Zugl.: Düsseldorf, Univ., Habil.-Schr. u.d.T.: Wölwer, Wolfgang: Differenzierung kognitiver Störungen schizophren Erkrankter mittels Augenbewegungsanalysen

Die Periodische Katatonie ist eine diagnostisch gut abgrenzbare Untergruppe der Schizophrenie mit besonders großer familiärer Belastung. Durch Kopplungsuntersuchungen konnte eine Kopplung der Erkrankung mit Chromosom 22q13 gezeigt werden. In der Zielregion befindet sich auch das MLC1-Gen (alternative Bezeichnungen WKL1 oder KIAA0027), für welches bereits eine Assoziation mit einer anderen erblichen Hirnerkrankung, der Megalenzephalen Leukoenzephalopathie mit subkortikalen Zysten (MLC), bekannt ist. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte nun eine Mutationsanalyse von MLC1 als Kandidatengen für die Periodische Katatonie am Material einer mehrfach betroffenen Großfamilie. Durch Verlängerung der bekannten partiellen cDNA-Sequenz von MLC1 mittels 5'-RACE ergab sich unter Annahme des von Nomura et al. (1994) beschriebenen offenen Leserasters ein 377 Aminosäuren großes Protein. Die Strukturanalyse des vorhergesagten MLC1-Proteins zeigt die größte Übereinstimmung für den humanen spannungsgesteuerten Kaliumkanal KCNA1. In der Vergangenheit konnte bereits bei anderen neurologischen Erkrankungen ein Zusammenhang mit veränderten Kaliumkanalproteinen nachgewiesen werden. In der bekannten genomischen DNA-Sequenz konnten 12 Exons annotiert werden. Bei der Sequenzierungsanalyse der codierenden Genabschnitte von MLC1 fand sich bei allen erkrankten Mitgliedern der untersuchten Multiplexfamilie ein heterozygoter Austausch von Cytosin zu Adenin an mRNA-Position 1121 (Gen-Bank Accession-Nummer AF319633). Diese Punktmutation führt zu einem Aminosäureaustausch von Leucin zu Methionin im MLC1-Protein. Bei einigen nicht erkrankten Familienmitgliedern ließ sich die veränderte DNA-Sequenz ebenfalls nachweisen, was jedoch durch eine unvollständige Krankheitspenetranz oder einen späteren Erkrankungszeitpunkt begründet sein könnte. In einem Kontrollkollektiv von 327 Probanden aus der Normalbevölkerung sowie bei je einem erkrankten Mitglied von drei anderen mehrfach von periodischer Katatonie betroffenen Familien konnte die Missense-Mutation nicht gefunden werden. In dieser Arbeit wurde die Assoziation einer sinnverändernden Mutation im MLC1-Gen mit dem Auftreten von periodischer Katatonie in einer mehrfach betroffenen Familie gezeigt. Die Aufklärung der Funktion von MLC1 verspricht somit wichtige Erkenntnisse zur Ätiopathogenese sowohl der Megalenzephalen Leukoenzephalopathie mit subkortikalen Zysten als auch der Periodischen Katatonie. / Periodic catatonia is a well defined subgroup of schizophrenia with marked familial liability. In linkage studies it has been linked to chromosome 22q12. The target region includes the MLC1-gene (alternatively named WKL1 or KIAA0027) for which an association with another hereditary neurological disease, namely Megalencephalic Leukoencephalopathy with subcortical Cysts (MLC), is known. In the scope of this thesis a mutational analysis of MLC1 as a candidate gene for periodic catatonia was performed on the samples of a family with multiple affected members. By extension of the partial cDNA of MLC1 using 5´-RACE technique a protein consisting of 377 amino-acids could be deduced within the previously reported open reading frame. In a structure analysis of the MLC1-protein highest identity scores were obtained for the human voltage-gated potassium channel KCNA1. Previously several neurological diseases have been linked to alterated potassium channels. Twelve exons could be annotated in the known genomic DNA sequence. Consecutive sequencing analysis of the coding regions of MLC1 revealed a heterozygous exchange of cytosine for adenine in mRNA-position 1121 (GenBank accession-number AF319633) in all diseased members of the multiplex family under research. This point mutation effects a replacement of leucine by methionine in the MLC1-protein. Several non-diseased family members were also found to be carriers of the point mutation. This might be accounted for by incomplete penetrance or later manifestations of the disease. The missense mutation could neither be found in diseased members of three other families with multiple affected members nor in an unrelated control group of 327 individuals. Association of a missense mutation in the MLC1-gene and the occurrance of periodic catatonia in a multiply affected family could be demonstrated. Accordingly the elucidation of MLC1 function promises important insights into the etiopathogenesis of both megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cysts and periodic catatonia.

