Untersuchung der Dopaminrezeptor- sowie Hypocretin-Gen-Polymorphismen bei Parkinsin-Patienten mit "Schlafattacken"

Das idiopathische Parkinson-Syndrom (IPS) ist eine neurodegenerative Erkrankung unklarer Ätiologie. Das IPS wird klinisch durch die „Kardinalsymptome“ wie Ruhetremor, Rigor sowie Bradykinesie gekennzeichnet. Die Ursache der selektiven Degeneration dopaminerger Neurone in der Substantia nigra pars compacta und der daraus folgende Verlust dopaminerger Neurone, die zum Striatum projizieren, ist unbekannt. Schlafstörungen sowie Tagesmüdigkeit wurden häufig im Zusammenhang mit dem IPS berichtet. „Schlafattacken“ bei Parkinson-Patienten unter der Therapie mit Nonergolin-Dopaminagonisten Pramipexol und Ropinirol wurden erstmals 1999 beschrieben. "Schlafattacken" werden als Episoden eines unerwarteten und ohne Vorwarnung einsetzenden Schlafes definiert. Diese Episoden können im Alltag beispielsweise während des Sprechens, Essens oder Fahrens auftreten, mit einer vorausgehenden Tagesmüdigkeit auftreten und wenige Minuten bis Stunden andauern. Die „Schlafattacken“ bei den erstmals beschriebenen acht Patienten traten während des Fahrens am Steuer eines Fahrzeugs auf und verursachten Verkehrsunfälle. Später wurden Studien veröffentlicht, aus denen hervorging, dass „Schlafattacken“ unter jeglichen dopaminergen Therapie auftreten können. Obwohl seit langer Zeit bekannt ist, dass dopaminerge Medikation Schläfrigkeit verursachen kann, ist die Ätiologie dieser Nebenwirkung, insbesondere der „Schlafattacken“, unbekannt. Da Nonergolin-Dopaminagonisten eine zu vernachlässigende Affinität zur Dopamin-D1 Rezeptor-Familie besitzt (d. h. D1 und D5 Rezeptoren), haben wir die Hypothese aufgestellt, dass dieses Phänomen insbesondere die Folge einer Aktivierung von Dopamin D2-Rezeptoren darstellt. Daher konzentrierten wir uns in dieser Arbeit auf Untersuchung einiger Polymorphismen, aus der D2 Rezeptor-Familie (DRD2, DRD3 und DRD4) bei Parkinson-Patienten mit und ohne „Schlafattacken“. Wir untersuchten den TaqI A-Polymorphismus im D2-Dopaminrezeptor-Gen, den Msc I-Polymorphismus im D3-Dopaminrezeptor-Gen sowie den 48 bp-repeat-Polymorphismus und den tandem duplication-Polymorphismus im D4-Dopaminrezeptor-Gen. Narkolepsie wird klinisch durch exzessive Tagesmüdigkeit, Kataplexie und hypnagogen Halluzinationen mit Schlafparalyse beschrieben. Diese Krankheit tritt meist im Jugendalter auf. Hypocretin (HCRT) spielt eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der Narkolepsie. Im Tiermodell wurden Mutationen im Hypocretin-System beschrieben. In neuropathologischen Studien wurde bei Narkolepsie-Patienten ein Verlust hypocretinhaltiger Zellen im lateralen Hypothalamus sowie ein nahezu 100%iger Hypocretin-mRNA-Verlust beobachtet. Ferner geht aus Studien hervor, dass HCRT-1 im Liquor meistens nicht messbar ist. Die Pathogenese der Narkolepsie scheint multifaktoriell durch genetische und Umwelt-Faktoren getriggert zu sein. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass das Hypocretin-System in die Pathogenese der “Schlafattacken” bei Parkinson-Patienten involviert sein könnte und untersuchten die vorbeschriebenen Polymorphismen (-909T/C), (-22C/T), und (-20C/A) im Preprohypocretin-Gen bei Parkinson-Patienten mit und ohne „Schlafattacken“. Die gegenwärtige Studie zeigt eine statistisch signifikante Assoziation zwischen dem DRD2-Allel A2 und “Schlafattacken”. Ferner zeigen unsere Ergebnisse eine signifikante Assoziation zwischen dem (–909T/C)-Polymorphismus und „Schlafattacken“ bei Parkinson-Patienten

Untersuchung neuroprotektiver Effekte von Radikalfängern in Tiermodellen des Morbus Parkinson

