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ResearcherID
- N-8985-2015 (1)
Methylphenidat-induzierte Genexpression in lymphoblastoiden Zellen von adulten ADHS Patienten
(2016)
Mit dieser Studie sollte untersucht werden, ob ein Genexpressionsunterschied zwi- schen heterogenen erwachsenen ADHS-Patienten und gesunden Kontrollen besteht und eine Behandlung mit Methylphenidat kurz- oder langfristige Genexpressionsunter- schiede hervorruft. Außerdem war von Interesse, ob ein sich ein möglicher Behand- lungseffekt durch MPH zwischen ADHS- und Kontrollgruppe unterscheidet. Dazu wurde ein peripheres Zellmodell mit EBV-modifizierten Lymphoblasten von ADHS-Patienten und Kontrollen gewählt, deren RNA für die weiteren Versuche genutzt wurde. In Vor- versuchen sollte die Verwendung von MPH für die Versuchsmodellbedingungen opti- miert werden.
In der vorliegenden Arbeit konnte anhand der Parameter Zellkonzentration und Zellgröße kein zelltoxischer Effekt von MPH in Konzentrationen bis 100 ng/µl ermittelt werden. Die Proben zeigten durchschnittlich sehr gute RNA-Konzentrationen (354 ng/µL), eine gute RNA-Qualität und nur leichte Verunreinigungen.
Die hypothesenfreien Microarray-Untersuchung zeigte zum Zeitpunkt t4 und unter MPH-Behandlung 163 Gene an der Grenze zu statistischem Signifikanzniveau. Die aus den ersten 138 (p < 0,00139, korrigiert für multiples Testen p = 0,06) ausgewählten Genen ATXN1, GLUT3, GUCY1B3, HEY1, MAP3K8 und NAV2 zeigten in der anschließen- den qRT-PCR außer bei GUCY1B3 (zu allen Zeiten eine höhere Expression bei ADHS; p- Werte der aufsteigenden Zeitpunkte 0,002; 0,089; 0,027; 0,055 und 0,064) keine signi- fikanten Gruppenunterschiede zwischen ADHS-Probanden und Kontrollen.
Allerdings konnten bei ATXN1, GLUT3, HEY1, MAP3K8 und NAV2 statistisch relevante Behandlungseffekte durch MPH beobachtet werden. Sie unterschieden sich in beiden Gruppen. Kurzzeiteffekte (innerhalb 1 bzw. 6h) traten ausschließlich bei der ADHS- Gruppe, Langzeiteffekte (2 Wochen) nur bei Kontrollen auf. Bei ADHS-Zellen wurde zum Zeitpunkt t1 die Expression von ATXN1 (p = 0,012) und NAV2 (p = 0,001) unter MPH erhöht. Eine signifikant geringerer kurzfristiger Genexpressionsanstieg zeigte sich bei MAP3K8 (p = 0,005). Im dynamischen Verlauf zeigte sich eine signifikante Genexpressi- onssteigerung innerhalb von einer Woche (t3) bei ATXN1 (p= 0,057) und HEY1 (0,042). Bei Kontrollzellen führte die MPH-Behandlung zu signifikanten Genexpressionsunter- schieden zum Zeitpunkt t4 bei GLUT3 ((p = 0,044) und MAP3K8 (p = 0,005) und im dy- namischen Verlauf zu höheren Expressionsanstiegen innerhalb von zwei Wochen (t4) bei GLUT3 (p = 0,033) und MAP3K8 (p = 0,005).
Zumindest in dem untersuchten Gen GUCY1B3 gibt es also Expressionsunterschiede zwischen ADHS- und Kontrollgruppe. Methylphenidat beeinflusst die Genexpression in peripheren Zellen, obwohl seine Hauptwirkung im zentralen Nervensystem erzielt wird. Ob es sich dabei um eine Wirkung oder Nebenwirkung handelt, bleibt offen. Es gibt sowohl lang- als auch kurzfristige Genexpressionsveränderungen, wobei die kurzfristi- gen bei ADHS, die langfristigen in der Kontrollgruppe detektiert wurden. Damit unter- scheidet sich der Effekt von MPH auf die Genexpression peripherer Zellen zwischen
ADHS und Kontrollgruppe.