SMARCA2 ist ein Gen mit postuliertem Einfluss auf Hirnentwicklung und Neurotransmission. Es kodiert für das Brahmaprotein, welches eine wichtige Untereinheit im Chromatinremodellierungskomplex SWI/SNF darstellt. Zielsetzung dieser Studie war es zu untersuchen, ob einzelne SNPs oder Haplotypen im Gen SMARCA2 mit schizophrenen Psychosen assoziiert werden können und weiteren Aufschluss über die Beteiligung epigenetischer Mechanismen zur Krankheitsentstehung liefern. Dieser Hypothese sollte mittels Assoziationsanalysen auf den Grund gegangen werden. Des Weiteren sollte überprüft werden ob die für ein japanisches Patientenkollektiv bereits beschriebenen assoziierten SNPs rs2296212, rs2066111, rs3763627 und rs3793490 sowie die entsprechenden Haplotypen für unser deutsches Patientenkollektiv repliziert werden und anhand zusätzlicher Marker gegebenenfalls näher eingegrenzt werden können. Geno-Phänotyp-Untersuchungen auf Basis der Leonhard Klassifikation spezifizierten außerdem den Einfluss epigenetischer Faktoren auf das klinische Erscheinungsbild. In unserem Fall-Kontroll-Kollektiv (Fälle: n=1182; Kontrollen: n=480) wurden Zusammenhänge zwischen acht SNPs und schizophrenen Psychosen untersucht. In Bezugnahme auf das Gesamtkollektiv nach ICD-10 fanden wir lediglich eine signifikante Assoziation des im Promotorbereich am 5´UTR gelegenen Polymorphismus rs10757112 (p=0,04; n=1182) mit Schizophrenie. Keiner der im japanischen Sample assoziierten Marker konnte in unserem deutschen Gesamtkollektiv das Signifikanzniveau erreichen. Der nominell signifikanteste Befund unserer Studie zeigte sich für den Marker rs10757112 in der Gruppe der Verwirrtheitspsychose (p=0,001; n=98). Außerdem präsentierte sich im Kollektiv der Motilitätspsychose der intronisch gelegene SNP rs2066111 als stärkster und einziger Marker signifikant assoziiert (p=0,04; n=99). Bei der Verwirrtheitspsychose konnte ein Risikohaplotyp rs10738556C-rs10757112T (OR: 1,43; 95% CI 1,04-1,96) identifiziert werden. In der LD-Analyse ergab sich für die sechs analysierten Marker ein Haploblock mit 92% zwischen den Markern rs10738556 und rs10757112. Unsere moderaten Ergebnisse konnten zwar keinen großen Beitrag von SMARCA2 zur Krankheitsentstehung von schizophrenen Psychosen belegen, jedoch könnten Varianten innerhalb dieses Gens durchaus eine limitierte Rolle als Risikofaktor für Schizophrenie darstellen. / The SMARCA2 gene is supposed to have an influence on both brain development and neurotransmission. It encodes hBRM, which is a highly important componant in the SWI/SNF chromatin-remodeling complex. The main goal of this study was to investigate if there are significant associations of single nucleotide polymorphisms (SNPs) or haplotype blocks in the SMARCA2 gene with schizophrenic psychoses. Additionally, we wanted to provide further information on the contribution of epigenetic mechanisms to the pathogenesis of schizophrenia. To evaluate this hypothesis, we used association analysis. Furthermore, we wanted to test if our German cohort replicates the significant associations of rs2296212, rs2066111, rs3763627 and rs3793490 as well as the equivalent haplotypes found in a Japanese case-control-sample. Besides, we used additional SNPs to increase the significance. For better phenotype charactarization we divided our ICD10 sample according to Leonhard´s classification system. In our case-control-sample (cases: n=1182; controls: n=480) we investigated the correlation between eight SNPs and schizophrenic psychosis. The single variant rs10757112 at SMARCA2-5´UTR reached the significance level for an association with ICD10-schizophrenia (p=0,04; n=1182). None of the associated SNPs of the Japanese study was significantly associated in our German ICD10-cohort. The most significant result in our study was identified for the variant rs10757112 for the phenotype confusion psychosis (p=0,001; n=98). A further intron marker rs2066111 was associated as strongest and only variant in the group of motility psychosis (p=0,04; n=99). In the sample of the confusion psychosis we identified the significant haplotype SMARCA2 rs10738556C-rs10757112T (OR: 1,43; 95% CI 1,04-1,96). The LD-analysis revealed a 92%-haplotype block between rs10738556 and rs10757112. The moderate results of our study show that there is no important contribution of SMARCA2 to the pathogenesis of schizophrenia. Nevertheless, specific SMARCA2-variants may play a limited role as risk factors with small effects.

