Anna Fecher

• Theoretischer Hintergrund: Im Zuge der aktuellen demographischen Entwicklung konnte in den letzten Dekaden eine extreme Prävalenzzunahme der Demenz vom Alzheimertyp (AD) verzeichnet werden, die insbesondere künftige Generationen vor enorme gesundheitspolitische Herausforderungen stellen wird und zur Entwicklung früherer diagnostischer wie auch effektiver therapeutischer Verfahren drängt. Derzeit verfügbare Biomarker der AD sind entweder zu unspezifisch, invasiv oder zu teuer, um sie als breite Screeningwerkzeuge einsetzen zu können.Theoretischer Hintergrund: Im Zuge der aktuellen demographischen Entwicklung konnte in den letzten Dekaden eine extreme Prävalenzzunahme der Demenz vom Alzheimertyp (AD) verzeichnet werden, die insbesondere künftige Generationen vor enorme gesundheitspolitische Herausforderungen stellen wird und zur Entwicklung früherer diagnostischer wie auch effektiver therapeutischer Verfahren drängt. Derzeit verfügbare Biomarker der AD sind entweder zu unspezifisch, invasiv oder zu teuer, um sie als breite Screeningwerkzeuge einsetzen zu können. Insbesondere die Erkenntnis, dass die pathologischen Prozesse der AD lange vor ihrer klinischen Manifestation im unteren Hirnstamm beginnen, führte zu der Entwicklung der neuen Methode der somatosensibel evozierten Potentiale des N. vagus (VSEP), die zunehmend als Marker der vagalen Hirnstammfunktion angesehen wird. Dennoch wurde in letzter Zeit die Aussagekraft der Vaguspotentiale angezweifelt, nachdem eine neuere Studie ihren muskulären Ursprung postulierte. Zur Validierung der parasympathischen Ätiologie der VSEP schien die Herzratenvariabilität (HRV) als breit anerkannter Marker der parasympathischen Aktivität besonders geeignet. Beide Methoden wurden auf ihren Zusammenhang sowie auf eine potentielle Veränderung im Rahmen eines „mild cognitive impairment“ (MCI) untersucht, um ihr diagnostisches Potenzial bezüglich eines prädementiellen Stadiums der AD zu überprüfen. Methoden: Die vorliegende Studie erfolgte als Querschnittsanalyse des ersten Untersuchungszeitpunktes der Vogel-Studie. Nach Ausschluss von Probanden mit HRV- wie VSEP-relevanten Erkrankungen (nicht Hypertonie, Medikamente) und sorgfältiger Datenbearbeitung enthielt die Gesamtstichprobe 218 ältere Probanden im Alter von 74 ± 1.4 Jahren (MCI: n=27; kognitiv gesunde Kontrollen: n=191). Die Erhebung der VSEP erfolgte nach den gängigen Methoden von Fallgatter et al. (2003) an den Elektrodenpositionen Fz-F3, Fz-F4, C3-F3, C4-F4 und T4-O1/T3-O1 bei sukzessiver Stimulation beider Innenseiten des Tragus, die Messung der HRV über 15 min mit einem Finometer® Midi. Nur VSEP-Latenzen (P1, N1, P2) und die vagal modulierten HRV-Variablen RMSSD, LF, HF, RSAnorm (natürlicher Logarithmus) wurden in die weitere Analyse eingeschlossen. Zur Gegenüberstellung von VSEP und HRV in der Kontrollgruppe wurden Korrelationen sowie univariate Varianzanlysen der Quartilgruppen HRV-korrelierter VSEP-Latenzen, zum Vergleich von VSEP und HRV in MCI- und Kontrollgruppe T-Tests für unabhängige Stichproben durchgeführt. Ergebnisse: Für die gesunde Kontrollgruppe konnten in den Korrelationsberechnungen unter Kontrolle potentieller Einflussfaktoren signifikante Ergebnisse in den Elektrodenpositionen T4-O2 (Stimulation rechts) sowie C4-F4 (Stimulation links) verzeichnet werden. Alle Latenzkomponenten des Kanals C4-F4 zeigten signifikante, negative Korrelationen mit den vagal modulierten HRV-Parametern (P1 mit ln RMSSD, ln LF, ln HF, RSAnorm; N1 mit ln RMSSD, ln LF, ln HF; P2 mit ln LF). Die jeweiligen Latenz-Quartilgruppenvergleiche bestätigten, dass längere P1-Latenzen mit einem signifikant geringeren parasympathischen Tonus (RSAnorm, Trend bei HF) und einer signifikant geringeren Funktion der Baroreflexe (LF) einhergeht, wobei letzteres auch für P2 gilt. Die Ergebnisse der VSEP im Kanal T4-O2 fielen zwar konträr aus (positive Korrelation von P2 mit ln LF, ln HF, ln RSAnorm), konnten jedoch auch in Anbetracht eines allgemein schwächeren Zusammenhanges zwischen VSEP und HRV nur unzureichend durch die Varianzanalysen untermauert werden. Die Mittelwertsvergleiche zwischen MCI- und Kontrollgruppe ergaben einerseits vergleichbare HRV-Werte in beiden Gruppen, andererseits eine signifikante P2-Latenzverlängerung im Kanal T4-O2 (Stimulation rechts) in der MCI-Gruppe im Vergleich zu kognitiv gesunden Kontrollen. Schlussfolgerung: Trotz nicht hundertprozentig kongruenter Ergebnisse konnte unter anderem anhand der P1-Latenz im Kanal C4-F4 und der in hohem Maße parasympathisch modulierten RSAnorm ein sehr signifikanter Zusammenhang zwischen HRV und VSEP-Latenzen deutlich gemacht werden. Dies legt den Ursprung der VSEP in den autonomen Strukturen des Hirnstamms nahe. So könnte sich eventuell eine Verzögerung der VSEP-Latenz P2, wie es in der vorliegenden Studie bei MCI-Patienten beobachtet wurde, als additiver, nicht-invasiver Biomarker zur Frühdiagnose von prädementiellen Phasen der AD etablieren. Bereits angelaufene Längsschnittstudien wie die Vogelstudie werden künftig genauere Aussagen über die prädiktive Aussagekraft der VSEP zur Vorhersage einer AD liefern.…
