Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
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- Institut für diagnostische und interventionelle Neuroradiologie (ehem. Abteilung für Neuroradiologie) (3)
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- Institut für Pharmakologie und Toxikologie (2)
- Institut für Sonderpädagogik (2)
Sonstige beteiligte Institutionen
- Deutsches Zentrum für Präventionsforschung Psychische Gesundheit (DZPP) (1)
- Integriertes Forschungs und Behandlungszentrum Adipositaserkrankungen (1)
- Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Leopoldina Krankenhaus Schweinfurt (1)
- Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (1)
- Technische Universität Dresden (1)
The transport of glucose across the cell plasma membrane is vital to most mammalian cells. The glucose transporter (GLUT; also called SLC2A) family of transmembrane solute carriers is responsible for this function in vivo. GLUT proteins encompass 14 different isoforms in humans with different cell type-specific expression patterns and activities. Central to glucose utilization and delivery in the brain is the neuronally expressed GLUT3. Recent research has shown an involvement of GLUT3 genetic variation or altered expression in several different brain disorders, including Huntington’s and Alzheimer’s diseases. Furthermore, GLUT3 was identified as a potential risk gene for multiple psychiatric disorders. To study the role of GLUT3 in brain function and disease a more detailed knowledge of its expression in model organisms is needed. Zebrafish (Danio rerio) has in recent years gained popularity as a model organism for brain research and is now well-established for modeling psychiatric disorders. Here, we have analyzed the sequence of GLUT3 orthologs and identified two paralogous genes in the zebrafish, slc2a3a and slc2a3b. Interestingly, the Glut3b protein sequence contains a unique stretch of amino acids, which may be important for functional regulation. The slc2a3a transcript is detectable in the central nervous system including distinct cellular populations in telencephalon, diencephalon, mesencephalon and rhombencephalon at embryonic and larval stages. Conversely, the slc2a3b transcript shows a rather diffuse expression pattern at different embryonic stages and brain regions. Expression of slc2a3a is maintained in the adult brain and is found in the telencephalon, diencephalon, mesencephalon, cerebellum and medulla oblongata. The slc2a3b transcripts are present in overlapping as well as distinct regions compared to slc2a3a. Double in situ hybridizations were used to demonstrate that slc2a3a is expressed by some GABAergic neurons at embryonic stages. This detailed description of zebrafish slc2a3a and slc2a3b expression at developmental and adult stages paves the way for further investigations of normal GLUT3 function and its role in brain disorders.
The ability to perform mathematical tasks is required in everyday life. Although heritability estimates suggest a genetic contribution, no previous study has conclusively identified a genetic risk variant for mathematical performance. Research has shown that the prevalence of mathematical disabilities is increased in children with dyslexia. We therefore correlated genome-wide data of 200 German children with spelling disability, with available quantitative data on mathematic ability. Replication of the top findings in additional dyslexia samples revealed that rs133885 was a genome-wide significant marker for mathematical abilities\((P_{comb}=7.71 x 10^{-10}, n=699)\), with an effect size of 4.87%. This association was also found in a sample from the general population (P=0.048, n=1080), albeit with a lower effect size. The identified variant encodes an amino-acid substitution in MYO18B, a protein with as yet unknown functions in the brain. As areas of the parietal cortex, in particular the intraparietal sulcus (IPS), are involved in numerical processing in humans, we investigated whether rs133885 was associated with IPS morphology using structural magnetic resonance imaging data from 79 neuropsychiatrically healthy adults. Carriers of the MYO18B risk-genotype displayed a significantly lower depth of the right IPS. This validates the identified association between rs133885 and mathematical disability at the level of a specific intermediate phenotype.
Ziele: Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine standardisierte Analyse der Patientenzufriedenheit mit dem Aufklärungsgespräch und die mögliche Einflussfaktoren, die hier eine Rolle spielen können, zu bieten.
Methodik: Es wurden 189 Fragebögen bzw. Aufklärungsgespräche in den Kliniken für Anästhesie und Innere Medizin im St. Josef Krankenhaus und Chirurgie und Kinder- und Jugendpsychiatrie im Leopoldina Krankenhaus in Schweinfurt untersucht.
Ergebnisse: Der Fragebogen, der verwendet wurde, war reliabel. Es zeigte sich eine schlechte Item-Selektivität. Die Kriteriumsvalidität konnte bestätigt werden jedoch nicht die diskriminante Validität. Die Patienten waren zufriedener mit Ärzten, die Deutsch als Muttersprache angaben, mit längeren Aufklärungsgesprächen und mit Fachärzten im Vergleich zu Assistenzärzten. Eine höhere allgemeine Lebenszufriedenheit war mit höherer Patientenzufriedenheit mit dem Aufklärungsgespräch assoziiert. Der moralistische Bias kann einen Störfaktor der Validität der Messungen darstellen.
Zusammenfassung: Eine angemessene Gesprächdauer, die deutsche Muttersprache und der Facharztstatus des aufklärenden Arztes haben einen positiven Einfluss auf die Patientenzufriedenheit mit dem Aufklärungsgespräch. Um sicher zu stellen, welche von diesen drei Faktoren besondere Wichtigkeit besitzt, werden weitere Untersuchungen benötigt.
