Geschlechtsspezifische Differenzen in Hirnorganisation und –funktion sowie deren Entstehung sind gegenwärtig Gegenstand intensiver Forschung. Neben genetischen und epigenetischen Faktoren rückt dabei der potenzielle Einfluss von Sexualhormonen auf die frühkindliche Gehirnentwicklung und Hemisphärenlateralisierung zunehmend in den Fokus. Die vorliegende Arbeit widmete sich dieser aktuellen Thematik durch die zeitgleiche Untersuchung der postnatalen Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse, auch als „Minipubertät“ bezeichnet, und frühkindlichen Sprachentwicklungsindikatoren. Sie entstand im Rahmen des Teilprojekts „Hormonstudie“ innerhalb der interdisziplinären Längsschnittstudie „GLaD-Study“ (Deutsche Sprachentwicklungsstudie) unter der Leitung von Prof. Dr. Kathleen Wermke am Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen (ZVES) der Poliklinik für Kieferorthopädie der Universität Würzburg. Erstmals wurde der Einfluss postnataler Sexualhormonkonzentrationen, d.h. der Östradiol- und Testosteronkonzentration, auf frühkindliche stimm- und sprachphysiologische Kenngrößen wie den artikulatorischen Entwicklungsstand, die Variablen der Grundfrequenz und die Lautlänge von marginalen Babbellauten im Alter von fünf Lebensmonaten analysiert. Hierfür wurden insgesamt über 2700 spontan geäußerte Vokalisationen von sechzehn Probanden (männlich: 7, weiblich: 9; Alter: 145 ± 7 Tage) nach der am ZVES vorgeschriebenen Routine mit Hilfe spezifischer Analysemethoden (CSL, PRAAT, CDAP) im Signalanalyselabor objektiv untersucht. Nach einer audiovisuellen Voranalyse unter Eliminierung sämtlicher Wein- und Schreilaute wurde ein altersadäquates, repräsentatives Lautspektrum von 911 marginalen Babbellauten ausgewählt und in melodischen und spektralen Analysen untersucht. Die daraus berechnete artikulatorische Leistung, die Melodiekomplexität, die Variablen der Grundfrequenz und die Lautlänge wurden mit den freien, bioaktiven Sexualhormonkonzentrationen sowie den Hormongesamtkonzentrationen korreliert. Eine multiple, hierarchische Regressionsanalyse identifizierte einen robusten, statistisch signifikanten positiven Zusammenhang zwischen der freien Östradiolkonzentration im Alter von vier Lebenswochen und den artikulatorischen Fähigkeiten der Säuglinge. Im Gegensatz dazu zeigte sich zwischen der logarithmierten freien Testosteronkonzentration der zwanzigsten Lebenswoche und den artikulatorischen Fähigkeiten eine statistisch signifikante, negative Korrelation. Darüberhinaus zeigten sich Korrelationen auf stimmphysiologischer Ebene. Die freie Östradiolkonzentration im Alter von zwanzig Wochen zeigte einen signifikanten, positiven Zusammenhang mit der minimalen Grundfrequenz. Die logarithmierte, freie Testosteronkonzentration zum Zeitpunkt der zwanzigsten Lebenswoche korrelierte negativ mit der Lautlänge. Diese Ergebnisse stützen die Annahme einer sprachfunktionellen Relevanz der „Minipubertät“. In einem hormonspezifischen Zeitfenster scheinen Sexualhormone die vorsprachliche Entwicklung von Säuglingen sowohl auf laryngealer als auch auf zerebraler Ebene zu beeinflussen. Dem Geschlecht per se fällt weniger Bedeutung zu als dem individuellen Verlauf der Sexualhormonkonzentrationen. Trotz zahlreicher offener Fragen bezüglich des Wirkmechanismus der Sexualhormone, könnte die postnatale Messung von freien Östradiol- bzw. Testosteronkonzentrationen zukünftig zur Identifikation potenzieller „Risikokinder“ dienen und eine frühzeitig einsetzende Sprachförderung dieser Kinder ermöglichen. Sollte sich dieser Ansatz bestätigen, wäre dies ein Durchbruch für die Frühdiagnostik von Sprachentwicklungsstörungen. Weiterführende Längsschnittstudien mit größerem Probandenkollektiv sind notwendig um die Generalisierbarkeit der Ergebnisse zu prüfen und die langfristige Auswirkung der „Minipubertät“ auf den Spracherwerb zu belegen.

