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Immunological abnormalities associated with pathological conditions, such as higher infection rates, inflammatory diseases, cancer or cardiovascular events are common in patients with panic disorder. In the present study, T cell receptor excision circles (TRECs), Forkhead-Box-Protein P3 gene (FOXP3) methylation of regulatory T cells (Tregs) and relative telomere lengths (RTLs) were investigated in a total and subsamples of 131 patients with panic disorder as compared to 131 age- and sex-matched healthy controls in order to test for a potential dysfunction and premature aging of the immune system in anxiety disorders. Significantly lower TRECs (p = 0.004) as well as significant hypermethylation of the FOXP3 promoter region (p = 0.005) were observed in female (but not in male) patients with panic disorder as compared to healthy controls. No difference in relative telomere length was discerned between patients and controls, but significantly shorter telomeres in females, smokers and older persons within the patient group. The presently observed reduced TRECs in panic disorder patients and FOXP3 hypermethylation in female patients with panic disorder potentially reflect impaired thymus and immunosuppressive Treg function, which might partly account for the known increased morbidity and mortality of anxiety disorders conferred by e.g. cancer and cardiovascular disorders.
Exposure to cues of homeostatic relevance (i.e. heartbeats) is supposed to increase the allocation of attentional resources towards the cue, due to its importance for self-regulatory, interoceptive processes. This functional magnetic resonance imaging (fMRI) study aimed at determining whether listening to heartbeats is accompanied by activation in brain areas associated with interoception, particularly the insular cortex. Brain activity was measured with fMRI during cue-exposure in 36 subjects while listening to heartbeats vs. sinus tones. Autonomic markers (skin conductance) and subjective measures of state and trait anxiety were assessed. Stimulation with heartbeat sounds triggered activation in brain areas commonly associated with the processing of interoceptive information, including bilateral insular cortices, the inferior frontal operculum, and the middle frontal gyrus. A psychophysiological interaction analysis indicated a functional connectivity between the middle frontal gyrus (seed region) and bilateral insular cortices, the left amygdala and the supplementary motor area. The magnitude of neural activation in the right anterior insular cortex was positively associated with autonomic arousal. The present findings indicate that listening to heartbeats induced activity in areas of the interoception network as well as changes in psychophysiological arousal and subjective emotional experience. As this approach constitutes a promising method for studying interoception in the fMRI environment, a clinical application in anxiety prone populations should be addressed by future studies.
The etiology of emotion-related disorders such as anxiety or affective disorders is considered to be complex with an interaction of biological and environmental factors. Particular evidence has accumulated for alterations in the dopaminergic and noradrenergic system - partly conferred by catechol-O-methyltransferase (COMT) gene variation - for the adenosinergic system as well as for early life trauma to constitute risk factors for those conditions. Applying a multi-level approach, in a sample of 95 healthy adults, we investigated effects of the functional COMT Val158Met polymorphism, caffeine as an adenosine A2A receptor antagonist (300 mg in a placebo-controlled intervention design) and childhood maltreatment (CTQ) as well as their interaction on the affect-modulated startle response as a neurobiologically founded defensive reflex potentially related to fear- and distress-related disorders. COMT val/val genotype significantly increased startle magnitude in response to unpleasant stimuli, while met/met homozygotes showed a blunted startle response to aversive pictures. Furthermore, significant gene-environment interaction of COMT Val158Met genotype with CTQ was discerned with more maltreatment being associated with higher startle potentiation in val/val subjects but not in met carriers. No main effect of or interaction effects with caffeine were observed. Results indicate a main as well as a GxE effect of the COMT Val158Met variant and childhood maltreatment on the affect-modulated startle reflex, supporting a complex pathogenetic model of the affect-modulated startle reflex as a basic neurobiological defensive reflex potentially related to anxiety and affective disorders.
