Diplomarbeit Hochschule für Angewandte Psychologie Zürich, 2007.

Universiẗat, Diss., 2003--Jena.

Schizophrene Psychosen sind schwerwiegende psychische Erkrankungen mit einer Prävalenz von etwa 1 %, die alle Facetten des Lebens Betroffener und ihrer Angehörigen beeinträchtigen können. Die Genese dieser Erkrankungen wird oft unter Verwendung des Vulnerabilitäts-Stress-Modells veranschaulicht. Hierbei entsteht durch genetische Faktoren eine Prädisposition und der Ausbruch der Krankheit kann durch verschiedene Umweltfaktoren getriggert beziehungsweise ausgelöst werden. Diese genetische Komponente wird heute mit 60 – 80 % beziffert. Die molekulargenetische Erforschung der psychischen Erkrankungen nahm in letzten Jahrzehnten rapide zu. Deren Ergebnisse helfen uns diese Erkrankungen zu verstehen, sie effektiver zu behandeln und potentiell auch Vorsorgemaßnahmen zu ergreifen. Ein Beispiel solcher prädisponierenden genetischen Faktoren ist das 22q11.2-Mikrodeletionssyndrom (22q11-MDS), dass das höchste bekannte Risiko für die Entstehung schizophrener Psychosen mit sich bringt. In unserer Studie untersuchten wir mit Hilfe quantitativer Real-Time-PCR genetisches Material von Patient*innen mit schizophrenen Psychosen auf Vorliegen einer 22q11.2-Mikrodeletion. Eine Klassifikation der Subtypen erfolgte nach ICD-10 sowie nach der „Aufteilung der endogenen Psychosen“ nach Karl Leonhard. Insgesamt wurden hierzu 1177 Patient*innen untersucht, bei sechs von ihnen konnte ein 22q11-MDS identifiziert werden. Das entspricht 0,51 % der Stichprobe. Somit konnten wir die unterschiedlich durch zahlreiche Kollegen angegebene erhöhte Prävalenz des 22q11-MDS bei Patienten mit schizophrenen Psychosen korrigieren. Da wir bis heute die derart größte Stichprobe untersuchten, gelang es uns die bisherigen Angaben zu präzisieren – laut unserer Daten ist die Prävalenz des 22q11-MDS bei Patient*innen mit schizophrenen Psychosen um das 10- bis 20-fache höher als die der Allgemeinbevölkerung. Dabei ergab sich ein um 10- bis 20-fach erhöhtes relatives Risiko für Entwicklung einer schizophrenen Psychose bei diesen Patient*innen. Wir konnten zudem eine Häufung des 22q11-MDS in Fällen mit einer affektvollen Paraphrenie feststellen. Vier Patient*innen mit einer solchen Diagnose wiesen eine 22q11.2-Mikrodeletion auf, was 2,7 % dieser Subgruppe der schizophrenen Psychosen entspricht. Somit konnten wir die Beobachtungen von Karl Leonhard bestätigen. Er konnte bei der affektvollen Paraphrenie eine hohe familiäre Häufung feststellen und von einer starken genetischen Komponente dieser Subgruppe ausging. Unter dem Aspekt der ICD-10-Klassifikation konnten wir hingegen keinen besonderen Phänotyp feststellen. Wir fanden die gleiche stark erhöhte Prävalenz des 22q11-MDS sowohl bei Patienten mit schizophrenen Psychosen als auch mit schizoaffektiven Störungen, beiden Hauptgruppen des Schizophreniespektrums. Daher können wir unseren zahlreichen Kollegen zustimmen, die das 22q11-MDS als das genetische Model der schizophrenen Psychosen ansehen. Theoretisch ist es denkbar, die Träger*innen der 22q11.2-Mikrodeletion bereits im frühen Alter zu identifizieren. Sie und ihre Angehörigen könnten auf diese Weise über die Erkrankungen aufgeklärt und bezüglich der möglichen negativen Umweltfaktoren und der diversen Trigger wie z.B. Drogen geschult werden. Solche Maßnahmen könnten vielen Betroffenen helfen, durch die Erkennung der eventuellen Prodromi sich einer rechts-zeitigen Therapie zu unterziehen. Das könnte einen prognostischen Vorteil für die Patient*innen bedeuten und ihnen eine höhere Lebensqualität