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- Johns Hopkins University School of Medicine (1)
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ResearcherID
- N-8985-2015 (1)
A GWAS study recently demonstrated single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the human GLRB gene of individuals with a prevalence for agoraphobia. GLRB encodes the glycine receptor (GlyRs) β subunit. The identified SNPs are localized within the gene flanking regions (3′ and 5′ UTRs) and intronic regions. It was suggested that these nucleotide polymorphisms modify GlyRs expression and phenotypic behavior in humans contributing to an anxiety phenotype as a mild form of hyperekplexia. Hyperekplexia is a human neuromotor disorder with massive startle phenotypes due to mutations in genes encoding GlyRs subunits. GLRA1 mutations have been more commonly observed than GLRB mutations. If an anxiety phenotype contributes to the hyperekplexia disease pattern has not been investigated yet. Here, we compared two mouse models harboring either a mutation in the murine Glra1 or Glrb gene with regard to anxiety and startle phenotypes. Homozygous spasmodic animals carrying a Glra1 point mutation (alanine 52 to serine) displayed abnormally enhanced startle responses. Moreover, spasmodic mice exhibited significant changes in fear-related behaviors (freezing, rearing and time spent on back) analyzed during the startle paradigm, even in a neutral context. Spastic mice exhibit reduced expression levels of the full-length GlyRs β subunit due to aberrant splicing of the Glrb gene. Heterozygous animals appear normal without an obvious behavioral phenotype and thus might reflect the human situation analyzed in the GWAS study on agoraphobia and startle. In contrast to spasmodic mice, heterozygous spastic animals revealed no startle phenotype in a neutral as well as a conditioning context. Other mechanisms such as a modulatory function of the GlyRs β subunit within glycinergic circuits in neuronal networks important for fear and fear-related behavior may exist. Possibly, in human additional changes in fear and fear-related circuits either due to gene-gene interactions e.g., with GLRA1 genes or epigenetic factors are necessary to create the agoraphobia and in particular the startle phenotype.
Background:
Antidepressant drugs (ADs) have been shown to activate BDNF (brain-derived neurotrophic factor) receptor TrkB in the rodent brain but the mechanism underlying this phenomenon remains unclear. ADs act as monoamine reuptake inhibitors and after prolonged treatments regulate brain bdnf mRNA levels indicating that monoamine-BDNF signaling regulate AD-induced TrkB activation in vivo. However, recent findings demonstrate that Trk receptors can be transactivated independently of their neurotrophin ligands.
Methodology:
In this study we examined the role of BDNF, TrkB kinase activity and monoamine reuptake in the AD-induced TrkB activation in vivo and in vitro by employing several transgenic mouse models, cultured neurons and TrkB-expressing cell lines.
Principal Findings:
Using a chemical-genetic TrkB(F616A) mutant and TrkB overexpressing mice, we demonstrate that ADs specifically activate both the maturely and immaturely glycosylated forms of TrkB receptors in the brain in a TrkB kinase dependent manner. However, the tricyclic AD imipramine readily induced the phosphorylation of TrkB receptors in conditional bdnf(-/-) knock-out mice (132.4+/-8.5% of control; P = 0.01), indicating that BDNF is not required for the TrkB activation. Moreover, using serotonin transporter (SERT) deficient mice and chemical lesions of monoaminergic neurons we show that neither a functional SERT nor monoamines are required for the TrkB phosphorylation response induced by the serotonin selective reuptake inhibitors fluoxetine or citalopram, or norepinephrine selective reuptake inhibitor reboxetine. However, neither ADs nor monoamine transmitters activated TrkB in cultured neurons or cell lines expressing TrkB receptors, arguing that ADs do not directly bind to TrkB.
Conclusions:
The present findings suggest that ADs transactivate brain TrkB receptors independently of BDNF and monoamine reuptake blockade and emphasize the need of an intact tissue context for the ability of ADs to induce TrkB activity in brain.