Die untersuchten Gene beeinflussen unterschiedliche Signalwege. Besonders hervor- zuheben sind das Dopaminsystem, der Notch- und NO-Signalweg. Da die Genprodukte jeweils nur ein Element längerer Signalkaskaden darstellen und oft auch mit mehreren Wegen interagieren, ist es schwer, direkte und indirekte Wirkungen von MPH zu unter- scheiden. Es gibt allerdings Hinweise, dass die untersuchten Gene sowie deren Verän- derung durch MPH im präfrontalen Kortex, dem limbischen System, Basalganglien und Kleinhirnarealen und dem aufsteigenden retikulären aktivierenden System (ARAS) eine wichtige Rollen spielen. Dies äußert sich schon in der embryonalen Hirnentwicklung, neuronalen Differenzierung und Synapsenbildung und hat Einfluss auf Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Lernen, motorische Kontrolle und Emotionen.
Diese Ergebnisse müssen nun in einer größeren Stichprobe validiert werden. Somit könnten einige Effekte, die hier als nominal bezeichnet wurden, in einer größeren Stichprobe signifikante Werte erreichen, während andere Unterschiede evtl. auch ver- schwinden könnten. Außerdem sollte berücksichtigt werden, dass nicht alle ADHS- Patienten auf eine Behandlung mit MPH ansprechen. Es ist also sinnvoll, eine Subgrup- penanalyse zwischen MPH-Resondern und Non-Respondern durchzuführen.
In weiteren Untersuchungen ist es notwendig, Behandlungseffekte durch MPH in neu- ronalen Zelllinien zu untersuchen, da ADHS primär eine Störung des zentralen Nerven- systems darstellt, welches auch therapeutisch von MPH angesteuert wird.
Ziel der vorliegenden Studie war es, mittels eines weiter entwickelten CPT-Tests (CPT-OX-Paradigma) gewonnener hirnelektrischer Korrelate, die klinische Wirksamkeit von Methylphenidat (MPH) bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS) im Kontrollgruppenvergleich experimentell nachzuweisen. 1) Vorgegeben wurden Aufgaben zur Anregung von „Aufmerksamkeit“ und zur „Hemmungskontrolle“ bzw. „Impulsivitätskontrolle“ mittels einer weiter entwickelten Form des Continous- performance- Tests (CPT- OX). Die Kinder mit ADHS wurden unter den entsprechend definierten experimentellen Bedingungen mit und ohne Medikation von je 10 mg MPH untersucht und die evozierten Potentiale mit jenen der Gruppe alters- und geschlechtsgleicher Kontrollkinder verglichen. Als abhängige Variable wurden 21Kanal-ERPs von 17 Jungen mit ADHS, - mit und ohne Methylphenidatmedikation -, sowie von 20 gesunden Kontrollkindern mittels referenzunabhängiger Methoden analysiert. Vier quasi stabile Mikrozustände, welche den Zeitabschnitten der konventionellen ERP-Komponenten P 100, P 200, P 3a und P 3b entsprechen, konnten dabei mittels einer datengetriebenen Segmentierung abgegrenzt werden. Anschließend wurden die P 3a-Amplituden der Kinder mit ADHS – jeweils ohne und mit MPH-Medikation – mit den P 3a-Amplituden der gesunden Kontrollkinder verglichen. Die hypothesengeleitete experimentelle Studie kam zu folgenden wesentlichen Ergebnissen: Im Gruppenvergleich ohne Medikation waren die Amplituden im P 3a-Intervall (257-406 ms post stimulus) sowohl in der Hinweisreiz- als auch in der Hemmreizbedingung, also bei Aufmerksamkeitsanforderung wie auch bei Anforderung zur Impulsivitätskontrolle, bei den nicht medizierten hyperkinetischen Kindern jeweils signifikant niedriger als bei den gesunden Kontrollkindern. 2) Im Gruppenvergleich ergab sich ein signifikanter Medikationseffekt. Die Amplituden im Zeitbereich 3 (P 300) bei den mit Methylphenidat medizierten Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung unterschieden sich nicht mehr signifikant von den entsprechenden P 3a-Amplituden der gesunden Kontrollkinder. Durch Stimulantienmedikation ließ sich somit eine Normalisierung des hirnelektrischen Korrelats von Aufmerksamkeit und Impulsivitätskontrolle erreichen. Die Interpretation der Ergebnisse führt zu dem Schluss, dass Methylphenidat einen normalisierenden Effekt auf die frühe, hirnelektrisch messbare Reizverarbeitung bei der visuellen Orientierung (Aufmerksamkeit) und Stimuluserkennung (Bewertung von Reizunterschieden) aufweist. Mit dem CPT-OX-Paradigma lassen sich damit zuverlässig elektrophysiologische Korrelate der hirnelektrischen Wirksamkeit von Methylphenidat, in verschiedenen Reizbedingungen, messen.
