Ziel der Studie war ein Zusammenhang zwischen cholinerger Innervation in den Basalganglien mit Levodopa-induzierter Dyskinesie darzustellen. 26 Patienten mit idiopatischem Parkinson-Syndrom ohne Demenz und Depression wurden in zwei Gruppen mit und ohne Dyskinesie eingeteilt. Es wurde nach klinischer Untersuchung eine SPECT-Bildgebung mit 5-[123I]iodo-3-[2(S)-2-azetidinylmethoxy]pyridine (5IA) durchgeführt und anschließend die Ergebnisse in Zusammenschau mit den klinischen Daten und mit den Ergebnissen der SPECT mit [123I]N-ω-fluoropropyl-2β-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl)nortropane (FP-CIT) bewertet. Dyskinetische Patienten hatten eine höhere Dichte an nikotinergen Acetylcholinrezeptoren im Nucleus caudatus, hauptsächlich der Halbseite mit stärkerer dopaminerger Degeneration. Dies stützt die Hypothese, dass sich die Dyskinesie nach Levodopa-Therapie aufgrund einer verstärkten cholinergen Modulation im stärker degenerierten Striatum entwickelt. / Objective: To explore cholinergic innervation in the basal ganglia in relation to levodopa-induced dyskinesia in patients with Parkinson’s disease. Methods: A total of 26 patients with PD without dementia and depression were divided into two matched groups (dyskinetic and nondyskinetic). We acquired SPECT scan with 5-[123I]iodo-3-[2(S)-2-azetidinylmethoxy]pyridine. We then analyzed binding potentials at basal ganglia structures and correlations with clinical variables and [123I]N-ω-fluoropropyl-2β-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl)nortropane SPECT. Results: Dyskinetic subjects showed higher density of nicotinic acetylcholine receptors in the caudate nucleus, predominant in the hemisphere with lower dopamine transporter density. Conclusion: Our findings support the hypothesis that the expression of dyskinesia following repeated levodopa exposure may result from enhanced cholinergic neuronal excitability in a dopaminergic-depleted striatum.

Zugl.: Berlin, Charité, University-Med., Diss., 2006.

Zugl.: Rostock, Univ., Diss., 2007

Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2002. / Dateien im PDF-Format

Ziel der Studie war, phosphoryliertes und trunkiertes Alpha-Synuclein in Nervenfasern der Haut zu untersuchen und herauszufinden, ob die posttranslationalen Modifikationen Phosphorylierung und Trunkierung des Alpha-Synucleins als potenzielle Biomarker für eine Diagnosestellung des M. Parkinson geeignet sind. Die Besonderheit der vorliegenden Studie war zum einen, dass ausschließlich Patienten in frühen Erkrankungsstadien (Hoehn-und-Yahr-Stadien I und II) des idiopathischen M. Parkinson untersucht wurden und zum anderen der Versuch, die Detektionsrate anhand von Stufenschnitten zu erhöhen. Zusammenfassend kann man sagen, dass phosphoryliertes Alpha-Synuclein ein hohes Potenzial als Biomarker für die Diagnosestellung und zur Differenzialdiagnostik eines M. Parkinson hat und Stufenschnitte die Nachweisrate deutlich erhöhen können. In der Immunfluoreszenzdoppelfärbung mit dem Anti-Phospho-Alpha-Synuclein-Antikörper von BioLegend® (San Diego, USA) konnte bei beinahe 80% der Patienten das gesuchte Protein gefunden werden (Nachweisrate Hoehn-und-Yahr-Stadium I: 58,3%; Hoehn-und-Yahr-Stadium II: 93,8%), in der Immunfluoreszenzdoppelfärbung mit dem Anti-Phospho-Alpha-Synuclein-Antikörper von Prothena Biosciences Inc (San Francisco, USA) nur in etwas mehr als 46% der Patienten (Nachweisrate Hoehn-und-Yahr-Stadium I: 41,7%; Hoehn-und-Yahr-Stadium II: 50%). In Hoehn-und-Yahr-Stadium I ist die Sensitivität jedoch noch nicht ausreichend hoch. Da insbesondere in frühen Stadien der Erkrankung eine Differenzierung zwischen atypischen Parkinson-Syndromen und idiopathischem M. Parkinson klinisch sehr schwierig ist, ist jedoch vor allem das frühdiagnostische Potential eines Biomarkers entscheidend. In Hoehn-und-Yahr-Stadium I müsste die Detektionsrate noch erhöht werden, um einen sinnvollen Einsatz des Biomarkers Phospho-Alpha-Synuclein in der Klinik gewährleisten zu können. / The aim of the study was to investigate phosphorylated and truncated alpha-synuclein in dermal nerve fibres and to find out whether the posttranslational modifications phosphorylation and truncation of the alpha-synuclein are suitable as potential biomarkers for a diagnosis of Parkinson's disease. The peculiarity of the present study was, on the one hand, that only patients in early disease stages (Hoehn and Yahr stages I and II) of idiopathic Parkinson's disease were examined and, on the other hand, an attempt to increase the detection rate by serial sections. In summary, it can be said that phosphorylated alpha-synuclein has great potential as a biomarker for the diagnosis and differential diagnosis of Parkinson's disease and that step-cuts can significantly increase the detection rate. The protein searched for was found in nearly 80% of patients in the immunofluorescence double staining with the anti-phospho-alpha-synuclein antibody from BioLegend® (San Diego, USA) (detection rate Hoehn and Yahr stage I: 58.3% ; Hoehn-und-Yahr stage II: 93.8%), in the immunofluorescence double staining with the anti-phospho-alpha-synuclein antibody from Prothena Biosciences Inc (San Francisco, USA) only in a little more than 46% of the patients ( Detection rate of Hoehn-und-Yahr stage I: 41.7%; Hoehn-und-Yahr stage II: 50%). In Hoehn-und-Yahr stage I, however, the sensitivity is not yet sufficiently high. Since it is clinically very difficult to differentiate between atypical Parkinson's syndrome and idiopathic Parkinson's disease, especially in the early stages of the disease, the early diagnostic potential of a biomarker is crucial. In Hoehn-und-Yahr stage I, the detection rate would have to be increased in order to be able to ensure a sensible use of the biomarker phospho-alpha-synuclein in the clinic.