Im Fluorogold/6-OHDA-Ratten-Modell (FG/6-OHDA) und dem MPTP-Maus-Modell des idiopathischen Parkinsonsyndroms (IPS) sollten in der vorgelegten Studie die Radikalfänger Salicylsäure (SS), alpha-Phenyl-N-Tert-Butyl Nitron (PBN) und Trolox® Methyl Ether (Trolox) auf ihre neuroprotektive Wirkung untersucht werden. Ziel der Arbeit war es die potenziell protektiven Effekte der Substanzen auf den striatalen Dopamingehalt, die Dopaminumsatzrate, die Anzahl nigraler Tyrosinhydroxylase-immunreaktiver (TH-ir) Neurone und im FG/6-OHDA-Modell auf die Anzahl nigraler Fluorogold-positiver (FG-p) Neurone sowie im MPTP-Modell auf die lokomotorische Aktivität der Mäuse zu erfassen. Anhand der genannten Parameter konnte nach unilateral durchgeführter intrastriataler In-jektion von 6-OHDA eine signifikante ipsilaterale Läsion nigraler dopaminerger Neurone mit konsekutiv signifikant veränderten neurochemischen Parametern erhoben werden. SS zeigte bis auf einen tendenziell positiven Effekt auf die Verminderung FG-p Neurone und den striatalen Dopamingehalt keinen schützenden Einfluss auf die durch 6-OHDA hervorgerufenen Veränderungen. Bei mit 10mg/kg KG niedrig dosierter Langzeitbehandlung (2 Wochen pre und 4 Wochen post laesionem; i.p.) im Vergleich zu Studien im MPTP-Modell der Maus mit 5 - 10-facher Dosis der SS, welche einen signifikant protektiven Effekt beschrieben (Aubin et al. 1998), wurde auch für das 6-OHDA-Modell eine neuroprotektive Wirkung in diesem Dosierungsbereich postuliert, zumal die Läsionseffekte so ausgeprägt waren, dass es möglich er-scheint, dass sich die gesehenen tendenziellen Effekte bei unter diesen Voraussetzungen zu geringer Fallzahl nicht signifikant abzeichneten. Dies bleibt durch weitere Studien zu beweisen. Hingewiesen wurde auf die zu erwartenden gastrointestinalen Nebenwirkungen bei chronischer Therapie mit Salicylsäure im Hochdosisbereich. PBN wurde im FG/6-OHDA-Modell niedrig- und hochdosiert 2 Wochen vor und 4 Wochen nach Läsion verabreicht. Auf sämtliche bestimmte Parameter konnte mit beiden Dosierungen kein signifikant neuroprotektiver Effekt erhoben werden. Eine durch 150 mg PBN signifikant verminderte Anzahl nigraler TH-ir Neurone, welche sich tendenziell in der Anzahl FG-p Neurone, allerdings nicht auf neurochemischer Ebene widerspiegelte, ließ sogar einen dosisabhängigen neurotoxischen Effekt in höherer Dosierung vermuten. Entscheidend scheint die lange Behandlungsdauer im Vergleich zu anderen tierexperimentellen Studien im selben Dosierungsbereich, da hier bisher kein toxischer Effekt auf behavioraler Ebene beschrieben wurde. Morphologische Parameter wurden in diesen Arbeiten nicht erhoben. Dies spricht gegen eine neuroprotektive Therapie beim Menschen, da diese am ehesten in Form einer Langzeitbehandlung durchgeführt würde. Eine Stimulation der Dopaminsynthese durch PBN in den residualen nigrostriatalen Neuronen wurde bei fehlender gleichzeitiger Verminderung des striatalen Dopamingehaltes diskutiert. Die einmalige subcutane Applikation von 30 mg/kg KG MPTP führte ebenfalls zu einem signifikanten Rückgang nigraler dopaminerger TH-ir Neurone, welcher sich wiederum signifikant auf die bestimmten neurochemischen und behavioralen Parameter auswirkte. Das fettlösliche Vitamin E Derivat Trolox® wurde in hoher und niedriger Dosierung im MPTP-Maus-Modell mittels einmaliger Gabe s.c. unmittelbar vor Applikation des Toxins getestet. Bis auf eine signifikante Senkung der postläsionell erhöhten Umsatzrate des Dopamins unter Behandlung mit 300 mg/kg KG Trolox® zeigte sich kein signifikant positiver Effekt auf sämtliche Parameter. Bemerkens-werterweise kamen allerdings die Daten für sämtliche Parameter der geschädigten Tiere in der Reihenfolge Trolox 300 > Trolox 100 > NaCl zu liegen, was eine dosisabhängige Wirkung vermuten und die Durchführung weiterer Studien mit höher dosiertem Trolox erfolgversprechend erscheinen lässt, zumal unter den angewandten Dosierungen keine unerwünschten Wirkungen bei den Tieren zu beobachten waren. Darüber hinaus stellten sich auch in diesem Versuch die Läsionseffekte so ausgeprägt dar, dass sich die gesehenen tendenziellen Effekte bei größerer Fallzahl möglicherweise signifikant abzeichnen würden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein neuroprotektiver Effekt von Trolox und Salicylsäure in höherer als in der hier verwendeten Dosierung oder bei größerer Fallzahl möglich erscheint. Des weiteren erscheint die Kombination eines wasser-lös-lichen mit einem fettlöslichen Antioxidanz mit differierendem Wirkort und möglicher Addition/Potenzierung der neuroprotektiven Effekte erfolgversprechend. PBN erwies sich im 6-OHDA-Modell der Ratte als nicht neuroprotektiv. Es zeigte in höherer Dosierung sogar neurotoxische Effekte, was insbesondere für Langzeitbehandlungen, wie sie beim Menschen im Falle einer chronisch neurodegenerativen Erkrankung Anwendung finden würde, Relevanz hat und in Folge-Studien näher spezifiziert werden sollte