bitten. / Schizophrenic psychoses are severe mental Illnesses with a prevalence of 1 % that can impair all facets of the lives of the patients and their families. The genesis of this group of diseases is often illustrated using the vulnerability-stress model. In this model, a predisposition result through genetic factors and the outbreak of the disease can be triggered or initiated by various environmental factors. The genetic component is currently estimated at 60 – 80 %. In recent decades the molecular-genetic research of mental illnesses has rapidly increased and help us to understand schizophrenic psychoses, to treat these more effectively and potentially take preventive strategies. One example of such predisposing genetic factors is the 22q11.2-Deletion Syndrome (22q11-DS), which carries the highest known risk for developing a schizophrenic psychosis. In our study we used quantitative real-time PCR to examine genetic material from patients with schizophrenic psychoses for the 22q11-DS. We used the classification according to ICD-10 and the “classification of endogenous psychoses” formulated by Karl Leonhard. In total we examined 1177 patients and identified a 22q11-DS in six of them. This corresponds to 0.51 % of the samples. This allowed us to correct varying prevalence of the 22q11-DS in patients with schizophrenic psychoses that had been reported. Using the largest sample of this design to date we were able to refine the previous information – according to our data the prevalence of 22q1-DS in patients with schizophrenic psychoses is 10 – 20 times higher than in the general population. This revealed a 10 – 20-fold increased relative risk for developing a schizophrenic psychosis. We also identify a clustering of 22q11-DS in patients with affect-laden paraphrenia – four patients, which corresponds to 2.7 % of this subgroup of schizophrenic psychoses. So, we can confirm the observation of Karl Leonhard, who identified a high familial clustering in affect-laden paraphrenia and suspected a strong genetic component in this subgroup. Considering the ICD-10 classification we could not identify any special phenotype. We found the same strongly increased prevalence of 22q11-MDS in patients with schizophrenic psychoses as well as schizoaffective disorders, both major groups of the schizophrenia spectrum. Therefore, we can agree with our numerous colleagues who consider 22q11-MDS to be the genetic model of schizophrenic psychoses. Theoretically, the carriers of the 22q11.2 microdeletion could be identified at an early age. In this way, they and their relatives could be informed about the disease and educated about the possible negative environmental factors and the various triggers such as drugs. Such measures could help many affected people to earlier undergo treatment by recognizing possible prodromes. This could mean a prognostic advantage for the patients and offer them a higher quality of life.

Durch eine Kopplungsanalyse im Jahr 2000 wurden für die periodische Katatonie zwei Genloci auf Chromosom 15 und Chromosom 22 identifiziert. Durch Genotypisierung einer weiteren Zahl an polymorphen Markern konnte der Bereich auf Chromosom 15 von ca. 40 cM auf knapp 20 cM eingeengt werden. Zahlreiche Gene, die von Forschergruppen bis dato in Zusammenhang mit Schizophrenie gebracht wurden, insbesondere das von Freedmann und seiner Gruppe favorisierte im chromosmalen Bereich 15q13.2 gelegene Gen für die α7-Untereinheit des neuronalen, nikotinischen Acetylcholinrezeptors, konnten durch die Feinkartierung als Kandidatengen für periodisch katatone Schizophrenie definitiv