Loss of function mutations in the rsk2 gene cause Coffin-Lowry syndrome (CLS), which is associated with multiple symptoms including severe mental disabilities. Despite the characterization of ribosomal S6 kinase 2 (RSK2) as a protein kinase acting as a downstream effector of the well characterized ERK MAP-kinase signaling pathway, it turns out to be a challenging task to link RSK2 to specific neuronal processes dysregulated in case of mutation. Animal models such as mouse and Drosophila combine advanced genetic manipulation tools with in vivo imaging techniques, high-resolution connectome analysis and a variety of behavioral assays, thereby allowing for an in-depth analysis for gene functions in the nervous system. Although modeling mental disability in animal systems has limitations because of the complexity of phenotypes, the influence of genetic variation and species-specific characteristics at the neural circuit and behavioral level, some common aspects of RSK2 function in the nervous system have emerged, which will be presented. Only with this knowledge our understanding of the pathophysiology of CLS can be improved, which might open the door for development of potential intervention strategies.
PAX 7 ist ein Gen mit, neben anderen Funktionen, ausgeprägter neuroentwicklungsgeschichtlicher Bedeutung. Schizophrenie wird heute als primär genetisch bedingte Neuroentwicklungstörung aufgefaßt (I.1.2, Abbildung 2). Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Assoziation zwischen den drei repetitiven Trinukleotidpolymorphismen vom (CCT)n Typ und ihren fünf korrespondierenden Genotypen in der regulatorischen Sequenz der PAX 7 Promotorregion, die bekannterweise die Expressionshöhe des PAX 7 Genproduktes beeinflussen und einer Prädisposition zur Entwicklung einer Schizophrenie oder einer Ihrer Subkategorien nach DSM-IV3 (paranoid, nicht-paranoid, schizoaffektiv) mittels eines Polymerasekettenreaktions-basierten Assays in Proben von 280 an Schizophrenie erkrankten Patienten und 229 Kontrollproben gesunder Blutspender untersucht. Weder auf der genotypischen noch auf der allelischen Ebene konnte eine statistisch signifikante Korrelation nachgewiesen werden. Die PAX 7 Promotor Polymorphismen stellen also keine nützlichen Biomarker einer schizophren Polymorphismen Prädisposition dar. Die Rolle dieser Polymorphismen in anderen PAX 7 abhängigen Mechanismen bedarf weiterer Aufklärung, während polygen orientierte „Komplettgenom“ Techniken (z.B. genexpression profiling) besser geeignet sein könnten um das multifaktorielle Netz der Schizophrenie-Entwicklung aufzuklären.
Amantadine: reappraisal of the timeless diamond—target updates and novel therapeutic potentials
(2021)
The aim of the current review was to provide a new, in-depth insight into possible pharmacological targets of amantadine to pave the way to extending its therapeutic use to further indications beyond Parkinson’s disease symptoms and viral infections. Considering amantadine’s affinities in vitro and the expected concentration at targets at therapeutic doses in humans, the following primary targets seem to be most plausible: aromatic amino acids decarboxylase, glial-cell derived neurotrophic factor, sigma-1 receptors, phosphodiesterases, and nicotinic receptors. Further three targets could play a role to a lesser extent: NMDA receptors, 5-HT3 receptors, and potassium channels. Based on published clinical studies, traumatic brain injury, fatigue [e.g., in multiple sclerosis (MS)], and chorea in Huntington’s disease should be regarded potential, encouraging indications. Preclinical investigations suggest amantadine’s therapeutic potential in several further indications such as: depression, recovery after spinal cord injury, neuroprotection in MS, and cutaneous pain. Query in the database http://www.clinicaltrials.gov reveals research interest in several further indications: cancer, autism, cocaine abuse, MS, diabetes, attention deficit-hyperactivity disorder, obesity, and schizophrenia.
