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Background
Temporal lobe epilepsy (TLE) with hippocampal sclerosis (HS) is a common pharmaco-resistant epilepsy referred for adult epilepsy surgery. Though associated with prolonged febrile seizures (FS) in childhood, the neurobiological basis for this relationship is not fully understood and currently no preventive or curative therapies are available. DNA methylation, an epigenetic mechanism catalyzed by DNA methyltransferases (DNMTs), potentially plays a pivotal role in epileptogenesis associated with FS. In an attempt to start exploring this notion, the present cross-sectional pilot study investigated whether global DNA methylation levels (5-mC and 5-hmC markers) and DNMT isoforms (DNMT1, DNMT3a1, and DNMT3a2) expression would be different in hippocampal and neocortical tissues between controls and TLE patients with or without a history of FS.
Results
We found that global DNA methylation levels and DNMT3a2 isoform expression were lower in the hippocampus for all TLE groups when compared to control patients, with a more significant decrease amongst the TLE groups with a history of FS. Interestingly, we showed that DNMT3a1 expression was severely diminished in the hippocampus of TLE patients with a history of FS in comparison with control and other TLE groups. In the neocortex, we found a higher expression of DNMT1 and DNMT3a1 as well as increased levels of global DNA methylation for all TLE patients compared to controls.
Conclusion
Together, the findings of this descriptive cross-sectional pilot study demonstrated brain region-specific changes in DNMT1 and DNMT3a isoform expression as well as global DNA methylation levels in human TLE with or without a history of FS. They highlighted a specific implication of DNMT3a isoforms in TLE after FS. Therefore, longitudinal studies that aim at targeting DNMT3a isoforms to evaluate the potential causal relationship between FS and TLE or treatment of FS-induced epileptogenesis seem warranted.
Derzeit gilt das Vulnerabilitäts-Stressmodell im Sinne eines multifaktoriellen Erklärungsmodells als am besten geeignet, um die Ätiopathogenese der Angsterkrankungen abzubilden. Als Brücke zwischen den genetischen Faktoren und den auf ein Individuum einwirkenden Umweltfaktoren werden epigenetische Mechanismen verstanden. Hierzu zählt die Methylierung bestimmter DNA-Bereiche, welche durch die DNA-Methyltransferasen vermittelt wird. Diese Enzyme waren in Verbindung mit Angsterkrankungen bisher kaum im Fokus psychiatrischer Forschung.
Diese Arbeit beschäftigt sich daher mit ausgewählten Einzelnukleotidpolymorphismen des DNMT3A- und DNMT3B-Gens und untersucht, ob diese SNPs und/oder deren Haplotypen zum einen mit der Panikstörung und zum andern mit dimensionalen psychologischen Charakteristiken, wie angstbezogener Kognition oder Angstsensitivität, assoziiert sind.
Zusammenfassend konnte eine signifikante bzw. nominal signifikante Assoziation der zweier SNPs mit angstbezogenen Charakteristiken wie der angstbezogenen Kognition und der Angstsensitivität gezeigt werden.
Um die gefundenen Assoziationen besser beurteilen zu können, ist in Folgeuntersuchungen eine Replikation in einer weiteren Probandengruppe und in einer angemessen großen Patienten- und Fall-Kontroll-Gruppe mit ausreichender Teststärke erforderlich. Aufgrund der nachgewiesenen Assoziation mit dem PSWQ bietet sich auch die Untersuchung eines anderen Angstphänotypen, der Generalisierten Angststörung, an. Als weiterer Schritt sind Untersuchungen zur Klärung der Funktionalität der signifikant assoziierten SNPs anzustreben. In der Literatur wird zudem eine weitere DNMT, die Dnmt1, mit der Furchtkonditionierung assoziiert und auch die Methylierungsmuster der DNMTs selbst scheinen einen Einfluss auf die Entwicklung von Angststörungen zu haben. Eine Untersuchung des DNMT1-Gens und der Methylierungsmuster der DNMT-Gene sind daher weitere sinnvolle Schritte, um einen möglichen Einfluss von DNMTs auf die Entstehung von Angsterkrankungen und auf angstbezogene psychologische Charakteristiken besser zu verstehen.