ausgeschlossen werden. Nach der Durchschau der Gene - in der zwischen den Markern D15S144 und D15S132 verbleibenden Region - unter Berücksichtigung ihrer Funktion erschien SLC12A6 als vielversprechendes Kandidatengen. Es codiert für den Kalium-Chlorid Kotransporter 3 und ist in der Region 15q13-14 gelegen (Mount et al., 1999, Hiki et al., 1999). Aufgrund eines alternativen Spleißens sind zwei Isoformen des Gens, KCC3a und KCC3b, bekannt (Mount et al.,1999). KCC3a wird weitverbreitet im Gehirn exprimiert, KCC3b hingegen fast ausschließlich in der Niere (Pearson et al., 2001). Delpire und Mount sahen das Gen als möglichen Kandidaten für das rezessiv vererbte Andermann-Syndrom sowie für die periodische Katatonie an. Howard gelang 2002 der Beweis, dass eine rezessive Mutation von SLC12A6 tatsächlich das Andermann-Syndrom, welches mit oder ohne Agenesie des Corpus callosum auftreten kann, verursacht. Neuere Erkenntnisse aus elektrophysiologischen, morphologischen und neuropsychologischen Studien haben gezeigt, dass bei schizophrenen Patienten auch Veränderungen im Bereich des Corpus callosum vorliegen. SLC12A6 wurde in der mutmaßlichen Promotorregion, im 5’-UTR Bereich, dem Exonbereich und den Exon/Intron Übergängen auf Mutationen untersucht. DNA-Proben von zwei erkrankten Mitgliedern der Familie 11 sowie von drei Kontrollpersonen wurden sequenziert und die erhaltenen Sequenzen mittels eines Online-Programms analysiert. Wir fanden verschiedene Polymorphismen, insbesondere zwei seltene SNP (G/A, G/A) im Promotor und der 5’-UTR Region sowie eine Thymidin-Insertion im Intron 4. Erkrankte Familienmitglieder der anderen 10 Familien mit periodischer Katatonie weisen diese Polymorphismen jedoch nicht auf. Durch Feinkartierung einer weiteren Familie mit periodischer Katatonie wurde in der Zwischenzeit die chromosomale Region auf 7.7 cM zwischen den Markern D15S1042 und D15S182 eingeengt (Meyer et al. 2003). SLC12A6 liegt außerhalb dieses Bereiches, so dass die Wahrscheinlichkeit für einen ätiologischen Zusammenhang der gefundenen Varianten mit familärer periodischer Katatonie sehr gering erscheint. Die gefundenen Polymorphismen von SLC12A6 wurden in einer Assoziationsstudie im Rahmen einer weiteren medizinischen Doktorarbeit näher untersucht, wobei eine Assoziation mit bipolaren Erkrankungen nachgewiesen werden konnte. / Recessive mutations of the potassium chloride co-transporter 3 gene ( SLC12A6 , KCC3 ) cause severe peripheral neuropathy frequently associated with agenesis of the corpus callosum and psychoses (ACCPN). SLC12A6 is localized on chromosome 15q14, a region where linkage to schizophrenia and bipolar disorder has previously been shown. Mutation analysis of SLC12A6 was carried out by direct sequencing of PCR-generated DNA fragments in two affected members of a multiplex family, and three non-affected individuals. A case-control study was performed to assess association of variants with bipolar disorder and schizophrenia in a large sample. Several variants including two rare single nucleotide polymorphisms (G/A, G/A) in the promoter and 5'-UTR, and a thymidine insertion in intron 4 were found. The two G variants and the insertion variant were co-inherited with chromosome 15-related schizophrenia in a large family that strongly supports the region on chromosome 15q14-15 between markers D15S144 and D15S132. Furthermore, they are in linkage disequilibrium with each other, and significantly associated with bipolar disorder in a case-control study. Our data strongly suggest that rare variants of SLC12A6 may represent risk factors for bipolar disorder.