Members of the family of metabotropic glutamate receptors are involved in the pathomechanism of several disorders of the nervous system. Besides the well-investigated function of dysfunctional glutamate receptor signaling in neurodegenerative diseases, neurodevelopmental disorders (NDD), like autism spectrum disorders (ASD) and attention-deficit and hyperactivity disorder (ADHD) might also be partly caused by disturbed glutamate signaling during development. However, the underlying mechanism of the type III metabotropic glutamate receptor 8 (mGluR8 or GRM8) involvement in neurodevelopment and disease mechanism is largely unknown. Here we show that the expression pattern of the two orthologs of human GRM8, grm8a and grm8b, have evolved partially distinct expression patterns in the brain of zebrafish (Danio rerio), especially at adult stages, suggesting sub-functionalization of these two genes during evolution. Using double in situ hybridization staining in the developing brain we demonstrate that grm8a is expressed in a subset of gad1a-positive cells, pointing towards glutamatergic modulation of GABAergic signaling. Building on this result we generated loss-of-function models of both genes using CRISPR/Cas9. Both mutant lines are viable and display no obvious gross morphological phenotypes making them suitable for further analysis. Initial behavioral characterization revealed distinct phenotypes in larvae. Whereas grm8a mutant animals display reduced swimming velocity, grm8b mutant animals show increased thigmotaxis behavior, suggesting an anxiety-like phenotype. We anticipate that our two novel metabotropic glutamate receptor 8 zebrafish models may contribute to a deeper understanding of its function in normal development and its role in the pathomechanism of disorders of the central nervous system.
Recent advances in the genetics of neurodevelopmental disorders (NDDs) have identified the transcription factor FOXP2 as one of numerous risk genes, e.g. in autism spectrum disorders (ASD) and attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD). FOXP2 function is suggested to be involved in GABAergic signalling and numerous studies demonstrate that GABAergic function is altered in NDDs, thus disrupting the excitation/inhibition balance. Interestingly, GABAergic signalling components, including glutamate-decarboxylase 1 (Gad1) and GABA receptors, are putative transcriptional targets of FOXP2. However, the specific role of FOXP2 in the pathomechanism of NDDs remains elusive. Here we test the hypothesis that Foxp2 affects behavioural dimensions via GABAergic signalling using zebrafish as model organism. We demonstrate that foxp2 is expressed by a subset of GABAergic neurons located in brain regions involved in motor functions, including the subpallium, posterior tuberculum, thalamus and medulla oblongata. Using CRISPR/Cas9 gene-editing we generated a novel foxp2 zebrafish loss-of-function mutant that exhibits increased locomotor activity. Further, genetic and/or pharmacological disruption of Gad1 or GABA-A receptors causes increased locomotor activity, resembling the phenotype of foxp2 mutants. Application of muscimol, a GABA-A receptor agonist, rescues the hyperactive phenotype induced by the foxp2 loss-of-function. By reverse translation of the therapeutic effect on hyperactive behaviour exerted by methylphenidate, we note that application of methylphenidate evokes different responses in wildtype compared to foxp2 or gad1b loss-of-function animals. Together, our findings support the hypothesis that foxp2 regulates locomotor activity via GABAergic signalling. This provides one targetable mechanism, which may contribute to behavioural phenotypes commonly observed in NDDs.
Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is the most prevalent neurodevelopmental disorder described in psychiatry today. ADHD arises during early childhood and is characterized by an age-inappropriate level of inattention, hyperactivity, impulsivity, and partially emotional dysregulation. Besides, substantial psychiatric comorbidity further broadens the symptomatic spectrum. Despite advances in ADHD research by genetic- and imaging studies, the etiopathogenesis of ADHD remains largely unclear. Twin studies suggest a heritability of 70-80 % that, based on genome-wide investigations, is assumed to be polygenic and a mixed composite of small and large, common and rare genetic variants. In recent years the number of genetic risk candidates is continuously increased. However, for most, a biological link to neuropathology and symptomatology of the patient is still missing. Uncovering this link is vital for a better understanding of the disorder, the identification of new treatment targets, and therefore the development of a more targeted and possibly personalized therapy.
The present thesis addresses the issue for the ADHD risk candidates GRM8, FOXP2, and GAD1. By establishing loss of function zebrafish models, using CRISPR/Cas9 derived mutagenesis and antisense oligonucleotides, and studying them for morphological, functional, and behavioral alterations, it provides novel insights into the candidate's contribution to neuropathology and ADHD associated phenotypes. Using locomotor activity as behavioral read-out, the present work identified a genetic and functional implication of Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b in ADHD associated hyperactivity. Further, it provides substantial evidence that the function of Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b in activity regulation involves GABAergic signaling. Preliminary indications suggest that the three candidates interfere with GABAergic signaling in the ventral forebrain/striatum. However, according to present and previous data, via different biological mechanisms such as GABA synthesis, transmitter release regulation, synapse formation and/or transcriptional regulation of synaptic components. Intriguingly, this work further demonstrates that the activity regulating circuit, affected upon Foxp2 and Gad1b loss of function, is involved in the therapeutic effect mechanism of methylphenidate. Altogether, the present thesis identified altered GABAergic signaling in activity regulating circuits in, presumably, the ventral forebrain as neuropathological underpinning of ADHD associated hyperactivity. Further, it demonstrates altered GABAergic signaling as mechanistic link between the genetic disruption of Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b and ADHD symptomatology like hyperactivity. Thus, this thesis highlights GABAergic signaling in activity regulating circuits and, in this context, Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b as exciting targets for future investigations on ADHD etiopathogenesis and the development of novel therapeutic interventions for ADHD related hyperactivity. Additionally, thigmotaxis measurements suggest Grm8a, Grm8b, and Gad1b as interesting candidates for prospective studies on comorbid anxiety in ADHD. Furthermore, expression analysis in foxp2 mutants demonstrates Foxp2 as regulator of ADHD associated gene sets and neurodevelopmental disorder (NDD) overarching genetic and functional networks with possible implications for ADHD polygenicity and comorbidity. Finally, with the characterization of gene expression patterns and the generation and validation of genetic zebrafish models for Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b, the present thesis laid the groundwork for future research efforts, for instance, the identification of the functional circuit(s) and biological mechanism(s) by which Grm8a, Grm8b, Foxp2, and Gad1b loss of function interfere with GABAergic signaling and ultimately induce hyperactivity.