Im ICD-10 wird unter der Diagnose „Schizophrenie“ ein breites Spektrum von Erkrankungen zusammengefasst, die sich hinsichtlich ihrer Symptomatik, dem Verlauf und der Prognose unterscheiden und deren Ursachen noch weitgehend ungeklärt sind. Karl Leonhard unterteilte die Gruppe der endogenen Psychosen und grenzte die zykloiden Psychosen (ZP) von den systematischen und unsystematischen Schizophrenien ab. Diese Klassifikation konnte sich aber nicht international durchsetzen. Ein klinisch auffälliges Symptom schizophrener Patienten ist ein Defizit bei Konzentrationsleistungen und aufmerksamkeitsabhängigen Aufgaben. Dies lässt sich im Elektroenzephalogramm (EEG) mit Hilfe von Ereigniskorrelierten Potentialen (EKP) nachweisen, wobei schizophrene Patienten konstante Abweichungen der frühen EKP-Komponenten aufweisen. Für Patienten mit ZP liegen bislang noch keine Untersuchungen zu gerichteten und ungerichteten Aufmerksamkeitsprozessen vor, obwohl Aufmerksamkeitsstörungen auch für diese Patienten klinisch kennzeichnend sind. Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war daher die Untersuchung der Aufmerksamkeitsprozesse bei Patienten mit ZP im Vergleich zu gesunden, alters- und geschlechtsgematchten Kontrollpersonen. Bei den 11 Patienten (18-55 Jahre) war die Diagnose „zykloide Psychose“ im Sinne der Leonhard-Klassifikation gestellt worden, nach dem ICD-10 lag in allen Fällen eine akut polymorphe psychotische Störung (F23) vor. Für die Generierung der ereigniskorrelierten Potentiale und die Berechnung der Differenzpotentiale „Mismatch Negativity“ (MMN) und „Negative Difference“ (Nd) wurde ein akustisches 3-Ton-Oddball-Paradigma durchgeführt. In einer passiven Bedingung hatten die Probanden die Aufgabe, sich auf einen visuellen Reiz zu konzentrieren und die binaural präsentierten Töne nicht zu beachten (MMN). Bei der aktiven Bedingung musste der Zielton erkannt werden und die visuelle Darbietung sollte ignoriert werden (Nd). Während dessen wurde ein kontinuierliches 21-Kanal-EEG aufgezeichnet, die Elektroden wurden nach dem internationalen 10-20-System aufgebracht. Außerdem wurden neuropsychologische Tests (HAWIE, FAS, TMT, WMS-R) durchgeführt und Verhaltensdaten erfasst. Ziel war die Erhebung von repräsentativen kognitiven Parametern zur genauen Charakterisierung der untersuchten Stichprobe und deren Korrelation mit den elektrophysiologischen Daten. Die während des EKP-Paradigmas ermittelten Verhaltensdaten sind kongruent zu den Ergebnissen der neuropsychologischen Tests: die Patienten zeichnen sich durch weniger richtige und mehr falsche Antwortreaktionen sowie signifikant langsamere Reaktionszeiten aus. Für die EEG-Daten wurden in einem Zeitfenster bis 500 ms post stimulus die Komponenten der EKPs der aktiven und passiven Versuchsbedingung bestimmt und vergleichend für ZP und Normprobanden analysiert. Hierbei wurden besonders die MMN, frontozentrales, negatives Potential um 200 ms post stimulus, als Hinweis für ungerichtete und die Nd als ein Marker für die selektive Aufmerksamkeitslenkung auf einen speziellen Reiz untersucht. Hauptbefund der Studie bildet die Übereinstimmung der Amplituden der MMN und Nd der ZP mit denen der Normprobanden. Es konnte weder die bei Schizophrenen typische Reduktion der MMN noch der Nd nachgewiesen werden. Wir nehmen daher an, dass die durch diese Komponenten reflektierten Prozesse ungerichteter und gerichteter Aufmerksamkeit bei Patienten mit ZP nicht beeinträchtigt sind. Dieser Befund unterstützt die Abgrenzung der Zykloiden Psychosen von den schizophrenen Psychosen im Sinne Leonhards, wie er auch schon von anderen Studien nahe gelegt wurde. Auch die zugrunde liegenden EKP-Komponenten wurden untersucht. Dabei fanden sich nur für die N1 und P3 der aktiven Bedingung signifikante Gruppenunterschiede mit kleineren Amplituden (N1 und P3) und längeren Latenzen (P3) bei den ZP. Dies widerspricht den Ergebnissen von Strik, der für ZP eine vergrößerte P3-Amplitude fand und stimmt eher mit Befunden für schizophrene Patienten überein. In dieser Arbeit konnte erstmals nachgewiesen werden, dass die Prozesse ungerichteter und gerichteter Aufmerksamkeit bei Patienten mit zykloider Psychose im Gegensatz zu Patienten mit schizophrener Psychose nicht gestört sind. Allerdings weisen die Potentiale der MMN und Nd eine verlängerte Latenz auf, die auf Schwierigkeiten bei der Reizdiskrimination hinweisen könnten.
Aim
This study aimed to identify and compare age stereotypes of registered nurses and supervisors in clinical inpatient settings.
Design
Generic qualitative study using half‐standardized interviews.