Adrenal Cushing’s Syndrome (CS) is a rare but life-threatening disease and therefore it is of great importance to understand the pathogenesis leading to adrenal CS. It is well accepted that Protein Kinase A (PKA) signalling mediates steroid secretion in adrenocortical cells. PKA is an inactive heterotetramer, consisting of two catalytic and two regulatory subunits. Upon cAMP binding to the regulatory subunits, the catalytic subunits are released and are able to phosphorylate their target proteins. Recently, activating somatic mutations affecting the catalytic subunit a of PKA have been identified in a sub-population of cortisol-producing adenomas (CPAs) associated with overt CS. Interestingly, the PKA regulatory subunit IIb has long been known to have significantly lower protein levels in a sub-group of CPAs compared to other adrenocortical tumours. Yet, it is unknown, why these CPAs lack the regulatory subunit IIb, neither are any functional consequences nor are the underlying regulation mechanisms leading to reduced RIIb levels known. The results obtained in this thesis show a clear connection between Ca mutations and reduced RIIb protein levels in CPAs but not in other adrenocortical tumours. Furthermore, a specific pattern of PKA subunit expression in the different zones of the normal adrenal gland is demonstrated. In addition, a Ca L206R mutation-mediated degradation of RIIb was observed in adrenocortical cells in vitro. RIIb degradation was found to be mediated by caspases and by performing mutagenesis experiments of the regulatory subunits IIb and Ia, S114 phosphorylation of RIIb was identified to make RIIb susceptible for degradation. LC-MS/MS revealed RIIb interaction partners to differ in the presence of either Ca WT and Ca L206R. These newly identified interaction partners are possibly involved in targeting RIIb to subcellular compartments or bringing it into spatial proximity of degrading enzymes. Furthermore, reducing RIIb protein levels in an in vitro system were shown to correlate with increased cortisol secretion also in the absence of PRKACA mutations. The inhibiting role of RIIb in cortisol secretion demonstrates a new function of this regulatory PKA subunit, improving the understanding of the complex regulation of PKA as key regulator in many cells.

Einleitung: Eine präoperative Selektion adipöser Patienten anhand objektiver Kriterien soll entscheidend sein für den Gewichtsverlauf nach Implantation eines Magenbandes (Laparoscopic adjustable gastric banding, LAGB). Es ist unbekannt, ob die präoperative Selektion Auswirkungen auf das Langzeitergebnis des LAGB hat. Material und Methoden: Die vorliegende Studie suchte nach objektiven Variablen mit signifikanter Vorhersagekraft für das Langzeitergebnis des LAGB. Hierfür wurde der Gewichtsverlauf nach LAGB in einem jährlichen Intervall analysiert. 166 Patienten (91,2 %) nahmen an der retrospektiven Studie teil (Lost to Follow-up 8,8 %). Das mediane Follow-up des gesamten Patientenguts betrug 83,1 Monate (Range 0,1 - 177,3 Monate) und endete am Tag des abschließenden Interviews mit den Studienteilnehmern, jedoch spätestens bei ersatzloser Explantation des Magenbandes (Studienende). Eine Per-Protokoll-Analyse untersuchte den Gewichtsverlauf von Patienten ohne ersatzlose Explantation des Magenbandes (N = 111). Der prozentuale Verlust an Übergewicht (Excess Weight Loss, EWL %) am Studienende entschied über das Langzeitergebnis (Success: EWL ≥ 50,0 % mit LAGB, No Success: EWL < 50,0 % mit LAGB oder ersatzlose Explantation des LAGB; Failure: EWL < 20,0 % mit LAGB oder ersatzlose Explantation des LAGB, No Failure: EWL ≥ 20,0 % mit LAGB). Zur Abschätzung von prädiktiven Faktoren