Zusammenfassung: Hintergrund: Mit einer Lebenszeitprävalenz von 1 % und einem Ersterkrankungsalter in der frühen Adoleszenzperiode verursachen Schizophrenien (SCZ) und bipolare Störungen (BPD) großes individuelles Leid. Die genetische Komponente beider Erkrankungen liegt mit einer Heritabilität von bis zu 80 % im Vergleich zum Anteil von Umweltfaktoren sehr hoch. Aufgrund seiner Lage auf dem Locus 12q22-24, einem Hot spot für SCZ und BPD, stellt DYNLL1 ein interessantes positionales Kandidatengen dar. Das Protein, eine 8 kD schwere leichte Dyneinkette ist ein multifunktionales Protein. Durch seine Funktion als Inhibitor von NOS-I, seiner Beteiligung am postsynaptischen NMDA-Proteinkomplex, einer möglichen Interaktion mit NUDEL/DISC1, seiner Ähnlichkeit zu KIF2 und nicht zuletzt wegen der Interaktion mit KIBRA stellt DYNLL1 auch aufgrund seiner Funktion ein relevantes funktionelles Kandidatengen für beide Erkrankungen dar. Methoden: In einer Fall-Kontrollstudie wurden daher sechs Single nucleotid polymorphismen (SNPs) und deren entsprechenden Haplotypen bei 284 Kontrollen, 246 Patienten, die an einer SCZ und 90 Patienten, die an einer BPD litten analysiert, um eine Assoziation dieses Gens mit den entsprechenden Phänotypen zu untersuchen. Ergebnisse: Es zeigte sich eine Assoziation des Markers rs787828 mit SCZ, darüber hinaus eine signifikante Assoziation eines Haplotyps (TTATAG), letztere allerdings nur mit einer Frequenz von 1%. Bei der bipolaren Störung waren dagegen sowohl zwei Polymorphismen (rs1167705 und rs580016), als auch ein Haplotyp (TTGTAG) signifikant mit der Erkrankung assoziiert. Aufgrund der kleineren Stichprobengröße ist es jedoch wichtig, diesen Befund nochmals zu replizieren, um falsch positive Befunde auszuschließen. Zusammenfassung: Sowohl SNPs als auch Haplotypen im DYNLL1 Gen zeigten Assoziationen mit Schizophrenie und der bipolaren Störung, was die These unterstützt, dass DYNLL1 ein relevantes Kandidatengen für beide Erkrankungen ist. Um die Bedeutung von DYNLL1 in der Pathophysiologie der SCZ und der bipolaren Störung weiter aufzuklären, müssen die assoziierten Varianten bezüglich möglicher Auswirkungen auf Genexpression, Proteinfunktion und physiologische Parametern hin weiter untersucht werden. / Summary: Background: Schizophrenia and bipolar disorder, two of the most devastating mental illnesses, have a substantial genetic background with an heritability of up 81%. The gene encoding DYNLL1 is located at 12q 22-24, which represents a major linkage hot spot for these disorders. DYNLL1, an 8 kD dynein light chain, is a multifunctional protein which inhibits all NOS isoenzymes, interacts with the NMDA protein complex and possibly with the NUDEL / DISC 1 proteins. Due to its effect on nitric oxide (NO) synthesis as well as its chromosomal localization, it is considered a promising candidate molecule in the pathogenesis of schizophrenia and bipolar disorder. Methods: Six single nucleotid polymorhisms (SNPs) in the DYNLL1 gene have been genotyped by primer extension and MALDI-TOF analysis in 264 patients suffering from chronic schizophrenia, 90 patients with bipolar disorder and 286 healthy controls. Subsequently, associations for single makers, as well as the corresponding haplotypes were tested for. Results: Single marker association analysis showed that one SNP (rs787828) and one haplotype (TTATAG) were linked to schizophrenia. However, this haplotype is rare with a frequency of only 1%. Two SNPs (rs12857 and rs580016) and one haplotype were associated with bipolar disorder, yet it has to be considered that this sub-sample is very small. Conclusions: Single markers as well as haplotypes in the DYNLL1 Gene were associated with schizophrenia and bipolar disorders, further underscoring the notion that DYNLL1 is a relevant candidate in the pathogenesis of these disorders. Given the preliminary nature of the findings, further studies however are clearly warranted to clarify its role in mental disease.