Serotonin receptor 1A gene (HTR1A) knockout mice show pronounced defensive behaviour and increased fear conditioning to ambiguous conditioned stimuli. Such behaviour is a hallmark of pathological human anxiety, as observed in panic disorder with agoraphobia (PD/AG). Thus, variations in HTR1A might contribute to neurophysiological differences within subgroups of PD/AG patients. Here, we tested this hypothesis by combining genetic with behavioural techniques and neuroimaging. In a clinical multicentre trial, patients with PD/AG received 12 sessions of manualized cognitive-behavioural therapy (CBT) and were genotyped for HTR1A rs6295. In four subsamples of this multicentre trial, exposure behaviour (n = 185), defensive reactivity measured using a behavioural avoidance test (BAT; before CBT: n = 245; after CBT: n = 171) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) data during fear conditioning were acquired before and after CBT (n = 39). HTR1A risk genotype (GG) carriers more often escaped during the BAT before treatment. Exploratory fMRI results suggest increased activation of the amygdala in response to threat as well as safety cues before and after treatment in GG carriers. Furthermore, GG carriers demonstrated reduced effects of CBT on differential conditioning in regions including the bilateral insulae and the anterior cingulate cortex. Finally, risk genotype carriers demonstrated reduced self-initiated exposure behaviour to aversive situations. This study demonstrates the effect of HTR1A variation on defensive behaviour, amygdala activity, CBT-induced neural plasticity and normalization of defence behaviour in PD/AG. Our results, therefore, translate evidence from animal studies to humans and suggest a central role for HTR1A in differentiating subgroups of patients with anxiety disorders.
Stathmin als Kandidatengen für Cluster C Persönlichkeitsstörungen, Panikstörung und Agoraphobie
(2013)
Es wurde bereits mehrfach vermutet, dass das auf dem Chromosomabschnitt 1p36.11 lokalisierte Stathmin-Gen, welches durch seine Funktion als Regulator der Mikrotubulidynamik für die neuronale Plastizität bei Vertebraten eine entscheidende Rolle spielt, für die Angstentstehung von essentieller Bedeutung sein könnte. Zum einen wurde von Shumyatsky und Kollegen der Befund erbracht, dass Stathmin-defiziente Mäuse weder angeborene noch erlernte Furcht zeigten. Zum anderen konnten Brocke und Mitarbeiter für gesunde Probanden nachweisen, dass zwei Promotor-SNPs rs182455 und rs213641 mit der Induktion von Angst und psychosozialem Stress assoziiert sind. Aus diesen Gründen, die Stathmin zu einem ausgezeichneten Kandidatengen für angstrelevante Erkrankungen machen, wurde in der vorliegenden Arbeit eine Fall-Kontroll-Studie durchgeführt, die den oben genannten rs182455 und einen neu identifizierten Promotor-Polymorphismus in Form eines STR-Bereichs analysierte. Das untersuchte Patientenkollektiv bestand aus 642 Patienten mit Persönlichkeitsstörungen, von denen 115 eine „ängstliche“ Cluster C Persönlichkeitsstörung aufwiesen. Des Weiteren wurden 239 Patienten mit einer Panikstörung und komorbider Agoraphobie und eine Kontrollgruppe aus 239 gesunden Blutspendern analysiert. Methodisch wurde hierbei zunächst eine Sequenzierung des Stathmin-Gens zur genaueren Analyse des STR-Bereichs durchgeführt. Die Genotypisierung des STR-Bereichs erfolgte anschließend mit Hilfe drei verschiedener PCR-Ansätze und einer Kapillar-Gelelektrophorese. Die Genotypisierung des rs182455 wurde mittels PCR, einem nachfolgenden Restriktionsverdau und einer Gelelektrophorese durchgeführt. Abschließend wurden die Allelfrequenzen des rs182455 und des STR-Bereichs auf eine mögliche Assoziation mit Persönlichkeitseigenschaften, Persönlichkeitsstörungen und Panikstörung und Agoraphobie statistisch untersucht. Die in dieser Arbeit durchgeführten Assoziationsanalysen von rs182455 zeigen zum einen eine signifikante Assoziation mit der TPQ Dimension „reward dependence“ (p=0,009), insbesondere mit der Subskala „Bindung“, mit der NEO-PI-R Dimension Extraversion (p=0,035), insbesondere mit den Facetten „Wärme“ und „Geselligkeit/Zusammenleben“. Bezüglich der NEO-PI-R Dimension Neurotizismus ergab sich bei geschlechtsgetrennten Analysen eine signifikante Assoziation für die Facette „Ängstlichkeit“ bei Frauen (p=0,026). Zum anderen wurde bei geschlechtsgetrennten Analysen eine signifikante Assoziation mit Cluster C Persönlichkeitsstörungen bei weiblichen Patienten (p=0,025) nachgewiesen. Darüber hinaus zeigte sich eine signifikante Assoziation des rs182455 mit der Panikstörung, wobei diese Assoziation insbesondere auf die Patienten mit Agoraphobie zurückzuführen ist (p=0,041). Die Assoziationsanalysen des STR-Bereichs, der aus einem ATC-Insertionspolymorphismus und einer TAA-Trinukleotidwiederholung besteht, ergaben bezüglich der NEO-PI-R Dimension Neurotizismus im Hinblick auf die Facette „Ängstlichkeit“ ebenfalls eine signifikante Assoziation (p=0,011) mit dem ATC-Insertionspolymorphismus. Im Hinblick auf Cluster C Persönlichkeitsstörungen zeigte sich bei geschlechtsgetrennten Analysen eine signifikante Assoziation des ATC-Insertionspolymorphismus (p=0,019) bei weiblichen Patienten und eine signifikante Assoziation mit der Trinukleotid-Wiederholung TAA (p=0,031). Bezüglich des ATC-Insertionspolymorphismus wurde darüber hinaus eine signifikante Assoziation des STR-Bereichs mit der Panikstörung (p=0,020) und komorbider Agoraphobie (p=0,024) nachgewiesen. Diese Resultate bestätigen die Annahme, dass dem Stathmin-Gen für die Angstentstehung und für die Genese angstrelevanter Erkrankungen möglicherweise eine Bedeutung zukommt. Die Assoziation mit den Persönlichkeitseigenschaften „Ängstlichkeit“, „Bindung“, „Wärme“ und „Geselligkeit/Zusammenleben“, die eventuell als maternale Eigenschaften gewertet werden können, entspricht ebenfalls dem Modell der Stathmin-defizienten Maus, da außer dem Nichtvorhandensein angeborener oder erlernter Furcht weibliche Stathmin-defiziente Mäuse die Aufzucht der Jungtiere vernachlässigen. Dies könnte auch eine mögliche Erklärung für den Geschlechtereffekt im Sinne einer Frauenwendigkeit darstellen, der sich insbesondere für die genannten Persönlichkeitseigenschaften und für die Cluster C Persönlichkeitsstörungen, aber auch für die Panikstörung und Agoraphobie detektieren ließ. Zusammenfassend sprechen diese Daten für die Hypothese, dass es sich bei Stathmin um ein geschlechtsspezifisches Suszeptibiltätsgen für Cluster C Persönlichkeitsstörungen und die Panikstörung und Agoraphobie handelt.
Die komplexe Pathogenese von Angst und insbesondere der Panikstörung wird sowohl von genetischen Faktoren wie dem Adenosin A2A Rezeptorgen (ADORA2A) 1976T/C Polymorphismus (rs5751876) als auch von neuropsychologischen Faktoren wie einer verzerrten Emotionsverarbeitung und Defiziten in der frühen Informationsverarbeitung beeinflusst. Ziel der vorliegenden doppelblinden, Placebo-kontrollierten Studie war, ein mehrstufiges pathogenetisches Angstmodell zu etablieren, in dem der Einfluss von 300 mg Koffeinzitrat – einem Antagonisten am Adenosin A2A Rezeptor – versus Placebo 1) auf den emotionspotenzierten Startlereflex (negative, neutrale und positive Bilder aus dem International Affective Picture System (IAPS) sowie zusätzlich panikspezifisches Bildmaterial) an 115 gesunden Probanden (m = 57, w = 58) und 2) auf die frühe Informationsverarbeitung (Prepulse-Modifikation (PPM)-Paradigma mit Interstimulus Intervallen (ISI) von 60, 120, 240, 480 und 2000 ms) an vorwiegend derselben Stichprobe von 114 gesunden Probanden (m = 57, w = 57) getestet wurde. Die Probanden wurden dabei für die genetische ADORA2A 1976T/C Variante stratifiziert und mittels des Angstsensitivitäts-Index (ASI) für Angstsensitivität (AS) charakterisiert. Zusätzlich zum erwarteten Haupteffekt der Bildkategorien (höchste Startlemagnituden für negative, niedrigste