Veränderungen der Neuroentwicklung und synaptischen Funktion scheinen einen ätiologischen Beitrag an schizophrenen Psychosen zu leisten. SHANK3 ist ein Gerüstprotein der postsynaptischen Dichte (PSD) exzitatorischer Synapsen und spielt bei der glutamatergen Signaltransduktion, der Hirnentwicklung und Neuroplastizität eine funktionelle Rolle. Ferner stellen genetische Mutationen von SHANK3 einen kausalen Faktor für das seltene 22q13.3 Deletionssyndrom (Phelan-McDermid-Syndrome) dar und werden darüber hinaus mit kognitiven Beeinträchtigungen, Autismus Spektrum Störungen (ASD) und schizophrenen Psychosen in Verbindung gebracht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit lag darin, die Rolle von SHANK3 als einen möglichen genetischen Risikofaktor für schizophrene Psychosen zu evaluieren. Hierfür untersuchten wir sechs die SHANK3-Region umspannenden SNPs innerhalb unserer deutschen Fall-Kontrollstudie (Fälle: n=1172; Kontrollen: n=384) in einem polydiagnostischen Ansatz (ICD-10; Leonhard Klassifikation). Die Fälle erfüllten die Kriterien für Schizophrenie nach ICD-10 und wurden ferner zur besseren Phänotyp Charakterisierung nach der differenzierten prognoseorientierten Klassifikation von Leonhard eingeteilt und separat ausgewertet. In Überstimmung mit dem Mutationsbefund von SHANK3 bei Schizophrenie kann unsere Studie ebenfalls eine positive Assoziation für zwei der sechs ausgewählten Polymorphismen bestätigen. Der nicht codierende Marker 756638, mit seiner intergenischen Lage am 3'-UTR von SHANK3, erwies sich positiv im Gesamtkollektiv (p=0,005; n=1172) wie auch in allen Gruppen nach Leonhard (systematische Schizophrenien, unsystematische Schizophrenien, zykloide Psychosen) assoziiert. Der signifikanteste Wert dieser Studie ergab sich für die Untergruppe der Hebephrenien (p=0,0004; n=117). Ein weiterer Marker rs6010063, der im Bereich des Introns 20-21 liegt, zeigte bei den zykloiden Psychosen, im Gegensatz zum Gesamtkollektiv, positive Befunde (p=0,005; n=309). Konkordant zu den Ergebnissen der Einzelmarkeranalyse ergab sich bei den zykloiden Psychosen ein Risikohaplotyp rs6010063A-rs756638G (p=0,002). In der LD-Analyse ergab sich lediglich eine Region verstärkter Kopplung zwischen den Markern rs9616915 und rs739365 (D’=0,88). Zusammenfassend liefern die nominell positiven Assoziationsbefunde der vorliegenden Arbeit weitere Bestätigung dafür, dass der PSD-Komplex in der Ätiologie von Schizophrenie eine wichtige Rolle zu spielen scheint und bilden die Grundlage für weitere intensive Forschungen, insbesondere am Suszeptibilitätslokus SHANK3 bei schizophrenen Psychosen. / Altered neurodevelopment and synaptic function are thought to contribute to the etiology of schizophrenic psychoses. SHANK3 is a scaffold protein of the post-synaptic density (PSD) of excitatory synapses and ist linked with glutamate signalling pathways, brain development and neuroplasticity. Furthermore genetic mutations of SHANK3 are causative factors of the rare 22q13.3 deletion syndrome (Phelan-McDermid-Syndrome) and were identified in patients with cognitive impairment, autistic spectrum disease (ASD) and schizophrenia. Finally we wanted to evaluate the role of SHANK3 as a possible genetic risk factor in schizophrenic psychoses. We tested six single nucleotide polymorphisms (SNPs) at the SHANK3-region in a case-control sample of German descent (cases: n= 1172; controls: n= 384) in a polydiagnostic approach (ICD 10; Leonhard’s classification). The cases fulfilled criteria for schizophrenia according to ICD10 and were additionally diagnosed according to Leonhard`s classification for better phenotype characterization. Two single variant at SHANK3 reached significance level for an association with schizophrenia: SNP rs756638 at SHANK3-3`UTR was associated with ICD-10 schizophrenia (p=0.005) and also in the three main groups of schizophrenic psychoses according to Leonhard`s classification: systematic schizophrenias (p=0.02; n=227), unsystematic schizophrenias (p=0.04; n=636) and cycloid psychoses (p=0.01; n=309). The most significant result in our study was identified for the phenotype hebephrenias (p=0.0004; n=117). A further marker rs6010063 at Intron 20-21 was associated, in contrast to the ICD-10, in the group of cycloid psychoses (p=0.005; n=309). Concordant to the results of our single marker analyse we identified a significant haplotype SHANK3 rs6010063A-rs756638G (p= 0.002, OR 1.56). LD between the analyzed SNPs revealed no haplotype block at SHANK3. Combined the results add further support for contribution of the PSD-complex to schizophrenia pathways.