Einleitung: Methylphenidat (MPH) als Medikament der ersten Wahl bei Patienten mit einem Aufmerksamkeitsdefizit- /Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) ist für die Therapie von Kindern aber auch von Erwachsenen weit verbreitet. Weil es immer noch Sicherheitsbedenken gegen dieses Medikament gibt, wurde in der vorliegenden Studie untersucht, ob die Langzeiteinnahme von MPH unschädlich hinsichtlich eines zytogenetischen Effektes ist. Ein weiteres Ziel war die Beurteilung von chronischer psychosozialer Stressbelastung von Patienten im Vergleich zu Kontrollprobanden und zu beurteilen ob die Medikation einen Einfluss auf die Höhe des Stresses hat. Nicht zuletzt war das dritte Ziel der Studie zu untersuchen, ob Stress selbst zu zytogenetischen Schäden führt.
Material und Methoden: Lymphozyten von 72 (42 ADHS- und 28 gesunde Kontrollprobanden) geschlechts- und altersgematchte Probanden im Alter von 18-28 Jahren, wurden aus venösem Blut für den Mikronukleusassay isoliert. Hauptendpunkt der Studie war die Mikrokernanzahl in binukleären Zellen.
Die psychosoziale Stressbelastung der letzten drei Monate wurde mit dem Trier Inventar zum chronischen Stress (TICS) gemessen. Zusätzlich wurden Speichelproben für eine Cortisolmessung gesammelt.
Ergebnisse: Ein Einfluss der MPH-Einnahme auf die Mikrokernfrequenz konnte nicht gefunden. ADHS-Patienten wiesen eine signifikant höhere Stressbelastung im Vergleich zu den Kontrollprobanden auf. Ein signifikanter positiver Einfluss auf das chronische Stresserleben unter MPH-Einnahme konnte bei Einnahme von mehr als 1 Jahr beobachtet werden.
Die Stressbelastung der ADHS-Patienten und Kontrollprobanden zeigte keine Korrelation zu zytogenetischen Endpunkten. Eine kleine Untergruppe, ADHS-Patienten mit Komorbidität Depression, zeigte jedoch signifikante erhöhte Mikrokernfrequenzanzahlen unter stark erhöhtem chronischen Stress.
Aussichten: Aus unserer Sicht kann MPH auch in der Langzeittherapie sicher hinsichtlich eines Krebsrisikos in gewichts- und symptomadaptierter Dosis eingesetzt werden.
Weitere Studien sind nötig um das Krebsrisiko bei chronischer erhöhter Stressbelastung abzuschätzen.
Die vorliegende Studie hatte das Ziel prädiktive Faktoren einer Persistenz von ADHS in das Erwachsenenalter ausfindig zu machen und den Einfluss von kindbezogenen, familiären und behandlungsbezogenen Eigenschaften auf den Verlauf und das Fortbestehen der ADHS-Symptomatik zu untersuchen. Das Untersuchungsgut bestand aus Patienten der Klinik und Poliklinik der Kinder- und Jugendpsychiatrie der Universität Würzburg. Das Gesamtkollektiv bestand aus 146 Patienten, deren Akten wir auswerteten. 67 Patienten (46%) konnten wir mittels WURS, DSM-IV-Kriterien, Anamnesebogen, SKID-I und SKID-II im Erwachsenenalter nachexplorieren. Der Katamnesezeitraum betrug ein Jahr, vom 04.11.2002 bis zum 03.11.2003. Die ehemaligen Patienten waren zum Katamnesezeitpunkt durchschnittlich 28 Jahre alt. Bei der Suche nach prädiktiven Faktoren für eine Persistenz der ADHS-Symptomatik in das Erwachsenenalter konnten wir trotz der Studien, welche die Wichtigkeit ungünstiger psychosozialer Faktoren für den Verlauf des ADHS belegen (Biederman et al 1996, Hart et al 1995, 1991c, Fischer et al 1993, Taylor et al 1991, Weiss und Hechtman 1986, Gittelman et al 1985, Hechtman et al 1984, Loney et al 