für positive Bilder) konnte eine Genotyp X Intervention Interaktion auf die Bildkategorien beobachtet werden: Sowohl Trägerschaft des ADORA2A 1976TT Risikogenotyps unter Placebo als auch der Konsum von Koffein bei ADORA2A 1976CC/CT Nicht-Risikogenotypträgerschaft stellten ein Risiko für eine ähnliche, d.h. undifferenzierte physiologische Erregung in Antwort auf negative und neutrale Reize und damit womöglich für eine erhöhte Angstbereitschaft dar. In Übereinstimmung mit dem hypothetisierten multifaktoriellen Risikomodell potenzierte Koffein in Synergie mit dem ADORA2A 1976TT Risikogenotyp die Startlereaktion spezifisch für negative emotionale Reize. Dieser Effekt wurde maßgeblich durch eine hohe Angstsensitivität verursacht. Die höchsten Startlemagnituden nach Koffeineinnahme bei negativen Bildern zeigten sich insbesondere in der weiblichen Stichprobe. Bei panikspezifischen Bildern führte Koffein bei ADORA2A 1976CC/CT Nicht-Risikogenotypträgern dazu, dass im Vergleich zu Placebo weniger zwischen negativen und Panikbildern unterschieden wurde. Bei ADORA2A 1976TT Risikogenotypträgern ergaben sich bzgl. der panikspezifischen Bilder weder unter Koffein- noch unter Placebobedingungen Unterschiede. Bezüglich der frühen Informationsverarbeitung konnte eine Vierfachinteraktion zwischen Genotyp, Intervention, Geschlecht und ISI beobachtet werden. Eine Stratifikation nach ISI ergab, dass die Prepulse Inhibition (PPI) nach Koffeineinnahme für das ISI von 120 ms und von 240 ms bei weiblichen ADORA2A 1976TT Risikogenotypträgern im Vergleich zu männlichen ADORA2A 1976TT Homozygoten eingeschränkt war, während es keine signifikanten Effekte bei ADORA2A 1976CC/CT Nicht-Risikogenotypträgern oder in der Placebogruppe gab. Nur bei hoch ängstlichen Probanden konnte ein signifikanter Interventionseffekt mit verminderter Prepulse Fazilitation (PPF; ISI von 2000 ms) unter Koffein beobachtet werden. Unsere Ergebnisse weisen auf ein komplexes, mehrstufiges und potenziell geschlechtsspezifisches pathogenetisches Angstmodell hin, bei dem genetische und biochemische Faktoren interaktiv das Risiko für defizitäre emotionale Verarbeitungsprozesse und somit möglicherweise auch für Angststörungen erhöhen. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass weibliche ADORA2A 1976TT Homozygote unter Koffein eine eingeschränkte Fähigkeit haben, irrelevante sensorische Informationen zu filtern, was die Rolle des adenosinergen Systems bei der Pathogenese von Angst zusätzlich stützt. Durch die Definition von multifaktoriellen Risikoprofilen für Angst und insbesondere die Panikstörung, wie in der vorliegenden Arbeit exemplarisch demonstriert, können in Zukunft Fortschritte in der individuellen Primär- und Sekundärprävention erzielt werden.
Mit Hilfe von Assoziationsstudien wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit versucht, die Rolle verschiedener Kandidatengene (vesikulärer Monoamintransporter VMAT2, Dopamintransporter DAT, Brain Derived Neurotrophic Factor BDNF) bei Persönlichkeitsmerkmalen und psychiatrischen Erkrankungen näher zu beleuchten. C. Robert Cloninger postuliert in seiner biosozialen Persönlichkeitstheorie eine genetische Grundlage von Temperamentfaktoren, die im dopaminergen, serotoninergen und noradrenergen Transmittersystem zu finden sei. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher untersucht, ob Gene in Schlüsselpositionen monoaminerger Transmittersysteme - das Gen des vesikulären Monoamintransporters und des Dopamintransporters - die Ausprägung von Persönlichkeitsfaktoren beeinflussen. Außerdem wurde nach einer Assoziation von Genvarianten des vesikulären Monoamintransporters mit suizidalem Verhalten und der Panikstörung geforscht. Weiterhin flossen Ergebnisse zum Dopaminrezeptor D4 und zum Brain Derived Neurotrophic Factor ein. In dieser Arbeit konnte ein Zusammenwirken von Genvarianten des vesikulären Monoamintransporters und des Dopaminrezeptors D4 auf die Ausprägung der