Das humane Chromosom 15 wurde bereits im Zusammenhang mit anderen Erkrankungen wie dem Marfan Syndrom und der Tay Sachs Erkrankung erwähnt. Für deren Genese wurden auf dem Chromosom gelegene Gene verantwortlich gemacht (Richard et al. 1994). Aufbauend auf den Vorarbeiten der Würzburger Arbeitsgruppe (Stöber et al. 2000, 2002; Meyer et al. 2002) wurden auf Chromosom 15 anhand der Lokalisation, der Funktion und dem Vorhandensein im Zentralnervensystem die Gene Cx36 und TYRO3 für die Mutationsanalyse ausgewählt, um sie nach der Methode von Sanger (Sanger et al. 1977) zu sequenzieren. Sowohl Cx36 als auch TYRO3 spielen eine zentrale Rolle in der Entwicklung und Zellinteraktion im ZNS. Es wäre denkbar, daß ein Defekt während der Synaptogenese im ZNS an der Krankheitsentstehung beteiligt ist, ebenso wie eine unzureichende Ausbildung von Gap junctions, an denen Cx36 maßgeblich beteiligt ist. Die Patienten-DNA wurde aus Blutproben von Probanden mit periodischer Katatonie gewonnen. Diese wurden aus der Familie 11 der bereits erwähnten Studie rekrutiert, die in drei Generationen von der Erkrankung betroffen ist und zehn gesunde, sowie 7 kranke Mitglieder zählt. Die Proben wurden zusammen mit solchen von gesunden Kontrollpersonen vergleichend sequenziert und auf Übereinstimmung mit den Einträgen der GenBank überprüft mit dem Ziel, Mutationen zu finden, die zu einem Defekt im Protein führen und zur Ausprägung der Krankheit beitragen, bzw. die Gene als Kandidaten auszuschließen.
Genetic and molecular mechanisms that play a causal role in mental illnesses are challenging to elucidate, particularly as there is a lack of relevant in vitro and in vivo models. However, the advent of induced pluripotent stem cell (iPSC) technology has provided researchers with a novel toolbox. We conducted a systematic review using the PRISMA statement. A PubMed and Web of Science online search was performed (studies published between 2006–2020) using the following search strategy: hiPSC OR iPSC OR iPS OR stem cells AND schizophrenia disorder OR personality disorder OR antisocial personality disorder OR psychopathy OR bipolar disorder OR major depressive disorder OR obsessive compulsive disorder OR anxiety disorder OR substance use disorder OR alcohol use disorder OR nicotine use disorder OR opioid use disorder OR eating disorder OR anorexia nervosa OR attention-deficit/hyperactivity disorder OR gaming disorder. Using the above search criteria, a total of 3515 studies were found. After screening, a final total of 56 studies were deemed eligible for inclusion in our study. Using iPSC technology, psychiatric disease can be studied in the context of a patient’s own unique genetic background. This has allowed great strides to be made into uncovering the etiology of psychiatric disease, as well as providing a unique paradigm for drug testing. However, there is a lack of data for certain psychiatric disorders and several limitations to present iPSC-based studies, leading us to discuss how this field may progress in the next years to increase its utility in the battle to understand psychiatric disease.
Family relationships in selective mutism — a comparison group study of children and adolescents
(2022)
Selective mutism (SM) mostly develops early in childhood and this has led to interest into whether there could be differences in relationships in families with SM compared to a control group without SM. Currently, there are merely few empirical studies examining family relationships in SM. A sample of 28 children and adolescents with SM was compared to 33 controls without SM. The groups were investigated using self-report questionnaires (Selective Mutism Questionnaire, Child-Parent Relationship Test—Child Version) for the assessment of SM and family relationships. Children with SM did not report a significantly different relationship to their mothers compared with the control group without SM. However, the scores in respect to the relationship to their fathers were significantly lower in cohesion, identification and autonomy compared with children without SM. Relationships in families with SM should be considered more in therapy.
Background: Although literature provides support for cognitive behavioral therapy (CBT) as an efficacious intervention for social phobia, more research is needed to improve treatments for children. Methods: Forty four Caucasian children (ages 8-14) meeting diagnostic criteria of social phobia according to the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4th ed.; APA, 1994) were randomly allocated to either a newly developed CBT program focusing on cognition according to the model of Clark and Wells (n = 21) or a wait-list control group (n = 23). The primary outcome measure was clinical improvement. Secondary outcomes included improvements in anxiety coping, dysfunctional cognitions, interaction frequency and comorbid symptoms. Outcome measures included child report and clinican completed measures as well as a diagnostic interview. Results: Significant differences between treatment participants (4 dropouts) and controls (2 dropouts) were observed at post test on the German version of the Social Phobia and Anxiety Inventory for Children. Furthermore, in the treatment group, significantly more children were free of diagnosis than in wait-list group at post-test. Additional child completed and clinician completed measures support the results. Discussion: The study is a first step towards investigating whether CBT focusing on cognition is efficacious in treating children with social phobia. Future research will need to compare this treatment to an active treatment group. There remain the questions of whether the effect of the treatment is specific to the disorder and whether the underlying theoretical model is adequate. Conclusion: Preliminary support is provided for the efficacy of the cognitive behavioral treatment focusing on cognition in socially phobic children. Active comparators should be established with other evidence-based CBT programs for anxiety disorders, which differ significantly in their dosage and type of cognitive interventions from those of the manual under evaluation (e.g. Coping Cat).