Ziel: Das Ziel dieser retrospektiven, naturalistischen Studie ist zum einen die Untersuchung der Zusammenhänge von Dosierung und Serumkonzentration, Serumkonzentration und Therapieeffekt sowie von Serumkonzentration und unerwünschten Arzneimittel-Wirkungen (UAW) bei an Schizophrenie erkrankten Kindern und Jugendlichen unter Risperidon-Therapie. Zum anderen soll die Anwendbarkeit des therapeutischen Serumkonzentrations-Referenzbereichs von Erwachsenen für Kinder und Jugendliche untersucht werden. Methode: Die von mehreren Kliniken in den Jahren 2005 – 2009 erhobenen Daten von 40 Kindern und Jugendlichen, die mittels des Therapeutischen Drug Monitorings überwacht wurden, wurden retrospektiv ausgewertet. Die gemessenen Serumkonzentrationen erfolgten im Steady State und beziehen sich auf die Summe von Risperidon und 9-hydroxy-Risperidon (aktive Menge). Die Beurteilung der Therapieeffekte erfolgte mittels der CGI-C-Unterskala (Clinical Global Impression of Change), die der UAW mithilfe der UKU-Skala (Udvalg for Kliniske Undersøgelser). Ergebnis und Fazit: Es zeigt sich eine signifikante, positive Korrelation zwischen der Tagesdosierung und der Serumkonzentration und keine signifikante Korrelation zwischen der Serumkonzentration und dem Therapieeffekt bzw. den UAW. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern erste Hinweise für einen möglicherweise niedrigeren therapeutischen Referenzbereich für an Schizophrenie erkrankten Kindern und Jugendlichen unter Risperidon-Behandlung. Aufgrund der Limitationen des naturalistischen Studiendesigns ist der vorgeschlagene Referenzbereich eine richtungsweisende Empfehlung. Weitere Studien mit größeren Stichprobenzahlen sind nötig um diese Ergebnisse zu validieren. / Objective: The aim of this retrospective, naturalistic study is on the one hand the examination of the relationships between dosage and serum concentration, serum concentration and therapeutic effect as well as serum concentration and side effects in schizophrenic children and adolescents during risperidone therapy. On the other hand the applicability of the adult therapeutical serum concentration reference range for children and adolescents shall be examined. Methods: From several clinics during the years 2005-2009 collected data of 40 children and adolescents was evaluated retrospective. These patients were monitored by therapeutic drug monitoring. Measured serum concentrations are steady state serum concentrations and refer to the sum of risperidone and 9-hydroxy-risperidone (active moiety). Therapeutic effects were assessed by the CGI-C-subscale (Clinical Global Impression of Change) and side effects by the UKU-scale (Udvalg for Kliniske Undersøgelser). Results and Conclusion: There was a significant positive correlation between dosage and serum concentration and no significant correlation between serum concentration and therapeutic effect respectively side effects. The results of this study indicate a possibly lower therapeutic reference range for schizophrenic children and adolescents during risperidone therapy. Because of the limitations of the naturalistic study design, the suggested reference range is a trend-setting recommendation. Further studies with greater sample sizes are needed to validate these results.

Zugl.: Wilhelmshaven, Fachhochsch. Oldenburg, Ostfriesland, Wilhelmshaven, Diplomarbeit, 2006

Konstanz, Univ., Diplomarbeit, 1998.

Konstanz, Univ., Diplomarb., 1999.

Konstanz, Univ., Diplomarb., 2002.

Köln, Universiẗat, Diss., 2008.