Auch wenn die Ätiopathogenese von Morbus Parkinson bis heute nicht vollständig geklärt ist, scheint α-Synuclein (α-Syn) eine zentrale Rolle zu spielen. Die Entdeckung als genetische Ursache der Erkrankung, als Hauptbestandteil der Lewy-Körper (LK) und seine Assoziation mit verschiedenen anderen potenziellen ätiologischen Faktoren verdeutlichen dies. Bei Ratten und Affen führte eine AAV1/2-vermittelte Überexpression von A53T-α-Syn zu einer Degeneration dopaminerger Neurone in der Substantia nigra (SN), einem striatalen dopaminergen Defizit sowie Verhaltensauffälligkeiten. In Anbetracht bestimmter Vorteile der Mausspezies, war es das Ziel dieser Dissertation - die im Rahmen eines kollaborativen Projektes mit dem Toronto Western Research Institut in Ontario, Kanada entstanden ist - dieses auf AAV1/2-A53T-α-Syn basierende Parkinson-Modell auf Mäuse zu übertragen. Dazu wurde AAV1/2-A53T-α-Syn oder leerer AAV1/2-Vektor in einer Dosis von 1,5 µl mit einer Konzentration von 5,16 x 10^12 gp/ml stereotaktisch einseitig in die rechte SN von C57BL/6-wt-Mäusen injiziert. Über einen Zeitraum von 11 Wochen wurden verschiedene Verhaltensexperimente durchgeführt und die beiden Versuchstiergruppen miteinander verglichen. Post-mortem erfolgten verschiedene immunhistochemische Untersuchungen. Es konnte gezeigt werden, dass die einseitige Injektion von AAV1/2-A53T-α-Syn in die SN bei Mäusen eine weit verbreitete Überexpression von A53T-α-Syn in dopaminergen Neuronen der SN induzierte, die innerhalb von 10 Wochen zu signifikanten frühen und persistierenden motorischen Verhaltensauffälligkeiten, nigrostriataler Degeneration und Entwicklung einer Lewy-ähnlichen Pathologie führte. Durch die Generierung und Charakterisierung dieses neuen Parkinson-Mausmodells, das klinische und histopathologische Merkmale der menschlichen Erkrankung widerspiegelt, besteht nun die Möglichkeit es weiterzuentwickeln und z.B. auf transgene Mäuse zu übertragen, um u.a. molekulare Mechanismen der Parkinson-Krankheit zu entschlüsseln und präklinische Tests von krankheitsmodifizierenden Therapien durchzuführen. / Although the etiopathogenesis of Parkinson’s disease (PD) has not been fully elucidated to date, α-synuclein (α-syn) seems to play a central role. Its discovery as a genetic cause of the disease, as the major component of the Lewy bodies (LB) and its association with other potential etiological factors illustrate this. In rats and monkeys, AAV1/2-mediated overexpression of A53T-α-syn resulted in degeneration of dopaminergic neurons of the substantia nigra (SN), a striatal dopaminergic deficit and behavioral deficits. Given certain advantages of the mouse species, the aim of this doctoral thesis - which was part of a collaborative project with the Toronto Western Research Institute in Ontario, Canada - was to transfer this AAV1/2-A53T-α-syn based PD model to mice. For this purpose, 1.5 µl of AAV1/2-A53T-α-syn or AAV1/2 empty vector at a concentration of 5.16 x 10^12 gp/ml were stereotactically injected unilaterally into the right SN of C57BL/6-wt-mice. Several behavioral experiments were performed over a period of 11 weeks and the two groups of mice were compared. Post-mortem measures included different immunohistochemical studies. It was shown that unilateral injection of AAV1/2-A53T-α-syn into the mouse SN induced a widespread overexpression of A53T-α-syn in dopaminergic SN neurons, that led to significant early and persistent motor deficits, nigrostriatal degeneration and development of Lewy-like pathology within 10 weeks. By generating and characterizing this novel PD mouse model, which reflects clinical and histopathological hallmarks of human PD, there is now the opportunity to further develop it and to transfer it e.g. to transgenic mice for unravelling molecular mechanisms of PD and preclinical testing of disease modifying therapies.