1981), keine Prädiktoren einer Persistenz der ADHS-Symptomatik finden. Unsere Ergebnisse lassen sich dahingehend erklären, dass es sich beim ADHS um eine primär genetisch determinierte Störung handelt, welche in ihrem Verlauf von verschiedensten intervenierenden Faktoren beeinflusst wird. Es handelt sich um ein komplexes Zusammenspiel von zu Grunde liegenden biologischen Faktoren mit verschiedenen Gen-Umwelt-Interaktionen, ein Zusammenspiel von Individuum mit seiner Persönlichkeit und eigenen Coping-Strategien, sowie der Art des Umfeldes und deren Reaktion auf das Verhalten des Betroffenen. Daher besteht keine Möglichkeit den Verlauf von ADHS anhand von Eigenschaften, welche zu einem einzigen Zeitpunkt (bei Erstvorstellung) erfasst wurden vorherzusagen. In unserer Stichprobe wurde eine Achse-I-Diagnose bei der Hälfte der mit dem SKID-I-Interview nachuntersuchten Probanden gestellt. Entsprechend unserer Annahme, dass Erwachsene mit vielen Symptomen des ADHS einen ungünstigeren Verlauf mit mehr Achse-I-Störungen nehmen, fanden sich diese Störungen zu etwa zwei Dritteln bei den Erwachsenen mit mehr als 6 fortbestehenden Symptomen des ADHS, während kein Erwachsener ohne Symptome des ADHS eine Achse-I-Diagnose hatte. Bei 61% (n=36) der mit dem SKID-II-Interview nachexplorierten Patienten wurde die Diagnose einer Persönlichkeitsstörung gestellt. Am häufigsten fanden sich die Diagnosen einer dissozialen (21%), einer selbstunsicher-vermeidenden (21%), einer negativistischen (18%), einer narzisstischen (14%) und einer emotional–instabilen Persönlichkeitsstörung (9%). Bemerkenswert ist, dass sich keiner der Erwachsenen unserer Studie aktuell in psychiatrischer Behandlung befand. Dies steht im Kontrast zu der meist fortbestehenden Restsymptomatik des ADHS und der hohen Rate komorbider Achse-I- und Achse-II-Störungen, welche mit psychosozialen Beeinträchtigungen einhergehen. Eine kontinuierliche, über das Kindesalter hinausreichende Betreuung von Patienten mit ADHS, sowie eine ausführliche Aufklärung könnten einem solchen ungünstigen Verlauf entgegenwirken. Eine adäquate Behandlung Erwachsener mit ADHS ist nur möglich, wenn Komorbiditäten berücksichtigt und gleichzeitig mitbehandelt werden. Weitere epidemiologische und neurobiologische Studien mit einem größeren Kollektiv sind notwendig zum Auffinden von Einflussfaktoren auf den Verlauf des ADHS und zur Klärung der Komorbiditätsbeziehungen des ADHS.
Die psychosoziale Komponente spielt bei der ADHS v.a. in der Bewältigung von Erziehungsaufgaben eine erhebliche Rolle, da sowohl die Eltern als auch das Kind von der Störung betroffen sein können.
Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung von Beziehungen und Konfliktpotential in Familien, die von ADHS betroffen sind. Es wurde der Frage nachgegangen, ob eine störungsspezifische Therapie von Müttern mit ADHS und deren Kind, das ebenfalls an ADHS litt, bessere familienspezifische Messwerte erreicht als eine übliche Standardbehandlung. Die Behandlungsgruppe erhielt eine intensive Gruppenpsychotherapie und begleitende Pharmakotherapie mit Methylphenidat, die Kontrollgruppe wiederholte psychiatrische Beratungen, beide Gruppen erhielten zusätzlich ein Mutter-Kind-Training. Die Stichprobe bestand aus 144 Mutter-Kind Paaren mit ADHS, die im Rahmen einer Mutter-Kind Treatment Studie rekrutiert wurden.