In vorgegangenen Studien wurde bei erwachsenen Patienten mit Angststörungen eine verstärkte Furchtgeneralisierung, eine eingeschränkte Fähigkeit zur Reizdiskrimination sowie eine veränderte Aufmerksamkeitsverteilung nachgewiesen. In einer gesunden Studienpopulation konnte bei Kindern eine stärkere Furchtgeneralisierung nachgewiesen werden als bei Erwachsenen. Ihre Generalisierungsgradienten gleichen denen von Erwachsenen mit Angststörung. Möglicherweise haben gestörte Lernprozesse in der Kindheit somit langfristige Effekte auf die Entwicklung von Angststörungen. Obwohl die Vorgänge des Furchtlernens im Kindesalter entscheidend für das Verständnis von Angststörungen sind, gibt es kaum Studien in dieser Altersgruppe. Die vorliegende Studie untersucht die Zusammenhänge von Furchtgeneralisierung und Aufmerksamkeitsprozessen in einer klinischen Population mit internalisierender Störung im Kindes- und Jugendalter.
Hierzu durchliefen Kinder und Jugendliche mit internalisierender Störung (n= 49) sowie gesunde Kontrollen (n=48) im Alter von 9 bis 17 Jahre ein Furcht-generalisierungsparadigma mit Diskriminationstraining sowie einen modifizierten Dotprobe mit integriertem Eyetracking. Die Ängstlichkeit wurde mittels verschiedener Angstfragebögen gemessen. Im Generalisierungsparadigma wurden zwei weibliche Gesichter mit neutralem Gesichtsausdruck als Stimuli verwendet, die entweder mit (CS+) oder ohne (CS-) einem 95dB lauten Schrei sowie einem angsterfüllten Gesichtsausdruck gezeigt wurden. Zur Messung der Furchtreaktion wurden subjektive Ratings für Arousal, Valenz und Kontingenz erfasst, zudem wurde die Hautleitfähigkeit gemessen. Zur Auswertung des Dotprobes wurden die Reaktionszeiten und die Initialsakkade erfasst. Die statistische Analyse des Furchtgeneralisierungsparadigmas sowie des Dotprobe-Paradigmas wurde mittels Multivarianzanalysen mit Messwiederholung durchgeführt, gefolgt von t-Tests zur weiterführenden Analyse. Desweiteren wurden die Aufmerksamkeitsreaktionen von nicht-ängstlichen und ängstlichen Teilnehmern in Kategorien eingeteilt und mittels Chi-Quadrat Analysen verglichen. Zur Analyse des Zusammenhangs zwischen Furchtgeneralisierung und Aufmerksamkeitsprozessen erfolgte eine Regressionsanalyse mit einem GS Mittelwert als abhängiger Variable und der Ängstlichkeit und den Aufmerk-samkeitsprozessen als Prädiktoren.
Die Ergebnisse bestätigten eine solide Furchtkonditionierung anhand des „Screaming Lady“-Paradigmas in einer klinischen Population, dies war erkennbar an höheren Ratings für den aversiven Stimulus im Vergleich zum sicheren Stimulus in beiden Gruppen. Grundsätzlich höhere Furchtratings sowie höhere Ratings der Generalisierungsstimuli im Vergleich zum sicheren Stimulus wiesen auf eine stärkere Generalisierung in der Untergruppe mit höherem Angst-Trait innerhalb der internalisierenden Probandengruppe hin. Die Analyse der Dotprobe Daten ergab schnellere Reaktionszeiten sowie häufigere Initialsakkaden gegenüber furchteinflößenden Stimuli bei Patienten mit internalisierender Störung. Des Weiteren zeigten sehr ängstliche Probanden häufiger einen Attentional bias im Chi Quadrat Test als nicht-ängstliche Probanden. Dies wies daraufhin, dass sowohl bei Patienten mit internalisierender Störung als auch bei sehr ängstlichen Probanden ein Attentional bias gegenüber furchtrelevanten Stimuli vorliegt. Vor allem bei Kindern mit internalisierender Störung sagten die Ängstlichkeit und veränderte Aufmerksamkeitsprozesse die Ausprägung der Furchtgeneralisierung voraus. Somit kann ein Zusammenhang von veränderten Aufmerksamkeitsprozessen und Furchtgeneralisierung vermutet werden.
Emotional dysregulation and its pathways to suicidality in a community-based sample of adolescents
(2024)
Objective
Effective suicide prevention for adolescents is urgently needed but difficult, as suicide models lack a focus on age-specific influencing factors such as emotional dysregulation. Moreover, examined predictors often do not specifically consider the contribution to the severity of suicidality.
To determine which adolescents are at high risk of more severe suicidality, we examined the association between emotional dysregulation and severity of suicidality directly as well as indirectly via depressiveness and nonsuicidal self-injury.
Method
Adolescents from 18 high schools in Bavaria were included in this cross-sectional and questionnaire-based study as part of a larger prevention study. Data were collected between November 2021 and March 2022 and were analyzed from January 2023 to April 2023.
Students in the 6th or 7th grade of high school (11–14 years) were eligible to participate. A total of 2350 adolescents were surveyed and data from 2117 students were used for the analyses after excluding incomplete data sets. Our main outcome variable was severity of suicidality (Paykel Suicide Scale, PSS). Additionally, we assessed emotional dysregulation (Difficulties in Emotion Regulation Scale, DERS-SF), depressiveness (Patient Health Questionnaire, PHQ-9) and nonsuicidal self-injury (Deliberate Self-Harm Inventory, DSHI).
Results
In total, 2117 adolescents (51.6% female; mean age, 12.31 years [standard deviation: 0.67]) were included in the structural equation model (SEM). Due to a clear gender-specific influence, the model was calculated separately for male and female adolescents. For male adolescents, there was a significant indirect association between emotional dysregulation and severity of suicidality, mediated by depressiveness (β = 0.15, SE = .03, p = .008). For female adolescents, there was a significant direct path from emotional dysregulation to severity of suicidality and also indirect paths via depressiveness (β = 0.12, SE = .05, p = 0.02) and NSSI (β = 0.18, SE = .04, p < .001).
Conclusions
Our results suggest that gender-related risk markers in 11–14-year-olds need to be included in future suicide models to increase their predictive power. According to our findings, early detection and prevention interventions based on emotion regulation skills might be enhanced by including gender-specific adjustments for the co-occurrence of emotional dysregulation, depressiveness, and nonsuicidal self-injury in girls and the co-occurrence of emotional dysregulation and depressiveness in boys.
Untersuchung der Verarbeitungsprozesse im Gehirn mittels EEG. Dafür wurden 2 Versuche durchgeführt: der CPT (Continous Performance Test) zur Erfassung von motorischer Aktivierung und Hemmung einer Bewegung und der EMO (Test zur Erfassung des emotionalen Paradigmas), bei welchem den Probaden 200 Bilder gezeigt wurden, die streng nach Arousel (Hoch/Niedrigerregend) sowie Bildcharakter( Positiv/Negativ) unterschieden wurden. Die Versuche wurden an 54 Männern/Frauen durchgeführt, die nach ihren Genotyp (nach COM sowie 5-HTTLPR) ausgesucht wurden. Es wurde untersucht, ob sich elekrtophysiologisch Unterschiede zwischen den einzelnen Genotypen des COMT/ 5-HTTLPR ergeben, die eine genetische Prädisposition für Erkrankungen aus dem psychiatrischen Formenkreis, die diesen Genen zugesprochen wird, bestätigt. Es konnte keine statistisch signifikanten Veränderungen erkannt werden.
In der dargestellten Arbeit wurden verschiedene Hypothesen im Hinblick auf die berufliche und gesundheitliche Belastung von Eltern mit Kindern, die an ADHS leiden, untersucht. So wurde zunächst der Fragestellung nachgegangen, in wieweit das von ADHS betroffene Kind in der Familie selbst zu einer erhöhten Belastung der Eltern am Arbeitsplatz und somit zu einer gesteigerten gesundheitlichen Einschränkung führt. Zudem untersuchten wir die Auswirkungen einer möglichen eigenen ADHS-Symptomatik in der Kindheit laut WURS auf die gesundheitliche Verfassung und die Leistungsfähigkeit am Arbeitsplatz. Schließlich wurde in der dritten Hypothese die Frage untersucht, in wieweit ein Effekt der Anzahl betroffener Kinder mit ADHS innerhalb einer Familie feststellbar ist.
Entsprechend wurde eine vergleichende Untersuchung mit einer klinischen Stichprobe (n=91) und einer gesunden Vergleichsstichprobe (n=198) durchgeführt. Um die verschiedenen Einflussfaktoren verifizierbar zu machen, wurden verschiedene Untersuchungsinstrumente in Form von Fragebögen sowohl an die klinische Stichprobe als auch an die Vergleichsstichprobe (Familien, deren Kinder als gesund beschrieben wurden) verteilt. Zur allgemeinen Einschätzung von Verhaltensauffälligkeiten der Kinder in den jeweiligen Familien wurde die Child-Behavior-Checklist von den Eltern ausgefüllt. Zudem schätzten die Eltern über den Fremdbeurteilungsbogen für hyperkinetische Störungen die ADHS-Symptomatik ihrer Kinder ein. Darüber hinaus beurteilten die Eltern eine mögliche eigene ADHS-Symptomatik in der Kindheit über die retrospektiv ausgelegte Wender Utah Rating Scale. Der individuelle Gesundheitszustand der Väter und Mütter wurde über den „EQ-5D“ erfragt, während die Belastung am Arbeitsplatz mittels der Work Limitation Questionnaire ermittelt wurde. Schließlich füllten alle teilnehmenden Eltern einen sozioökonomischen Fragebogen aus, in dem Alter, Geschlecht, Familienstand, Schulabschluss und das Haushaltsnettoeinkommen berücksichtigt wurden.
In zahlreichen, im Diskussionsteil bereits erwähnten Studien wurde eine Mehrbelastung der Eltern festgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurden darüber hinaus die konkreten Auswirkungen dieser bereits festgestellten Mehrbelastung auf den Gesundheitszustand und das berufliche Umfeld untersucht. Die Untersuchung dieser Auswirkungen auf das alltägliche Leben der betroffenen Eltern geriet bislang kaum in den Fokus wissenschaftlicher Arbeiten. Um zukünftig betroffene Familien gezielter in unterschiedlichen Lebensbereichen unterstützen zu können ist es jedoch von eminenter Bedeutung, diese Auswirkungen zu kennen und besser zu verstehen.