Removal of mismatched bases from synthetic genes by enzymatic mismatch cleavage

The success of long polynucleotide de novo synthesis is largely dependent on the quality and purity of the oligonucleotides used. Generally, the primary product of any synthesis reaction is directly cloned, and clones with correct products have to be identified. In this study, a novel strategy has been established for removing undesired sequence variants from primary gene synthesis products. Single base-pair mismatches, insertions and deletions were cleaved with specific endonucleases. Three different enzymes—T7 endonuclease I, T4 endonuclease VII and Escherichia coli endonuclease V—have been tested. As a model, a synthetic polynucleotide encoding the bacterial chloramphenicol-acetyltransferase (cat) was synthesized using different methods for one step polynucleotide synthesis based on ligation of oligonucleotides. The influence of enzymatic mismatch cleavage (EMC) as an error correction step on the frequency of correct products was analyzed by functional cloning of the synthetic cat and comparing the error rate with that of untreated products. Significant reduction of all mutation types was observed. Statistical analysis revealed that the T4 and E.coli endonucleases reduced the occurrence of mutations in cloned synthetic gene products. The EMC treatment was successful especially in the removal of deletions and insertions from the primary ligation products

Circuit imaging biomarkers in preclinical and prodromal Parkinson's disease

Abstract Parkinson’s disease (PD) commences several years before the onset of motor features. Pathophysiological understanding of the pre-clinical or early prodromal stages of PD are essential for the development of new therapeutic strategies. Two categories of patients are ideal to study the early disease stages. Idiopathic rapid eye movement sleep behavior disorder (iRBD) represents a well-known prodromal stage of PD in which pathology is presumed to have reached the lower brainstem. The majority of patients with iRBD will develop manifest PD within years to decades. Another category encompasses non-manifest mutation carriers, i.e. subjects without symptoms, but with a known mutation or genetic variant which gives an increased risk of developing PD. The speed of progression from preclinical or prodromal to full clinical stages varies among patients and cannot be reliably predicted on the individual level. Clinical trials will require inclusion of patients with a predictable conversion within a limited time window. Biomarkers are necessary that can confirm pre-motor PD status and can provide information regarding lead time and speed of progression. Neuroimaging changes occur early in the disease process and may provide such a biomarker. Studies have focused on radiotracer imaging of the dopaminergic nigrostriatal system, which can be assessed with dopamine transporter (DAT) single photon emission computed tomography (SPECT). Loss of DAT binding represents an effect of irreversible structural damage to the nigrostriatal system. This marker can be used to monitor disease progression and identify individuals at specific risk for phenoconversion. However, it is known that changes in neuronal activity precede structural changes. Functional neuro-imaging techniques, such as 18F-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose Positron Emission Tomography (18F-FDG PET) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), can be used to model the effects of disease on brain networks when combined with advanced analytical methods. Because these changes occur early in the disease process, functional imaging studies are of particular interest in prodromal PD diagnosis. In addition, fMRI and 18F-FDG PET may be able to predict a specific future phenotype in prodromal cohorts, which is not possible with DAT SPECT. The goal of the current review is to discuss the network-level brain changes in pre-motor PD