In der vorliegenden Studie wurde eine modifizierte Version des Eriksen Flanker Task verwendet, um ereigniskorrelierte Potentiale (ERPs) aufzuzeichnen und zu beurteilen, ob diese nach Richtigantworten, Falschantworten sowie Richtigantworten mit negativem Feedback ("PC-Fehlern") auftreten. Die bisher beschriebenen Fehlerpotentiale, d.h. die error-related negativity (negativer Peak nach Falschantworten) sowie die error positivity (positiver Peak nach Falschantworten), waren grundsätzlich nach Falschantworten zu beobachten, aber traten nur teilweise nach Richtigantworten mit negativem Feedback auf. Zudem trat eine späte Positivierung ausschließlich im letzteren Fall auf, welche eine bewußte Verarbeitung der unerwarteten Ereignisse widerspiegeln könnte. Diese Ergebnisse widersprechen der Vorstellung, dass die ERN/Ne die Aktivität eines generellen Fehlererkennungssystems des menschlichen Gehirns repräsentiert. / In the present study, a modified version of the Eriksen Flanker Task has been used to study event-related potentials (ERPs) elicited by correct responses, response errors, and invalid negative response feedback following correct button presses ("PC-error trials"). Conventional error potentials (error-related negativity (ERN/Ne); error-positivity (Pe)) were generally observed after incorrect button presses but only partially after negative response feedback in PC-error trials. Furthermore, a late positive deflection occured specifically after PC-errors (late positivity (Pl)), which might reflect a conscious processing of these unexpected events. These results imply some restrictions for the notion that the ERN/Ne reflects the activity of a general and "generic" neural error-detection system in the human brain.