In den Ergebnissen konnte konkret gezeigt werden, dass bezüglich der Hypothese 1 die Anwesenheit eines ADHS-Kindes innerhalb einer Familie den Gesundheitszustand der Eltern laut Selbsturteil im EQ-5D signifikant beeinflusst. Im Rahmen der beruflichen Belastung war feststellbar, dass ein ADHS-Kind sich signifikant auf die physische Konstitution laut WLQ der Eltern auswirkt. Die Untersuchung der Hypothese II ergab, dass eine mögliche eigene ADHS-Symptomatik in der Kindheit sich auf unterschiedliche Dimensionen im beruflichen Umfeld auswirkt, jedoch nicht signifikant auf den individuellen Gesundheitszustand. Väter und Mütter, die selbst in ihrer Kindheit ADHS-Symptome angaben, geben eine signifikante Beeinträchtigung bezüglich der mentalen Fähigkeiten, des Zeitmanagements und der allgemeinen Arbeitsproduktivität laut Selbsteinschätzung im WLQ an. Eine physische Einschränkung am Arbeitsplatz laut WLQ war bei den Vätern signifikant feststellbar, nicht jedoch bei den Müttern. Die Ergebnisse der Hypothese III ergaben, dass bezüglich der Arbeitsfähigkeit bereits bei einem oder mehr Kindern mit ADHS die kognitiven Fähigkeiten der Eltern am Arbeitsplatz laut WLQ beeinträchtigt sind. Gleichermaßen wird die Arbeitsproduktivität bereits bei einem oder mehr von ADHS betroffenen Kindern signifikant beeinflusst. Auf die physische Konstitution der Eltern laut Selbsteinschätzung im WLQ haben ein oder auch mehrere von ADHS betroffene Kinder jedoch keinen signifikanten Einfluss. Die zeitliche Organisation der Eltern am Arbeitsplatz laut WLQ ist folglich bei einem Kind mit ADHS noch nicht signifikant beeinträchtigt, wohl aber, wenn mehr als ein Kind betroffen ist. Ebenso ist der Gesundheitszustand der Eltern laut EQ-5D erst ab zwei betroffenen Kindern in einer Familie durch diesen Umstand beeinflusst.
Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass durch die Anwesenheit eines Kindes mit ADHS in einer Familie eher der Gesundheitszustand der Eltern signifikant beeinflusst wird, wohingegen die eigene ADHS-Symptomatik der Eltern in der Kindheit viel mehr zu einer signifikanten und mehrdimensionalen Beeinträchtigung am Arbeitsplatz führt. Diese Erkenntnis zeigt, dass die eigene ADHS-Symptomatik der Eltern in der Kindheit neben der Anwesenheit eines ADHS - Kindes nicht unerhebliche Auswirkungen auf die alltäglichen Aufgaben der Betroffenen hat. Die Erkenntnis dieser neuen Zusammenhänge sollte in zukünftigen Forschungsvorhaben berücksichtigt werden.
Serotonergic modulation of 'waiting impulsivity' is mediated by the impulsivity phenotype in humans
(2016)
In rodents, the five-choice serial reaction time task (5-CSRTT) has been established as a reliable measure of waiting impulsivity being defined as the ability to regulate a response in anticipation of reinforcement. Key brain structures are the nucleus accumbens (NAcc) and prefrontal regions (for example, pre- and infralimbic cortex), which are, together with other transmitters, modulated by serotonin. In this functional magnetic resonance imaging study, we examined 103 healthy males while performing the 5-CSRTT measuring brain activation in humans by means of a paradigm that has been widely applied in rodents. Subjects were genotyped for the tryptophan hydroxylase-2 (TPH2; G-703T; rs4570625) variant, an enzyme specific for brain serotonin synthesis. We addressed neural activation patterns of waiting impulsivity and the interaction between the NAcc and the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) using dynamic causal modeling. Genetic influence was examined via interaction analyses between the TPH2 genotype (GG homozygotes vs T allele carriers) and the degree of impulsivity as measured by the 5-CSRTT. We found that the driving input of the vmPFC was reduced in highly impulsive T allele carriers (reflecting a reduced top-down control) in combination with an enhanced response in the NAcc after correct target processing (reflecting an augmented response to monetary reward). Taken together, we found a high overlap of our findings with reports from animal studies in regard to the underlying cognitive processes, the brain regions associated with waiting impulsivity and the neural interplay between the NAcc and vmPFC. Therefore, we conclude that the 5-CSRTT is a promising tool for translational studies.
Dyslexia affects 5-10% of school-aged children and is therefore one of the most common learning disorders. Research on auditory event related potentials (AERP), particularly the mismatch negativity (MMN) component, has revealed anomalies in individuals with dyslexia to speech stimuli. Furthermore, candidate genes for this disorder were found through molecular genetic studies. A current challenge for dyslexia research is to understand the interaction between molecular genetics and brain function, and to promote the identification of relevant endophenotypes for dyslexia. The present study examines MMN, a neurophysiological correlate of speech perception, and its potential as an endophenotype for dyslexia in three groups of children. The first group of children was clinically diagnosed with dyslexia, whereas the second group of children was comprised of their siblings who had average reading and spelling skills and were therefore "unaffected'' despite having a genetic risk for dyslexia. The third group consisted of control children who were not related to the other groups and were also unaffected. In total, 225 children were included in the study. All children showed clear MMN activity to/da/-/ba/ contrasts that could be separated into three distinct MMN components. Whilst the first two MMN components did not differentiate the groups, the late MMN component (300-700 ms) revealed significant group differences. The mean area of the late MMN was attenuated in both the dyslexic children and their unaffected siblings in comparison to the control children. This finding is indicative of analogous alterations of neurophysiological processes in children with dyslexia and those with a genetic risk for dyslexia, without a manifestation of the disorder. The present results therefore further suggest that the late MMN might be a potential endophenotype for dyslexia.