A Versatile Sensor Data Processing Framework for Resource Technology

Die Erweiterung experimenteller Infrastrukturen um neuartige Sensor eröffnen die Möglichkeit, qualitativ neuartige Erkenntnisse zu gewinnen. Um diese Informationen vollständig zu erschließen ist ein Abdecken der gesamten Verarbeitungskette von der Datenauslese bis zu anwendungsbezogenen Auswertung erforderlich. Eine Erweiterung bestehender wissenschaftlicher Instrumente beinhaltet die strukturelle und zeitbezogene Integration der neuen Sensordaten in das Bestandssystem. Das hier vorgestellte Framework bietet durch seinen flexiblen Ansatz das Potenzial, unterschiedliche Sensortypen in unterschiedliche, leistungsfähige Plattformen zu integrieren. Zwei unterschiedliche Integrationsansätze zeigen die Flexibilität dieses Ansatzes, wobei einer auf die Steigerung der Sensitivität einer Anlage zur Sekundärionenmassenspektroskopie und der andere auf die Bereitstellung eines Prototypen zur Untersuchung von Rezyklaten ausgerichtet ist. Die sehr unterschiedlichen Hardwarevoraussetzungen und Anforderungen der Anwendung bildeten die Basis zur Entwicklung eines flexiblen Softwareframeworks. Um komplexe und leistungsfähige Applikationsbausteine bereitzustellen wurde eine Softwaretechnologie entwickelt, die modulare Pipelinestrukturen mit Sensor- und Ausgabeschnittstellen sowie einer Wissensbasis mit entsprechenden Konfigurations- und Verarbeitungsmodulen kombiniert.:1. Introduction 2. Hardware Architecture and Application Background 3. Software Concept 4. Experimental Results 5. Conclusion and OutlookNovel sensors with the ability to collect qualitatively new information offer the potential to improve experimental infrastructure and methods in the field of research technology. In order to get full access to this information, the entire range from detector readout data transfer over proper data and knowledge models up to complex application functions has to be covered. The extension of existing scientific instruments comprises the integration of diverse sensor information into existing hardware, based on the expansion of pivotal event schemes and data models. Due to its flexible approach, the proposed framework has the potential to integrate additional sensor types and offers migration capabilities to high-performance computing platforms. Two different implementation setups prove the flexibility of this approach, one extending the material analyzing capabilities of a secondary ion mass spectrometry device, the other implementing a functional prototype setup for the online analysis of recyclate. Both setups can be regarded as two complementary parts of a highly topical and ground-breaking unique scientific application field. The requirements and possibilities resulting from different hardware concepts on one hand and diverse application fields on the other hand are the basis for the development of a versatile software framework. In order to support complex and efficient application functions under heterogeneous and flexible technical conditions, a software technology is proposed that offers modular processing pipeline structures with internal and external data interfaces backed by a knowledge base with respective configuration and conclusion mechanisms.:1. Introduction 2. Hardware Architecture and Application Background 3. Software Concept 4. Experimental Results 5. Conclusion and Outloo

Validation of mobile eye-tracking as novel and efficient means for differentiating progressive supranuclear palsy from Parkinson's disease

Background: The decreased ability to carry out vertical saccades is a key symptom of Progressive Supranuclear Palsy (PSP). Objective measurement devices can help to reliably detect subtle eye movement disturbances to improve sensitivity and specificity of the clinical diagnosis. The present study aims at transferring findings from restricted stationary video-oculography (VOG) to a wearable head-mounted device, which can be readily applied in clinical practice. Methods: We investigated the eye movements in 10 possible or probable PSP patients, 11 Parkinson's disease (PD) patients, and 10 age-matched healthy controls (HCs) using a mobile, gaze-driven video camera setup (EyeSeeCam). Ocular movements were analyzed during a standardized fixation protocol and in an unrestricted real-life scenario while walking along a corridor. Results: The EyeSeeCam detected prominent impairment of both saccade velocity and amplitude in PSP patients, differentiating them from PD and HCs. Differences were particularly evident for saccades in the vertical plane, and stronger for saccades than for other eye movements. Differences were more pronounced during the standardized protocol than in the real-life scenario. Conclusions: Combined analysis of saccade velocity and saccade amplitude during the fixation protocol with the EyeSeeCam provides a simple, rapid (<20 s), and reliable tool to differentiate clinically established PSP patients from PD and HCs. As such, our findings prepare the ground for using wearable eye-tracking in patients with uncertain diagnoses