Persönlichkeitsdimension TPQ-Novelty Seeking (F2,244 = 3,851, p = 0,023) gezeigt werden. Auch ergab sich, dass die Gene des Dopamintransporters und des Brain Derived Neurotrophic Factors die Dimensionen TPQ-Harm Avoidance (F1,266 = 6,868, p = 0,009) und NEO-PI-R-Neurotizismus (F1,266 = 6,027, p = 0,015) modulieren. Letztgenannte Ergebnisse weisen deutlich darauf hin, dass mehrere Gene bei der Ausprägung von Persönlichkeitsdimensionen interagieren, die mit ängstlichem und depressivem Verhalten in Verbindung stehen. Da Persönlichkeitszüge die Entstehung von suizidalem Verhalten und die Entwicklung von Angsterkrankungen beeinflussen und weil diese Verhaltensabnormitäten entscheidend durch monoaminerge Prozesse modifiziert werden, wurde auch nach einer Assoziation von Varianten des vesikulären Monoamintransporters mit dem Suizid und der Panikstörung gesucht. In beiden Fällen fielen die Ergebnisse negativ aus. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass der vesikuläre Monoamintransporter ursächlich nicht in Zusammenhang mit suizidalem Verhalten und der Panikstörung steht. Möglicherweise spielt jedoch nur der hier untersuchte allelische Marker keine Rolle. Andere polymorphe Regionen dieses Gens könnten dagegen die Entwicklung solcher Verhaltensabnormitäten begünstigen. Auch können Einschränkungen, die durch das Studiendesign bedingt waren, für die hier beschriebenen Resultate verantwortlich sein. Die Bereitschaft zu suizidalem Verhalten wird - nach zahlreichen Studienergebnissen - ganz entscheidend von Prozessen im serotoninergen System geprägt. Bei der Ausbildung der Panikstörung wirken verschiedene monoaminerge Neurotransmitter, wie Noradrenalin, Dopamin und Serotonin zusammen. So scheint der vesikuläre Monoamintransporter, der zu all diesen Überträgerstoffen eine Affinität besitzt, nach wie vor in diesem Zusammenhang ein interessantes Kandidatengen. Zukünftig sind Untersuchungen in Form von familienbasierten Studien oder Zwillings-Adoptionsstudien nötig, um weiterführende Erkenntnisse zur genetischen Grundlage von suizidalem Verhalten und der Panikstörung zu gewinnen. TPQ: Tridimensional Personality Questionnaire; Cloninger, 1987 NEO-PI-R: NEO-Persönlichkeitsinventar, revidiert; Costa, McCrae, 1992
Die Panikstörung ist charakterisiert durch plötzlich einsetzende Angstzustände und betrifft Frauen häufiger als Männer. Panikattacken setzen selten vor der Pubertät oder nach der Menopause ein, was einen Einfluss von Östrogenen oder Östrogenrezeptoren (ESR) nahe legt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Rolle von Östrogenrezeptor α und β (ESRα and β) Genvarianten bei Panikpatienten. Hauptziele waren die Aktualisierung der genomischen Organisation der ESR sowie die Untersuchung von bekannten sowie neuen Sequenzvarianten in einer Fall-Kontroll-Studie. Die Polymorphismen wurden mit MspI (ESRα), XbaI (ESRα), PvuII (ESRα), AluI (ESRß) und Fnu4HI (ESRß) Endonukleasen in PCR-basierten RFLP-Assays untersucht. Die Studienstichprobe umfasste 90 Patienten mit Panikstörung sowie 92 gesunde Kontrollpersonen, die nach Alter und Geschlecht den Patienten vergleichbar waren. Bei den untersuchten Genvarianten war keine signifikante Assoziation mit der Panikstörung feststellbar. Für den Fnu4HI-Polymorphismus konnte allerdings eine grenzwertig signifikante Assoziation (p=0,07) mit der Panikstörung in Kombination mit Agoraphobie gefunden werden. Außerdem wurde ein polymorpher ESRα Mikrosatellit identifiziert, der möglicherweise in weiteren Studien als genetischer Marker dienen kann. Die oben dargestellten Ergebnisse legen einen Einfluss von ESRß-Varianten auf dem Chromosom 14 als Teil einer komplexen genetischen Prädisposition für Panikerkrankung nahe. Die aktualisierte genomische Organisation der ESRα und β zeigt viele neue Polymorphismen auf und wird beim Verständnis des Einflusses der genetischen Information auf östrogen-vermittelte nukleäre und nicht-nukleäre Signaltransduktion hilfreich sein.