• Theoretical Background: In the course of the current demographic development, an extreme increase in the prevalence of Alzheimer's disease (AD) has been recorded in recent decades. This will confront particularly future generations with enormous health challenges. Therefore the development of earlier diagnostic as well as effective therapeutic procedures urges. The currently available biomarkers of AD are either non-specific, invasive or too expensive for using them as a screening tool. The insight that the pathological processes of AD startTheoretical Background: In the course of the current demographic development, an extreme increase in the prevalence of Alzheimer's disease (AD) has been recorded in recent decades. This will confront particularly future generations with enormous health challenges. Therefore the development of earlier diagnostic as well as effective therapeutic procedures urges. The currently available biomarkers of AD are either non-specific, invasive or too expensive for using them as a screening tool. The insight that the pathological processes of AD start long before their clinical manifestation in the lower brainstem, led to the development of a new method called vagus somatosensory evoked potentials (VSEP), which is increasingly seen as a marker for the vagus activity in the brainstem. Nevertheless the relevance of the VSEP was questioned lately after a newer study stated its muscular origin. The heart rate variability (HRV) is a widely accepted marker of the vagal tone and seemed to be suitable for validating the parasympathetic etiology of the VSEP. The correlation of both methods (VSEP and HRV) was therefore investigated in a group of cognitive healthy participants. This study examined furthermore possible changes of VSEP and HRV in a group of participants with mild cognitive impairment (MCI) in order to validate their diagnostic potential in terms of this symptomatic predementia phase of AD. Methods: The presented study was carried out as a cross-sectional study within the first visit of the Vogel study. After exclusion of participants with diseases that might affect either HRV or VSEP (not hypertension, drugs) and after careful data processing, the total sample contained 218 elderly participants at the age of 74 ± 1.4 years (MCI: n=27, cognitive healthy participants: n=191). The VSEP were measured at the electrode positions Fz-F3, Fz-F4, C3-F3, C4-F4 und T4-O1/T3-O1 on the basis of the common methodology, which was firstly introduced by Fallgatter et al. (2003), by successive transcutaneous stimulation of the vagus nerve at the inner side of the tragus at both ears. The measurement of HRV was carried out over 15 minutes with a Finometer® Midi. Only VSEP latencies (P1, N1, P2) and the vagal modulated HRV variables RMSSD, LF, HF, RSAnorm (natural logarithm) were included in further analysis. To investigate the relationship between VSEP and HRV within the group of cognitive healthy participants, correlations as well as ANOVAs were accomplished. To compare VSEP and HRV between the groups of participants with and without MCI, T-Tests for independent samples were performed. Results: By taking potential influencing factors into account, the correlation of VSEP and HRV was significant for the electrode positions T4-O2 (right vagus stimulation) and C4-F4 (left vagus stimulation) in the group of cognitive healthy participants. All VSEP latencies of the electrode position C4-F4 showed significant, negative correlations with the vagal modulated parameters of HRV (P1 with ln RMSSD, ln LF, ln HF, ln RSAnorm; N1 with ln RMSSD, ln LF, ln HF; P2 with ln LF). As confirmed by ANOVA it could be shown that longer P1-latencies are significantly correlated with a lower vagal tone (RSAnorm, trend for HF) as well as a lower function of the baroreflex (LF) and that longer P2-latencies correlate with a lower L low frequency power of HRV. There were contrary results for the electrode position T4-O2 (positive correlation between P2 and ln LF, ln HF, ln RSAnorm), but the correlation between VSEP and HRV for this electrode position was generally weaker and furthermore insufficiently confirmed by ANOVA. As verified by T-Tests there was on the one hand no significant difference in the parameters of HRV between the MCI group and the control group, on the other hand a significant prolongation of the P2-latencies (T4-O2, right vagus stimulation) was detected in the MCI group in comparison to the group of cognitive healthy participants. Conclusion: In spite of not completely congruent results, this study revealed a significant negative correlation between HRV and VSEP particularly for the electrode position C4-F4. This suggests that the origin of the VSEP is located in the autonomous structures of the brainstem. Thus a delay in the P2-latency of the VSEP, as observed in the group of participants with MCI in this study, could possibly be established as a additive, non-invasive biomarker for an earlier diagnosis of predementia phases of AD. In future longitudinal studies like the Vogel Study will provide more precise information about the predicitve value of the VSEP in terms of the prediction of AD.…