Method
Nineteen face‐to‐face interviews and five focus groups (N = 50) were conducted with nurses of varying levels at a hospital of maximum medical care in Germany between August and November 2018 and were subjected to structured qualitative content analysis.
Results
Reflecting the ageing process and cooperation in mixed‐age teams, nursing staff and supervisors defined similar age stereotypes towards older and younger nurses reminiscent of common generational labels ‘Baby Boomers’ and Generations X. Their evaluation created an inconsistent and contradictory pattern differing to the respective work context and goals. Age stereotypes were described as both potentially beneficial and detrimental for the individual and the cooperation in the team. If a successfully implemented diversity management focuses age stereotypes, negative assumptions can be reduced and cooperation in mixed‐age teams can be considered beneficial.
Conclusion
Diversity management as measures against age stereotypes and for mutual acceptance and understanding should include staff from various hierarchical levels of the inpatient setting.
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.
Das serotonerge System des Gehirns mit seinen Projektionen ins limbische System ist an der Pathogenese der Depression und anderer neuropsychiatrischer Erkrankungen beteiligt. Bei der serotonergen Neurotransmission spielt der Serotonintransporter (5-HTT) eine wichtige Rolle und ist auch therapeutischer Angriffspunkt verschiedener Antidepressiva. Das Tiermodell der 5-HTT-Knockout(KO)-Maus dient der Untersuchung des serotonergen Systems. Diese Tiere besitzen neben einem verstärkten Angst-ähnlichen Verhalten auch erhöhte 5-HT-Konzentrationen im synaptischen Spalt. Lange Zeit war man der Meinung, dass nahezu alle Nervenzellen während der Embryogenese bis kurz nach der Geburt gebildet werden. Neuere Untersuchungen konnten Neurogenese jedoch auch im Gehirn adulter Tiere und auch des Menschen nachweisen. Eine wichtige Gehirnregion mit adulter Neurogenese (aN) bis ins hohe Alter ist der Gyrus dentatus (GD) des Hippocampus. Der Hippocampus ist zentraler Teil des limbischen Systems und hat Schlüsselfunktionen bei Lernprozessen und der Gedächtnisbildung und unterliegt durch seine serotonerge Innervation auch dem Einfluss von 5-HT. Die Zusammenfassung dieser Beobachtungen führte zu folgender Arbeitshypothese: Eine erniedrigte Zahl von 5-HTT führt zu chronisch erhöhten 5-HT-Spiegeln im synaptischen Spalt. Die damit verbundene Stimulation des serotonergen Systems führt zu einer veränderten aN. Ziel der vorliegenden Arbeit war die quantitative Bestimmung von Proliferation, Überleben und Migration neu entstandener Zellen in der KZS des GD von heterozygoten (HET) und homozygoten 5-HTT-Mäusen (KO), die mit Wildtyptieren (WT) verglichen wurden. Dabei wurden ältere Mäusen mit einem Durchschnittsalter von 13,8 Monaten verwendet. In der Gruppe zur Untersuchung der Proliferation wurden die Versuchstiere (n=18) 24 h nach Injektionen mit BrdU getötet und histologische Schnitte des Hippocampus post mortem untersucht. In der Gruppe zur Untersuchung der Überlebensrate und Migration wurden die Mäuse (n=18) 4 Wochen nach den BrdU-Injektionen getötet. Im Proliferationsversuch wurde ein signifikanter Unterschied bei der Konzentration BrdU-markierter Zellkerne in der SGZ zwischen KO-Mäusen im Vergleich zu WT-Tieren gefunden, wobei HET-Mäuse ebenfalls eine signifikant höhere Konzentration BrdU-markierter Zellkerne in der SGZ gegenüber WT-Mäusen zeigten. In diesem Experiment ist somit ein positiver Einfluss des heterozygoten und homozygoten 5-HTT-KO auf die Entstehungsrate neuer Zellen im GD des Hippocampus im Vergleich zu den WT-Tieren feststellbar. Im Versuch zur Feststellung der Überlebensrate neu gebildeter Zellen im Hippocampus nach vier Wochen zeigten KO-Mäuse gegenüber WT- und HET-Mäusen keine signifikant höhere Zahl BrdU-markierter Zellkerne. Auch bei der Untersuchung der