Die Alzheimer Demenz und der Morbus Parkinson als häufigste neurodegenerative Erkrankungen führen zu schwerer Behinderung, zu Pflegebedürftigkeit und meist über Komplikationen zum Tod. Ihr langer Verlauf stellt für Betroffene, Angehörige sowie für das Gesundheitssystem eine enorme Belastung dar. Da die Ätiologie der Alzheimer Demenz und des Morbus Parkinson sowie der meisten neurodegenerativen Krankheiten im Einzelnen nicht bekannt sind und phänotypische Überschneidungen auftreten, sind die Möglichkeiten der eindeutigen Diagnosestellung häufig eingeschränkt oder erst postmortal möglich. Um eine Therapie bei Auftreten der ersten klinischen Symptome zu beginnen oder eine Voraussage der Erkrankungen zu ermöglichen, ist eine sensitive und validierte Frühdiagnostik nötig. Ziel der vorliegenden Arbeit war deshalb, auf der Genebene potentielle pathogenetische Verbindungen, mögliche diagnostische Markerproteine sowie Zusammenhänge zum zeitlichen Verlauf beider Krankheiten zu identifizieren. Dafür wurde mit der Real-Time Polymerasekettenreaktion die Expression von 44 Genen anhand von post mortem Gehirngewebe von Patienten mit Alzheimer Demenz, Morbus Parkionson im Vergleich zu Gesunden aus den vier Hirnregionen Hippocampus, Gyrus frontalis medialis, Gyrus temporalis medialis und Kleinhirn untersucht. Im Resultat zeigen die Gene mit einer statistisch signifikant veränderten Expression, z. B. Glutamattransporter, olfaktorische Rezeptoren oder vakuoläre Sortierungsproteine, bei beiden Erkrankungen gehäuft gleichsinnige Änderungen. Anhand dieser Ergebnisse ist eine kausale Verknüpfung des veränderten Genmetabolismus mit der ablaufenden Neurodegeneration zu vermuten. Zusätzlich wird die Hypothese gemeinsamer pathogenetischer Mechanismen beider Erkrankungen untermauert. Zusammenhänge der Genexpression zum zeitlichen Verlauf der Erkrankungen werden nur vereinzelt belegt, bekräftigten dann aber die Annahme einer Assoziation zu den degenerativen Prozessen. Die Identifizierung eines spezifischen Biomarkers für eine der beiden Erkrankungen war ein Ziel der vorliegenden Arbeit. Aufgrund seiner Expressionsänderung im Hippocampus bei Patienten mit Alzheimer Demenz könnte das BACE1-Gen (Beta site APP cleaving enzyme 1), das dort eine signifikante Expressionsabnahme zeigt, als solcher für dieses Patientenkollektiv diskutiert werden. Die häufig in dieser Arbeit im Hippocampus detektierten, signifikanten Expressionsänderungen, weisen zudem auf eine besondere Affektion dieser Hirnregion bei der Alzheimer Demenz als auch beim Morbus Parkinson hin. Des Weiteren werden in der vorliegenden Arbeit im Kleinhirn, einer Hirnregion, in der bei beiden Erkrankungen scheinbar kaum oder keine pathologischen Prozesse ablaufen, gehäuft und dann ähnliche Änderungen der Genexpression gemessen, die für eine Beteiligung des Kleinhirns bei beiden Krankheiten sprechen, deren Bedeutung bislang unklar ist. / Alzheimer dementia and Parkinson disease are the most common neurodegenerative diseases. They lead to severe disability and mostly cause death through secondary complications. Their long latency is a big burden for the patients, their families and the health care system. The etiology of the most neurodegenerative diseases including Alzheimer dementia and Parkinson disease is largely unknown and there are phenotypical overlaps that limit the diagnostic options. Sensitive and validated diagnostic tools are necessary to start the appropriate therapy early and to make meaningful predictions. This thesis aims to find genes which can act as diagnostic marker proteins, show pathogenetic commonalities and potential correlations to the chronological sequence of the described diseases. 44 genes were analysed with real time polymerase chain reaction of post mortal tissue of the temporal and frontal cortex, the hippocampus and cerebellum from patients with Alzheimer dementia and Parkinson disease compared to a control group. Genes with statistical significant changes in expression between test subjects and controls as the olfactory receptor gene, the glutamate transporter gene or the vacuolar sorting protein gene often show similar changes in both diseases. These results show a connection between the changed gene expression and the progress of the neurodegenerative process in both diseases. In addition these results support the theory of common pathogenetic pathways in both diseases. Correlations to the chronological sequence of both diseases were confirmed just in individual cases but corroborate the connection to the ongoing neurodegenerative process. Furthermore this thesis aims to identify a diagnostic biological marker. Due to the expression profile of the BACE1 gene in the hippocampus of patients with Alzheimer dementia this gene can be seen as a potential biological marker for this group of patients. The frequently measured changes of gene expression profiles in the hippocampus show the particular significance of this brain region in the Alzheimer dementia and Parkinson disease. Furthermore this thesis shows numerous and similar changes of gene expression profiles for both diseases in the cerebellum, a region which demonstrates nearly no pathological processes in Alzheimer dementia and Parkinson disease. The significance of the findings is yet unknown and requires further research.

Stuttgart, Univ., Diss., 2008.

Heidelberg, Univ., Diss., 2008.