Eine Gemeinsamkeit verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen ist die abnormale Ansammlung von Proteinen im Gehirn, wie z. B. von alpha-Synuclein (Syn)-Aggregaten bei der Parkinson''schen Krankheit (PD) oder von Huntingtin (Htt)-Aggregaten bei Chorea Huntington (HD). Am Anfang dieser Studie wurde eine Bibliothek von ca. 5000 natürlichen Substanzen nach Inhibitoren der Htt-Aggregation durchsucht. Eine der wirksamen Substanzen war (-)-Epigallocatechingallat (EGCG), eine Verbindung, die in grünem und schwarzem Tee vorkommt. Die antioxidativen Eigenschaften von EGCG wurden bereits mit einer neuroprotektiven Wirkung in Verbindung gebracht, was EGCG zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Entwicklung einer neuen Behandlungsmethode macht. Eine inhibierende Wirkung auf Proteinaggregation wurde jedoch bis jetzt noch nicht nachgewiesen. Diese Studie zeigt, dass EGCG die Aggregation von Htt und Syn hemmt, indem es dosisabhängig eine oligomere Proteinkonformation stabilisiert. Diese Oligomere wirken jedoch nicht als Keime in Aggregationsreaktionen. Zusätzlich verändert EGCG die Exposition bestimmter Epitope, die von konformationsspezifischen Antikörpern im Laufe der Aggregation erkannt werden. Daher könnte die Substanz Proteine, die zur Aggregation neigen, auf einen alternativen Faltungspfad in der Missfaltungskaskade führen. Weiterhin legen die Ergebnisse nahe, dass eine direkte Wechselwirkung zwischen EGCG und Proteinen in einer ungefalteten Konformation stattfindet. In verschiedenen Zellkultur-Modellsystemen verringerte EGCG die Toxizität, die von missgefalteten Proteinen ausgeht, was nahelegt, dass die neu geformten oligomeren Spezies nicht toxisch sind. EGCG könnte daher ein chemisches Chaperon darstellen, das die Missfaltung und Toxizität von Proteinen, die mit neurodegenerativen Krankheiten assoziiert sind, verringert. Die Substanz könnte daher die Basis zur Entwicklung einer neuen Therapie für diese unheilbaren Krankheiten darstellen. / A common feature of neurodegenerative disorders is the abnormal accumulation of aggregated protein the brain, such as alpha-Synuclein (Syn) aggregates in Parkinson''s disease (PD) and Huntingtin (Htt) aggregates in Huntington''s disease (HD). In this study, a library of approximately 5000 natural compounds was screened for inhibitors of Htt aggregation. One of the hits was (-)- Epigallocatechin gallate (EGCG), a compound present in green and black tea. The antioxidant properties of this substance have been linked to neuroprotection before, making it a promising candidate for the development of a treatment for neurodegenerative diseases. Inhibition of protein aggregation by EGCG, however, has not been demonstrated so far. This study shows that EGCG inhibits the aggregation of Htt and Syn by stabilizing an oligomeric conformation of the respective proteins in a dose-dependent manner. These oligomers do not seed the aggregation of Htt and Syn. Also, EGCG modifies the exposure of different epitopes recognized by conformation-specific antibodies during the aggregation process. The compound might therefore lead aggregation-prone proteins on an alternative folding pathway in the misfolding cascade. The results furthermore suggest that direct interaction occurs between EGCG and proteins in an unfolded conformation. EGCG also reduces toxicity caused by misfolded Htt or Syn in cell culture model systems, suggesting that the oligomeric protein species formed in the presence of EGCG are not toxic to living cells. EGCG might therefore represent a chemical chaperone that can modulate misfolding and toxicity of proteins associated with neurodegenerative diseases and could provide the basis for the development of a novel pharmacotherapy for these fatal disorders.