Bei der Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS) handelt es sich um ein weltweit verbreitetes Störungsbild mit Beginn in der Kindheit, das sich anhand der Symptome Unaufmerksamkeit, Impulsivität und Hyperaktivität manifestiert. Ein Fortbestehen der Störung in das Jugend- und Erwachsenenalter ist nicht selten. Die Auswirkungen sind dabei vielfältig und führen bei fehlender Behandlung zu psychosozialen Beeinträchtigungen der Betroffenen. Obwohl ADHS mittels multimodaler Therapie behandelbar ist, werden die Diagnose und vor allem die medikamentöse Behandlung weiterhin kontrovers diskutiert. Bei einer zu Grunde liegenden komplexen, multifaktoriellen Genese der Störung ist die Erforschung objektiver Diagnosekriterien, wie es zum Beispiel Biomarker sein könnten, in den Fokus der Forschung gerückt. Für andere neurologische und psychiatrische Erkrankungen, wie zum Beispiel Morbus Parkinson, ist eine Veränderung der Geruchsfunktion bekannt. Auch für die ADHS existieren Studien, die sich mit der Geruchsleistung von Patienten befassen. Eine verbesserte Geruchsensitivität bei Kindern mit ADHS ohne Medikation konnte bereits gezeigt werden. Mit Methylphenidat (MPH) behandelte Patienten zeigten aber keine Verbesserung in der Geruchsleistung. Daher ist es Gegenstand dieser Studie die Geruchsfunktion für die Leistungen Sensitivität (Schwellenwahrnehmung eines Geruchs), Diskrimination (Unterscheidung zweier Gerüche) und Identifikation (Erkennen und Benennen von Gerüchen) bei ADHS- Patienten zu untersuchen, sowie verschiedene Medikationsstatus zu berücksichtigen. Die Geruchsleistung wurde mittels Sniffin´ Sticks, einer klinischen Geruchstestungsbatterie zur Erhebung der genannten Parameter, durchgeführt. Eingeschlossen wurden 112 Kinder zwischen 6 und 12 Jahren mit ADHS sowie 86 Kontrollprobanden zwischen 6 und 12 Jahren. Die Patienten wurden eingeteilt in solche, die noch nie Stimulanzienmedikation erhalten hatten (medikationsnaiv), solche, die aktuell MPH erhielten und solche, die ihre
Medikation zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgesetzt hatten (vor maximal 6 Tagen, vor maximal 31 Tagen, vor mehr als 30 Tagen).
Es konnte eine signifikant bessere Sensitivitätsleistung bei Patienten, welche ihre Medikation länger als 30 Tage abgesetzt hatten, im Vergleich zu Kontrollprobanden und allen medizierten Patienten gezeigt werden. Des Weiteren konnte eine verbesserte Sensitivitätsleistung bei ADHS-Patienten, welche ihre Medikation seit einem längeren Zeitraum abgesetzt hatten, im Vergleich zu Kontrollprobanden gefunden werden. Dies ist ein Hinweis für eine mögliche Anpassung der Sensitvitätsleistung an das ursprünglich verbesserte Niveau nach einer gewissen Medikationskarenz.
Bei der ADHS liegt unter anderem eine dopaminerge Dysregulation als krankheitsursächlich zu Grunde. Aufgrund eines erhöhten dopaminergen Tonus beim AHDS in mesolimbischen Bereichen könnte es zu einer verminderten Proliferation von adulten Stammzellen und somit zur Verminderung der Anzahl nachrückender Interneurone, mit daraus resultierender verbesserter Geruchsfunktion bei geringerer dopaminerger Hemmung kommen. Für die Auswirkung der unterschiedlichen Absetzzeiträume auf die Sensitivitätsleistung könnten kurzfristige Mechanismen, wie eine Erhöhung der Durchblutung, und langfristige Mechanismen, die sich durch Veränderungen von Rezeptorprofilen ergeben, bei MPH-Einnahme verantwortlich sein.
Für die Diskriminationsleistung ergab sich in dieser Arbeit eine Verbesserung allein in der medikationsnaiven Patientengruppe, jedoch nur unter Berücksichtigung potentieller Einflussfaktoren wie IQ, Alter und Geschlecht. Daher müssen diese Erkenntnisse mit Vorsicht interpretiert werden.
Auch im Fall der verbesserten Diskriminationsleistung gibt es Hinweise, dass eine veränderte Stammzellproliferation verantwortlich sein könnte.
Bezüglich der Identifikationsleistung ergab sich in der vorliegenden Arbeit eine Verschlechterung der Leistung allein in der Patientengruppe, welche ihre Medikation seit kurzem abgesetzt hatte. Im Gegensatz zur Sensitivität
unterliegen Diskrimination und Identifikation noch weiterer zentraler Prozessierung zum Beispiel im orbitofrontalen Kortex. Die Zusammenhänge sind hier also komplexer. Dennoch unterliegt auch der Hippocampus adulter Neurogenese, so dass Zusammenhänge zwischen dopaminerger Dysregulation und Identifikationsleistung diskutiert werden können.
Die Erkenntnisse der vorliegenden Studie sind ein weiterer Schritt in der Etablierung der Sensitvitätsleistung als Biomarker für ADHS im Kindesalter. Weitere bildgebende Studien könnten die Erkenntnisse erweitern beziehungsweise die genauen Hintergründe bezüglich Diskriminations- und Identifikationsleistung verifizieren. Methodische Unterschiede scheinen für die heterogene Studienlage bezüglich Diskriminations- und Identifikationsleistung verantwortlich.
Background:
The Catechol-O-methyltransferase (COMT) represents the key enzyme in catecholamine degradation. Recent studies suggest that the COMT rs4680 polymorphism is associated with the response to endogenous and exogenous catecholamines. There are, however, conflicting data regarding the COMT Met/Met phenotype being associated with an increased risk of acute kidney injury (AKI) after cardiac surgery. The aim of the current study is to prospectively investigate the impact of the COMT rs4680 polymorphism on the incidence of AKI in patients undergoing cardiac surgery.