hinsichtlich der abhängigen Variablen Success und No Success sowie Failure und No Failure wurde eine binär logistische Regressionsanalyse durchgeführt. Folgende präoperative Kovariaten wurden auf ihren prädiktiven Langzeiteffekt analysiert: Alter, Body-Mass-Index, Übergewicht (Excess Weight), Geschlecht, Adipositas assoziierte Komorbiditäten (Diabetes Mellitus Typ II, arterieller Hypertonus, Schlafapnoe, Gelenkbeschwerden, Belastungsdyspnoe), Bandart (Swedish adjustable gastric banding, Lap Band), Operationstechnik (Pars flaccida, retrogastrisch). Ergebnisse: In der vorliegenden Studie war der EWL (%) im Langzeitverlauf moderat. Der höchste mediane EWL (%) des gesamten Patientenguts wurde im 2. postoperativen Jahr erreicht und betrug 43,2 % (Range -34,1 - 178,8 %) (N = 155). Mit zunehmendem Follow-up sank der EWL (%). Im 5.-, 10.- und 14. postoperativen Jahr betrugen der mediane EWL 39,7 % (Range -39,7 - 162,0 %) (N = 126), 31,0 % (Range -37,6 - 139,7 %) (N = 65) und 31,9 % (Range -34,0 - 108,6 %) (N = 27). Am Studienende wurde am häufigsten ein EWL-Level von 30 - 40 % (12 %, N = 20) erreicht. Prüfkonforme Patienten erreichten am Studienende einen medianen EWL von 33,2 % (Range -81,4 - 116,7 %) (N = 111). Wie bereits in der Literatur berichtet nahmen mit zunehmendem Follow-up die Anteile an Success und No Failure ab. Im 2. postoperativen Jahr betrugen die Success- und No Success-Raten 38,0 % und 62,0 % (Failure: 24,7 %, No-Failure: 75,3 %). Bis zum 10. postoperativen Jahr reduzierte sich der Success-Anteil auf 17,2 % und der No Success-Anteil stieg auf 82,8 % (Failure: 60,9 %, No Failure: 39,1 %). Am Studienende erfüllten 18,7 % (N = 31) der Patienten das Kriterium Success und 81,3 % (N = 135) das Kriterium No Success (Failure: 52,4 %, N = 87; No Failure: 47,6 %, N = 79). Die postoperative Komplikationsrate war hoch, jedoch vergleichbar mit aktuellen Langzeitstudien: 47,6 % (N = 79) der Patienten entwickelten postoperativ eine oder mehrere Band-assoziierte Komplikationen. Slippage (20,5 %, N = 34), Pouchdilatation (20,5 %, N = 34) und Portdislokation/Portdiskonnektion (12,7 %, N = 21) traten am häufigsten auf. 33,1 % (N = 55) der Magenbänder wurden ersatzlos entfernt nach einer medianen Zeit von 40,7 Monaten (Range 0,1 - 163,6 Monate). Diese Studie belegte die positiven Langzeiteffekte des LAGB auf Adipositas-assoziierte Komorbiditäten: 79,4 % (N = 54) der präoperativ hypertonen Patienten und 72,0 % (N = 18) der Patienten mit initialem Diabetes Mellitus Typ II erreichten am Studienende eine Remission und Heilung (Reduktion und Absetzen der Antihypertensiva bzw. Antidiabetika) ihrer Komorbidität. In der Regressionsanalyse fanden sich keine objektiv fassbaren Parameter, die präoperativ ein erfolgreiches Langzeitergebnis nach Implantation eines Magenbandes vorhersagen konnten. Die wichtige präoperative Selektion der Patienten wird dadurch erschwert und basiert somit weiterhin auf eher subjektiven Parametern wie Eindruck der Patienten-Compliance, des patientenseitigen Verstehens der Prozedur sowie Patientenwunsch. LAGB ist heute kein bariatrischer Eingriff der ersten Wahl. Jedoch gibt es Patienten, die aufgrund der potentiellen Reversibilität und geringen Mortalität ein LAGB bevorzugen. Wird heute ein LAGB durchgeführt, erscheint auf Basis der klinischen Erfahrung eine engmaschige Anbindung der Patienten in der postoperativen Nachsorge notwendig, um ein optimales Ergebnis zu erreichen. Bei Versagen des Verfahrens (nicht zufriedenstellender Gewichtsverlauf und/oder Auftreten von Band-assoziierten Komplikationen) sind die Entfernung des Magenbandes und die Umwandlung in ein alternatives adipositaschirurgisches Verfahren zumindest zu diskutieren.