Zielsetzung: Sowohl das kindliche Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) als auch kindliche Störungen des Sozialverhaltens gelten als Risikofaktoren für die Entwicklung einer späteren Drogenabhängigkeit. Ihr jeweiliger Einfluss auf das Ausmaß des Drogenkonsums und die Substanzwahl bleibt jedoch ungeklärt. Methoden: 49 politoxikomane Patienten in Suchtbehandlung und 40 Kontrollprobanden wurden untersucht im Hinblick auf die Prävalenzen von ADHS, Störungen des Sozialverhaltens und psychiatrischen Komorbiditäten. Darüber hinaus wurde der Einfluss von ADHS und Sozialverhaltensstörungen auf Substanzgebrauch, kognitive Leistungen und motorische Aktivität untersucht. Ergebnisse: Politoxikomane Patienten erfüllten sowohl die Kriterien eines kindlichen ADHS, als auch die Kriterien einer Störung des Sozialverhaltens in der Kindheit signifikant häufiger, als die Kontrollprobanden. Die objektiv gemessene motorische Aktivität korrelierte mit den in den Fragebögen gemachten Angaben zu gegenwärtiger motorischer Aktivität. Eine Störung des Sozialverhaltens stellte mit Abstand den größten Risikofaktor für eine spätere Drogenabhängigkeit dar und war überdies mit einem frühen Beginn des Nikotinkonsums assoziiert. Das gemeinsame Auftreten von hyperkinetischem und sozialgestörtem Verhalten ging sowohl mit einem früheren Drogeneinstieg als auch mit einer beschleunigten Drogenkarriere sowie einem vermehrten Substanzkonsum einher. Dies legt nahe, dass es sich bei Studienteilnehmern, die sowohl hyperkinetisches als auch sozialgestörtes Verhalten aufweisen, um eine "Hochrisikogruppe" handelt. / Objective: A diagnosis of both attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) as well conduct disorder (CD) in childhood have been shown to be risk factors for later substance abuse. However their influence on onset as well as intensity of drug use and choice of substance remains controversial. Methods: 49 inpatient opioid addicts and 40 non-addict controls were assessed using standardised clinical interviews to examine prevalences of ADHD, CD and other psychiatric comorbidity. The relationship of ADHD and CD to substance use disorder, cognitive function and motor activity was analysed. Results: Opioid addicts fulfilled both the criteria for childhood ADHD, as well as the criteria for childhood CD significantly more often than controls. Motor activity monitoring accurately reflected the subjects self-report on current hyperactivity symptoms. CD emerged as significant risk factor for substance abuse in adult life. In addition to that it predisposed individuals to early onset of cigarette smoking. A combined history of both ADHD and CD was associated with increased overall drug intake but no specific preference in drug choice could be linked to neither childhood ADHD nor CD symptoms. Conclusion: Childhood ADHD and CD are significantly overrepresented among an inpatient group of adult opioid addicts. Most adverse outcome measures were attributable to the presence of CD or to a combined occurrence of both ADHD and CD. Emphasis should be placed on the need for early intervention programs for children at risk to improve future outcome.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bildgebung magnetisch markierter Stammzellen im ZNS mittels Magnetresonanztomographie. Dazu wurden Stammzellen mit Eisenoxidnanopartikeln (VSOP, very small superparamagnetic iron-oxide particles) in vitro effizient und ohne zusätzliche Lipofektionsagenzien magnetisch markiert. Es zeigte sich keine wesentliche Beeinflussung der Vitalität, Proliferation und Differenzierungsfähigkeit sämtlicher untersuchter Zellpopulationen. Zur Evaluierung der Grenzen der zellulären MR-Bildgebung wurde das Detektionslimit magnetisch markierter embryonaler Stammzellen in vivo nach intrastriataler Injektion im Gehirn der Ratte untersucht. Es ließen sich bei einer Feldstärke von 17,6 T weniger als 100 magnetisch markierte Zellen sicher vom Hirnparenchym abgrenzen. Die histologische Korrelation bestätigte den zellulären Ursprung der beobachteten T2*-Hypointensitäten. In einem Rattenmodel des Morbus Parkinson konnte eine spezifische Detektion der intrastriatal injizierten magnetisch markierten embryonalen Stammzellen über einen Zeitraum von 6 Monaten erreicht werden. Es konnte keine signifikante Migration der Zellen festgestellt werden, jedoch fanden sich große interindividuelle Unterschiede in ihrer räumlichen Verteilung. In der histologische Analyse stellten sich auch sechs Monate nach der Transplantation im Bereich des Stichkanals eisenoxidmarkierte Stammzellen dar. In einem Mausmodell der cerebralen Ischämie wurde erstmals die Anreicherung systemisch injizierter magnetisch markierter mononukleärer Zellen kernspintomographisch erfasst. 24 - 48 h nach der Injektion magnetisch markierter Zellen stellten sich T2*-gewichtete Signalhypointensitäten im Randbereich der Ischämie dar. Insgesamt zeigte sich in dieser Studie die zelluläre Magnetresonanztomographie zu einem nicht-invasiven Nachweis einer geringen Anzahl magnetisch markierter Zellen über einen langen Zeitraum mit hoher Sensitivität in der Lage. / This thesis is dealing with the imaging of magnetically labeled stem cells in the CNS using magnetic resonance imaging (MRI). Stem cells were efficiently magnetically labeled with very small superparamagnetic iron-oxide particles (VSOP), without any lipofection agents. No significant impact on vitality, proliferation and ability to differentiate could be observed after the magnetic labeling of all cell populations investigated. Magnetically labeled embryonic stem cells were injected into the striatum of rats to evaluate their detection limit by MRI. At field strengths of 17.6 T, less than 100 cells could be discriminated from the brain parenchyma as T2*-weighted hypointensities. Histology proved the cellular origin of MRI-signal changes. In a rat model of Parkinsons’s Disease, magnetically labeled embryonic stem cells could be detected by MRI after intrastriatal injection for a time period of more than 6 months. No significant migration of transplanted cells could be observed, however significant inter-individual differences concerning the spatial distribution of cells could be found. Histologically, transplanted iron-oxide-labeled cells could still be detected in the vicinity of the injection tract six months after transplantation. In a mouse model of cerebral ischemia, the enrichment of systemically injected magnetically labeled mononuclear cells was detected non-invasively by MRI. 24 to 48 hours after injection of magnetically labeled cells, T2*-weighted hypointense signal changes could be observed in the border zone of the ischemia. Over all, this study showed that cellular MRI is capable of the sensitive non-invasive detection of small numbers of magnetically labeled cells over a long period of time.