Es zeigten sich Verbesserungen in den untersuchten familienbezogenen Outcomes (soziales Leben, negative Gefühle gegenüber der Erziehung), nicht aber in allen erfassten Bereichen. Diese Verbesserungen zeigten jedoch keine signifikanten Gruppenunterschiede im Hinblick auf die beiden Studienbehandlungen zur Therapie der ADHS der Mütter (Pharmakotherapie plus Verhaltenstherapie vs. alleinige unspezifische Beratung). Bei Müttern, die ein Krankheitsverständnis für die ADHS, sowie eine Behandlungsmotivation hatten, verbesserte das Mutter-Kind-Training die Outcomes der Kinder, auch wenn die Mutter nur eine unterstützende Beratung erhielt. Die multimodale Therapie der Mütter mit Gruppenpsychotherapie und MPH-Medikation war bezüglich der Symptomreduktion der Mütter effektiv. Jedoch beeinflusste die multimodale Therapie im Vergleich zur unterstützenden psychiatrischen Beratung das externalisierende Verhalten des Kindes nach dem Elterntraining nicht zusätzlich. Deshalb scheint es vielversprechend, Müttern mit ADHS, welche nicht die Möglichkeit einer Medikation oder spezifischen Psychotherapie haben, auch zukünftig Elterntraining anzubieten.
Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung einer Kopienzahlvariante (CNV) im Erbgut, die zu
einer genomischen Duplikation des SLC2A3-Gens führt. Die Auswirkungen der SLC2A3-
Duplikation wurden im Zellkulturmodell und durch bildgebende Verfahren untersucht. Für die
SLC2A3-Duplikation konnte eine populationsspezifische Assoziation mit ADHS gezeigt
werden (Merker et al. 2017). SLC2A3 kodiert für den neuronalen Glukosetransporter GLUT3,
der u.a. Prozesse der Neurotransmitterfreisetzung und Synaptogenese vermittelt und daher
wichtig für die Hirnreifung ist. Mögliche Endpunkte für Endophänotypen, die auf einem
alterierten Glukosemetabolismus basieren, sind dysfunktionale Hungerregulationsmechanismen
ebenso wie eine veränderte neurale Reaktivität gegenüber emotionalen Stimuli
und Belohnungsreizen.
In zwei peripheren Zellmodellen konnte gezeigt werden, dass die SLC2A3-Duplikation
Gen-Dosis-abhängig zu einer Steigerung der basalen SLC2A3-mRNA Expression führt. Ein
Expressionsunterschied auf Proteinebene konnte jedoch nicht gefunden werden. Metabolischer
Zellstress durch Aushungern der Zellkulturen und eine niedrige Glukosekonzentration im
Zellkulturmedium führten zu einer signifikanten Erhöhung des schon unter basalen
Bedingungen vorhandenen SLC2A3-Expressionsunterschiedes zwischen Duplikations- und
Kontrollzelllinien. Dies deutet darauf hin, dass die SLC2A3-Duplikation bei verminderter
zellulärer Energiezufuhr zu einer Überkompensation der Glukoseaufnahme führt.
In einer fMRT-Untersuchung wurden erwachsene ADHS-Patienten mit SLC2A3-
Duplikation mit ADHS-Patienten und gesunden Kontrollen mit jeweils 2 Genkopien
hinsichtlich ereigniskorrelierter neuraler Aktivität als Antwort auf emotionale Stimuli und
Essensreize verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die SLC2A3-Duplikation zu einer
veränderten Reaktivität gegenüber hochkalorischen Essensreizen führt, was sich in einem durch
maschinelles Lernen identifizierten multivariaten neuralen Antwortmuster und einer relativen
Unterschätzung des Kaloriengehaltes hochkalorischer Nahrung zeigt. Bei der univariaten
Gesamthirn-Analyse der Bilddaten wurden keine signifikanten Gruppenunterschiede gefunden,
was darauf hinweist, dass unter den gewählten Versuchsbedingungen keine fokal
umschriebenen Gruppenunterschiede der Hirnaktivierung bestehen.
Diese Arbeit zeigt, dass die SLC2A3-Duplikation zu einer Erhöhung der SLC2A3-
Genexpression mit bisher unbekannten Auswirkungen auf nachgeschaltete Stoffwechselwege
und zu einem komplex veränderten neuralen Antwortmuster führt, das durch einen linearen
Zusammenhang nicht zu beschreiben ist. Weitere Untersuchungen auf Zellebene und eine
Erweiterung der bildgebenden Verfahren könnten zu einer besseren Einordnung der SLC2A3-
Duplikation bezüglich ihres Anteils an der endophänotypischen Varianz der ADHS führen.