Methods:
In this prospective single center cohort study consecutive patients hospitalized for elective cardiac surgery including cardiopulmonary-bypass (CPB) were screened for participation. Demographic clinical data, blood, urine and tissue samples were collected at predefined time points throughout the clinical stay. AKI was defined according to recent recommendations of the Kidney Disease Improving Global Outcome (KDIGO) group. Genetic analysis was performed after patient enrolment was completed.
Results:
Between April and December 2014, 150 patients were recruited. The COMT genotypes were distributed as follows: Val/Met 48.7%, Met/Met 29.3%, Val/Val 21.3%. No significant differences were found for demography, comorbidities, or operative strategy according to the underlying COMT genotype. AKI occurred in 35 patients (23.5%) of the total cohort, and no differences were evident between the COMT genotypes (20.5% Met/Met, 24.7% Val/Met, 25.0% Val/Val, p = 0.66). There were also no differences in the post-operative period, including ICU or in-hospital stay.
Conclusions:
We did not find statistically significant variations in the risk for postoperative AKI, length of ICU or in-hospital stay according to the underlying COMT genotype.
The main goal of the present study was the identification of cellular phenotypes in attention-deficit-/hyperactivity disorder (ADHD) patient-derived cellular models from carriers of rare copy number variants (CNVs) in the PARK2 locus that have been previously associated with ADHD. Human-derived fibroblasts (HDF) were cultured and human-induced pluripotent stem cells (hiPSC) were reprogrammed and differentiated into dopaminergic neuronal cells (mDANs). A series of assays in baseline condition and in different stress paradigms (nutrient deprivation, carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazine (CCCP)) focusing on mitochondrial function and energy metabolism (ATP production, basal oxygen consumption rates, reactive oxygen species (ROS) abundance) were performed and changes in mitochondrial network morphology evaluated. We found changes in PARK2 CNV deletion and duplication carriers with ADHD in PARK2 gene and protein expression, ATP production and basal oxygen consumption rates compared to healthy and ADHD wildtype control cell lines, partly differing between HDF and mDANs and to some extent enhanced in stress paradigms. The generation of ROS was not influenced by the genotype. Our preliminary work suggests an energy impairment in HDF and mDAN cells of PARK2 CNV deletion and duplication carriers with ADHD. The energy impairment could be associated with the role of PARK2 dysregulation in mitochondrial dynamics.
Biological Substrates of Waiting Impulsivity in Children and Adolescents with and without ADHD
(2023)
Focus of the present work were the questions whether and how the concept of waiting impulsivity (WI), defined as the ability to regulate a response in anticipation of reward and measured by the 4-choice serial reaction time task (4-CSRTT), may contribute to our understanding of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) and its neurobiological underpinnings.
To address this topic, two studies were conducted: in a first study, the relationship be-tween 4-CSRTT behavioral measures, neural correlates and ADHD symptom domains, i.e. inattention (IA) and hyperactivity/impulsivity (H/I) was explored in a pooled sample of 90 children and adolescents with (n=44) and without (n=46) ADHD diagnosis. As ex-pected, IA was associated with dorsolateral prefrontal brain regions linked with executive functions and attentional control, which was evident on the structural and the functional level. Higher levels of both IA and H/I covaried with decreased activity in the right ven-trolateral prefrontal cortex (PFC), a central structure for response inhibition. Moderation analyses revealed that H/I-related decreased activation in this region did not map linearly on difficulties on the behavioral level: brain activation was a significant predictor of task accuracy only, when H/I symptoms were low/absent but not for clinically relevant ADHD symptoms. Further, H/I was implicated in dysfunctional top-down control of reward eval-uation. Both symptom domains correlated positively with hippocampus (HC) activity in anticipation of reward. In addition, for high H/I symptoms, greater activation in the HC was found to correlate with higher motivation on the behavioral level, indicating that rein-forcement-learning and/or contingency awareness may contribute to altered reward pro-cessing in ADHD patients.
In a second study, the possible serotonergic modulation of WI and the ADHD-WI relation-ship was addressed in a sub-sample comprising 86 children and adolescents of study I. The effects of a functional variant in the gene coding for the rate-limiting enzyme in the synthesis of brain serotonin on behavior and structure or function of the WI-network was investigated. Moderation analyses revealed that on the behavioral level, a negative corre-lation between accuracy and IA was found only in GG-homozygotes, whereas no signifi-cant relationship emerged for carriers of the T-allele. This is in line with previous reports of differential effects of serotonergic modulation on attentional performance depending on the presence of ADHD symptoms. A trend-wise interaction effect of genotype and IA for regional volume of the right middle frontal gyrus was interpreted as a hint towards an involvement of the PFC in this relationship, although a more complex mechanism includ-ing developmental effects can be assumed. In addition, interaction effects of genotype and IA were found for brain activation in the amygdala (AMY) und HC during perfor-mance of the 4-CSRTT, while another interaction was found for H/I symptoms and geno-type for right AMY volume. These findings indicate a serotonergic modulation of coding of the emotional value of reward during performance of the 4-CSRTT that varies de-pending on the extent of psychopathology-associated traits.
Taken together, it was shown that the 4-CSRTT taps distinct domains of impulsivity with relevance to ADHD symptomatology: (proactive) response inhibition difficulties in relation with anticipation of reward. Furthermore, the two symptom domains, IA and H/I, contrib-ute differently to WI, which emphasizes the need to distinguish both in the research of ADHD. The results of study II emphasized the relevance of serotonergic transmission especially for attentional control and emotional processing. Although the present findings need replication and further refinement in more homogenous age groups, the use of the 4-CSRTT with a dimensional approach is a very promising strategy, which will hopefully extend our understanding of impulsivity-related mental disorders in the future.