Die BiDi-Studie untersuchte die Prävalenz von Diabetes mellitus Typ 2 (T2D) und diabetischen Vorstufen (Prädiabetes) bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung. Hierzu wurde ein oraler Glukosetoleranztest (oGTT) durchgeführt. Basierend auf Vorstudien, gingen wir von einer bis zu 3-fach erhöhten T2D-Prävalenz bei bipolarer affektiver Störung aus. Die bipolaren Patienten (n = 85) wurden aus den Ambulanzen der Universitätskrankenhäuser in Würzburg und Dresden rekrutiert. Die Probanden waren affektiv euthym und seit mindestens 2 Monaten mit unveränderter Medikation (bezüglich Wirkstoff und Dosierung) eingestellt. Die Prävalenz des T2D lag bei 7 % (n = 6). Die Kriterien für Prädiabetes erfüllten 33 % (n = 28) der Probanden. Im Vergleich mit einer im Verhältnis 1:10 alters-, geschlechts- und BMI-adjustierten Kontrollgruppe (SHIP-Trend) ergab sich kein Hinweis auf ein erhöhtes T2D-Risiko bei bipolaren Patienten. Die Prävalenz diabetischer Vorstufen lag in der BiDi-Gruppe sogar signifikant niedriger als in der SHIP-Trend-Kontrollgruppe. Die Ergebnisse stehen im Widerspruch zur Hypothese einer erhöhten T2D-Prävalenz bei bipolarer affektiver Störung, die auf epidemiologischen Studien ohne BMI-Adjustierung der Kontrollgruppen basierte. Demnach scheint der übergewichtige BMI bei bipolaren Patienten der wesentliche Faktor zu sein, der die erhöhte T2D-Prävalenz bedingt. In der BiDi-Studie konnte der übergewichtige BMI (29,15 kg/m²) am ehesten durch eine Vielzahl gleichzeitig verordneter und mit dem Risiko einer Gewichtszunahme einhergehender Psychopharmaka erklärt werden. T2D/Prädiabetes war innerhalb des bipolaren Kollektivs signifikant mit höherem Alter, höherem BMI, größerem Bauchumfang und höherem Summenscore im FINDRISK-Fragebogen assoziiert.