Personen mit Morbus Parkinson (MP) erleben Herausforderungen beim Erinnern, Planen und Ausführen täglicher Abläufe, die über motorische Symptome hinausgehen. Störungen in der Verarbeitung von Alltagsereignissen könnten eine zentrale Rolle spielen, jedoch sind potentielle Defizite und neuronale Mechanismen unzureichend untersucht. In Studie 1 untersuchten wir das Segmentierungsverhalten während der Betrachtung von naturalistischen Filmen und dessen Beziehung zum Ereignisgedächtnis. Die Ergebnisse zeigten Abweichungen im Segmentierungsverhalten bei MP, wobei größere Abweichungen mit mehr Fehlern im Gedächtnisabruf der zeitlichen Ereignisabfolge einhergingen. Darüber hinaus weisen wenige Verhaltensstudien auf eine gestörte zeitliche Ereignisverarbeitung bei MP hin, aber zugrundeliegende Mechanismen wurden selten untersucht. Resultate zur Struktur und zum Abruf von Ereigniswissen im Langzeitgedächtnis sind uneindeutig. In Studie 2 analysierten wir daher Verhaltensleistungen und ereigniskorrelierte Potenziale (ERPs) als Reaktion auf zeitliche und inhaltliche Verletzungen in Ereignissequenzen. Personen mit MP zeigten höhere Fehlerraten und verlangsamte Reaktionszeiten in Antwort auf zeitliche Ereignisfehler im Vergleich zu Kontrollprobanden. Neurophysiologisch deutete ein vorzeitiger Latenzbeginn der „late posivitive component“ (LPC) in Reaktion auf die zeitlichen Ereignisfehler bei MP darauf hin, dass diese unerwartet waren und hohe neuronale Ressourcen zur Verarbeitung erforderten. Bei inhaltlichen Verletzungen zeigten Kontrollprobanden einen N400-Effekt, der auf eine semantische Mismatch-Reaktion zwischen dem fehlerhaften Ereignis und Ereignismodell hinwies. Dieser Effekt fehlte bei der MP-Gruppe, was auf Beeinträchtigungen beim Abruf strukturierter Ereignisrepräsentationen hindeutet. Kombiniert belegen die Ergebnisse eine beeinträchtigte Alltagsereignisverarbeitung bei MP mit möglichen Auswirkungen auf Verhaltensdefizite in alltäglichen Routinen. / Persons with Parkinson’s disease (PD) encounter challenges in remembering, planning, and executing daily routines. Beyond the typical motor symptoms, impairments in processing everyday events could play an essential role in this context. However, deficits and associated underlying neuronal mechanisms of event processing in PD have hardly been investigated. In Study 1, we examined the segmentation behavior during naturalistic movie viewing (i.e., event segmentation) and its relation to event memory in PD, as respective impairments can be expected due to dysfunctions in dopaminergic striatal-cortical networks. Results showed that persons with PD deviated from healthy controls' segmentation patterns and that the more the segmentation differed from the normative pattern, the more errors persons with PD made in recalling the temporal order of the perceived events. Further, some behavioral studies suggest impaired temporal event processing in PD, but underlying mechanisms are rarely examined. Findings on long-term event knowledge are so far inconclusive. Thus, in Study 2, we analyzed behavioral performance and event-related potentials (ERPs) in response to temporally and content-related violated event sequences. Persons with PD exhibited less accurate performance and slowed reaction times to temporal violations compared to controls. On the neurophysiological level, persons with PD expressed a premature latency onset of the late positive component (LPC) upon temporal violations compared to controls suggesting that temporal errors were highly unexpected, demanding high neuronal resources to process in PD. In response to content violations, controls expressed a N400 indicating a semantic mismatch reaction between the erroneous event and the event model, which was absent in the PD group, suggesting impaired retrieval and disorganized event representations. Combined findings highlight impaired event processing in PD, shedding light on behavioral deficits in daily routines.