Migration war beinahe die Hälfte der BrdU-markierten Zellen von der SGZ in die KZS eingewandert. Ein signifikanter Unterschied zwischen den verschiedenen 5-HTT-Genotypen zeigte sich nicht. Offenbar hat der heterozygote oder homozygote 5-HTT-KO keinen Einfluss auf die Überlebensrate und das Migrationsverhalten neu entstandener Zellen. Bei den in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zur aN in 5-HTT-KO-Mäusen konnte weder bei der Gruppe zur Untersuchung der Proliferation von neuronalen Vorläuferzellen noch bei der Untersuchung der Überlebensrate oder Migration eine Abhängigkeit der ermittelten Konzentration BrdU-positiver Zellen vom Geschlecht oder Alter gefunden werden. Es zeigte sich jedoch eine signifikante negative Korrelation zwischen dem Gewicht der Tiere und dem Anteil gewanderter Zellen im Migrationsversuch, d.h. leichtere Tiere hatten tendenziell einen höheren Anteil von in die KZS eingewanderten Zellen. Zusammengefasst zeigt die vorliegende Arbeit zum einen, dass ältere KO- oder HET-Mäuse im Vergleich zu WT-Tieren eine erhöhte Proliferationsrate von neuronalen Vorläuferzellen aufweisen. Zum anderen konnte ein indirekter Zusammenhang zwischen dem Gewicht der Versuchstiere und der Anzahl von in die KZS eingewanderten Zellen nachgewiesen werden. Bei einer Vergleichsuntersuchung in unserem Hause mit zwei Gruppen jüngerer adulter 5-HTT-KO Mäuse mit einem Durchschnittalter von 7 Wochen und 3 Monaten konnte die Beobachtung einer erhöhten Proliferation nicht gemacht werden. Wir gehen deshalb davon aus, dass in diesem 5-HTT-KO Modell nur in höherem Alter eine veränderte 5-HT-Homöostase zu einer verstärkten Proliferation von neuronalen Vorläuferzellen führt.
Es existiert bereits eine Vielzahl von tierexperimentellen Studien bezüglich Einflussfaktoren auf die adulte Neurogenese. Nachdem die Teilungsfähigkeit von neuralen Stammzellen Ende der 1990er Jahre auch im adulten humanen Gehirn nachgewiesen wurde, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, adulte Neurogenese bei psychischen Erkrankungen zu quantifizieren bzw. den Ein-fluss medikamentöser Therapien auf die adulte Neurogenese zu untersuchen. Diese Studie stellt dabei die bislang einzige Arbeit dar, die sich mit der humanen adulten Neurogenese bei psychischen Erkrankungen beschäftigt. Mittels Doppelfärbungen von Ki67 und BrdU an Mausgewebe wurde zunächst nachgewiesen, dass das Ki67-Antigen ein zuverlässiger Marker für sich teilende Zellen ist, woraufhin die Färbeprozedur problemlos auf Humangewebe übertragen werden konnte. Die Quantifizierung von Ki67 positiven Zellen erfolgte entlang der Körnerzellschicht in einem definierten Abstand in der Einheit Zellen pro Millimeter. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Studie widersprechen in mehrfacher Hinsicht den Hypothesen, die sich aus tierexperimentellen Studien ergeben. Während die neurale Stammzellproli-feration bei schizophrenen Psychosen signifikant vermindert ist, findet sich kein Unterschied bei affektiven Erkrankungen im Vergleich zu Kontrollen. Weder wird die „Neurogenese-Hypothese“ der Depression bestätigt, noch zeigte sich ein Effekt antidepressiv oder antipsychotisch wirksamer Pharmaka auf die Rate adulter Neurogenese, da eine pharmakologische Therapie jedweder Art keinen Einfluss auf die Zahl Ki67 positiver Zellen hatte. Deshalb scheint eine Steigerung der adulten Neurogenese kein Wirkmechanismus dieser Medikamente zu sein. Ein überraschendes Ergebnis jedoch ist die signifikant reduzierte Rate adulter Neurogenese bei an Schizophrenie erkrankten Patienten. Aufgrund der sehr begrenzten Anzahl untersuchter Patienten ist die vorliegende Studie in ihrer Aussagekraft jedoch eingeschränkt und muss daher an einem größeren Patientenkollektiv wiederholt werden. Eine Vielzahl von Fragen bzgl. des Stellenwerts der adulten Neurogenese bei psychischen Erkrankungen bleibt darüber hinaus weiter ungeklärt, was die Durchführung weiterer Studien am adulten humanen Gehirn verlangt.