Costs of Parkinson's Disease and Antiparkinsonian Pharmacotherapy: An Italian Cohort Study

Objective: Antiparkinsonian pharmacotherapy is costly and the determinants of drug costs in Parkinson's disease (PD) have been poorly investigated. The objective of this study was to investigate the costs of PD and antiparkinsonian drugs in an Italian cohort of patients and identify cost-driving factors of drug therapy. Methods: Seventy outpatients with idiopathic PD were recruited in the Department of Neurology, Napoli University, Italy. Data on resource utilization were collected for 6 months using a bottom-up approach. Clinical status was evaluated using the Unified Parkinson's Disease Rating Scale. Direct and indirect costs were calculated from the societal perspective (figures of year 2009). Independent determinants of total costs and costs of antiparkinsonian drugs were identified using multivariate regression analysis. Results: The total costs of PD were EUR 8,640 (95% CI: EUR 6,700-11,240) per patient over a 6-month period. Direct costs accounted for 70% of the total costs. Antiparkinsonian drugs (EUR 1,450; 95% CI: EUR 1,220-1,760) were the primary component of costs paid by the health insurance (39.6%) and one of the most expensive components of the direct costs (24.0%). The highest copayments made by patients were for antiparkinsonian drugs and medical equipment (58%). Independent determinants of the increased costs of antiparkinsonian pharmacotherapy were younger age and occurrence of motor fluctuations. Conclusions: Antiparkinsonian pharmacotherapy is one of the major cost components of PD-related costs for health insurance. It imposes a considerable economic burden on patients and their families as well. Copyright (C) 2010 S. Karger AG, Base

Gesundheitliche Ungleichheiten bei Schülerinnen und Schülern. Die Bedeutung der sozialen Herkunft für psychosomatische Beschwerden, Ernährungs- und Sozialverhalten

Beschäftigt sich die Erziehungswissenschaft mit dem Thema Ungleichheiten, stehen meist die ungleich verteilten Bildungschancen von Schülern im Mittelpunkt. Seit dem Erscheinen der ersten PISA-Studie [1] geht es hierbei wieder verstärkt um den Zusammenhang zwischen sozialer Herkunft und den in der Schule erworbenen Kompetenzen und Abschlüssen. Diesem Diskurs haftet jedoch ein Bild vom Schüler an, das ausschließlich auf die fachlichen Kompetenzen ausgerichtet ist. Ausgehend von einem breiteren Verständnis der Schülerpersönlichkeit richtet dieser Beitrag den Blick auch auf die sozialen und die Selbstkompetenzen der Schüler. Wie kommen Jugendliche in der Schule mit sich selbst, ihrem Körper und mit ihren Mitschülern zurecht? Lassen sich jenseits der fachlichen Kompetenzen soziale Ungleichheiten auch in diesen Kompetenzbereichen verzeichnen?Researchers in educational science focus on social inequalities predominantly in connection with pupils’ academic achievement. Since the publication of the PISA study [1], there has been intensified discussion of the correlations between socioeconomic status and educational participation. This scientific discourse, however, views the pupils solely in the context of their knowledge expertise. In this paper, we take a broader view on the pupils’ personality and include social and self-competencies. How do adolescents in schools get on with themselves and with their classmates, and how do they come to terms with their changing body? Are there social inequalities in these spheres of competence beyond bare knowledge

Naturally occurring autoantibodies against beta-amyloid: investigating their role in transgenic animal and in vitro models of Alzheimer's disease

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder primarily affecting regions of the brain responsible for higher cognitive functions. Immunization against β-amyloid (Aβ) in animal models of AD has been shown to be effective on the molecular level but also on the behavioral level. Recently, we reported naturally occurring autoantibodies against Aβ (NAbs-Aβ) being reduced in Alzheimer's disease patients. Here, we further investigated their physiological role: in epitope mapping studies, NAbs-Aβ recognized the mid-/C-terminal end of Aβ and preferentially bound to oligomers but failed to bind to monomers/fibrils. NAbs-Aβ were able to interfere with Aβ peptide toxicity, but NAbs-Aβ did not readily clear senile plaques although early fleecy-like plaques were reduced. Administration of NAbs-Aβ in transgenic mice improved the object location memory significantly, almost reaching performance levels of wild-type control mice. These findings suggest a novel physiological mechanism involving NAbs-Aβ to dispose of proteins or peptides that are prone to forming toxic aggregates