und des Vitamin D
veranlasst werden. Spezielle laborchemische Untersuchungen der einzelnen Promotoren und Inhibitoren der vaskulären Kalzinogenese sind möglich, konnten sich jedoch bisher im klinischen Alltag nicht durchsetzen.