Essstörungen sind durch eine autonome Regulationsstörung gekennzeichnet, die vermutlich pathophysiologisch relevant ist. Es konnte gezeigt werden, dass in unterschiedlichen Ernährungszuständen das autonome Nervensystem (ANS) verschieden reguliert wird. Adipöse Kinder weisen im Vergleich zu gesunden Gleichaltrigen eine reduzierte Herzfrequenzvariabilität (HRV) und einen erniedrigten Vagotonus auf, während Anorexia nervosa (AN)-Patienten eine erhöhte HRV mit Vagusdominanz besitzen. Während das momentane Körpergewicht und der aktuelle Body Mass Index (BMI) im Verlauf einer Ernährungsintervention weitgehend konstant bleiben, entwickelt sich die HRV nachhaltig positiv. Es konnte ein qualitativer Zusammenhang zwischen der Änderung des BMI und der HRV-Änderung nachgewiesen werden. Offensichtlich reagiert das ANS im Sinne einer „autonomen Wende“ auf die Ernährungsumstellung, noch bevor eine signifikante Änderung des Körpergewichts messbar wird. Der Reiz für die Anpassung des ANS liegt scheinbar in der Dynamik metabolischer Zustände, initiiert durch Änderung der Kalorienzufuhr, und wirkt sich erst langfristig auf den BMI aus. Am Beispiel der Anorexia nervosa führt das Refeeding aus einer Kalorienzufuhr gemäß modifiziertem NICE-Ernährungsprotokoll, mit Supplementierung von Vitamin B-Komplexen sowie Omega-3-Fettsäuren (O-3-FS), bereits frühzeitig zu einer „autonomen Wende“ mit Regulierung der HRV in Richtung altersentsprechenden Normbereich. Die autonome Regulationsstörung ist möglicherweise weniger die Ursache als die Folge des Hungerns bei AN. Die HRV ist bei adipösen Kindern reduziert und spiegelt so einen frühen kardiovaskulären Risikofaktor wider. Durch Ernährungsinterventionen zeigen sich zwar oft nur leichte Erfolge bei der Gewichtsreduzierung, jedoch können signifikante HRV-Verbesserungen, insbesondere in der Nacht, erreicht werden. Diese HRV-Zunahme gilt als Indikator für ein reduziertes kardiovaskuläres Risiko, das offensichtlich durch eine Ernährung knapp unterhalb des Solls erreicht werden kann. Das HRV-Profil adipöser Kinder und Jugendliche spiegelt sich auch abgestuft in der Einteilung in die verschiedenen Risikogruppen des Metabolischen Syndroms wider. Die HRV dient demzufolge bei Kindern und Jugendlichen als verlässlicher Surrogatparameter für das kardiovaskuläre Risiko. Pathophysiologisch ist ein Modell des normokalorischen Ernährungszustands anzunehmen, in dem das autonome Nervensystem in individuell bestimmten Grenzen ausgewogen reguliert wird. Aus einer Änderung der Ernährung resultiert ein autonomer Effekt: die vagotone Ausgangslage der AN-Patienten wird durch Refeeding positiv beeinflusst (HRV-Abnahme, Herzfrequenzanstieg); umgekehrt verhält es sich durch Kalorienrestriktion bei Adipositas (HRV-Zugewinn, Herzfrequenzabnahme). Der HF/LF (high frequency/low-frequency)-Quotient, als möglicher Repräsentant der autonomen Balance, bleibt jedoch unverändert. Bei kalorischer Unter- oder Überversorgung wird die intrinsische Herzfrequenz unabhängig vom Sympathikus-Parasympathikus-Gleichgewicht angepasst. VLF (very low frequency) kann wahrscheinlich als metabolischer Parameter angesehen werden und verhält sich umgekehrt proportional zur Thermogenese. Die metabolisch bedingten Veränderungen der autonomen Regulation werden durch Optimierung der Kalorienzufuhr unabhängig vom aktuellen BMI aufgehoben und normalisiert. Diese Anpassungsmechanismen werden offensichtlich auch von psychischen Veränderungen begleitet, die eine Verhaltensänderung der Kinder und Jugendliche bedingen. Im Rahmen der Essstörungen gilt diese Beobachtung als besonderes Therapiehindernis. O-3-FS und Betablocker haben möglicherweise einen zusätzlichen positiven Effekt auf die HRV. Die Orientierung am BMI als Messparameter für Interventionserfolg ist unzulänglich. Effekte einer hypo- bzw. hyperkalorischen Ernährung auf die HRV bzw. intrinsische Herzrate lassen sich einfach erfassen und sind im Langzeit-Elektrokardiogramm (LZ-EKG) zugängig. Therapieeffekte sind anhand der HRV-Analyse noch vor Änderung des BMI sichtbar. Die im LZ-EKG einfach praktikable HRV-Messung dient als objektive und aktuelle Diagnostik für die Therapiebewertung bei Essstörungen. Angesichts der Kenntnis um die Präsenz einer autonomen Regulationsstörung im Vorfeld vieler kardiovaskulärer Erkrankungen, verspricht die HRV-Analyse zukünftig präventiven Nutzen.