PAX 7 ist ein Gen mit, neben anderen Funktionen, ausgeprägter neuroentwicklungsgeschichtlicher Bedeutung. Schizophrenie wird heute als primär genetisch bedingte Neuroentwicklungstörung aufgefaßt (I.1.2, Abbildung 2). Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Assoziation zwischen den drei repetitiven Trinukleotidpolymorphismen vom (CCT)n Typ und ihren fünf korrespondierenden Genotypen in der regulatorischen Sequenz der PAX 7 Promotorregion, die bekannterweise die Expressionshöhe des PAX 7 Genproduktes beeinflussen und einer Prädisposition zur Entwicklung einer Schizophrenie oder einer Ihrer Subkategorien nach DSM-IV3 (paranoid, nicht-paranoid, schizoaffektiv) mittels eines Polymerasekettenreaktions-basierten Assays in Proben von 280 an Schizophrenie erkrankten Patienten und 229 Kontrollproben gesunder Blutspender untersucht. Weder auf der genotypischen noch auf der allelischen Ebene konnte eine statistisch signifikante Korrelation nachgewiesen werden. Die PAX 7 Promotor Polymorphismen stellen also keine nützlichen Biomarker einer schizophren Polymorphismen Prädisposition dar. Die Rolle dieser Polymorphismen in anderen PAX 7 abhängigen Mechanismen bedarf weiterer Aufklärung, während polygen orientierte „Komplettgenom“ Techniken (z.B. genexpression profiling) besser geeignet sein könnten um das multifaktorielle Netz der Schizophrenie-Entwicklung aufzuklären. / Pax 7 is a gene of , among other features, enormous neurodevelopmental importance. Schizophrenia is today considered to be a primarily genetic based neurodevelopmental disease (I.1.2, figure 2). In this thesis the association between the three repetitive trinucleotide polymorphisms of the (CCT)n type and their five existing genotypic expressions, known to affect expression levels of Pax 7, in the regulative sequence of the Pax 7 promotor and the predisposition towards development of schizophrenia or its subcategories according to DSM-IV3 (paranoid, not-paranoid, schizoaffective) was analyzed by means of an polymerase chain reaction based assay in the DNA of 280 pts. afflicted by this condition and 229 control samples from healthy blood donors. No statistical association was found neither on the genotypic nor the allelic level. Thus Pax 7 promotor polymorphisms are no usefull biomarkers of a predisposition towards a development of schizophrenic manifestations. The role this polymorphisms in other Pax 7 related mechanisms should be further elucidated, while polygenic oriented whole genome techniques (e.g. genexpression profiling) seem to be candidates to entangle the multifactorial web of schizophrenic predisposition.

Circa 1% der Weltbevölkerung ist an schizophrenen Psychosen erkrankt. Durch Störung kognitiver und exekutiver Funktionen bedürfen diese Patienten regelmäßiger Untersuchung und Betreuung, was nicht nur für den einzelnen Betroffenen, sondern auch sozioökonomisch bedeutsam ist. Die Einteilung der endogenen Psychosen nach Karl Leonhard stellt eine hoch differenzierte, nosologisch orientierte Krankheitsklassifikation dar, die sich durch eine exakte Darstellung der diagnostischen Kriterien und durch eine Vielzahl von präzise voneinander abgegrenzten Krankheitsbildern mit spezifischer Verlaufscharakteristik auszeichnet. Der in dieser Arbeit vertretene Ansatz geht davon aus, dass es sich bei den schizophrenen Psychosen nicht um eine einzelne Erkrankung, sondern um verschiedene Krankheitsentitäten handelt, die wiederum unterschiedlichen pathogenentischen Prinzipien unterliegen. Ziel war es darzustellen, dass sich die zykloiden Psychosen mit immer wiederkehrenden Manifestationen im Vergleich zu den unsystematischen Schizophrenien mit überwiegend hereditärer Genese und im Vergleich zu den monomorph und monophasisch ablaufenden systematischen Schizophrenien hinsichtlich der Immunparameter deutlich unterschieden. Methode: Um eine mögliche Immunpathogenese bestimmter Formen endogener Psychosen belegen zu können, wurden in einer retrospektiven Untersuchung 61 Patienten aus dem schizophrenen Formenkreis nach Karl Leonhard (32 zykloide Psychosen, 21 unsystematische und 12 systematische Schizophrenien) gegenübergestellt und hinsichtlich ausgewählter Immunparameter aus Serum und Liquor, klinischer Verlaufsparameter und soziodemographischer Variablen untersucht. Ergebnisse: Die Analyse immunologischer Parameter aus Serum und Liquor erbrachte keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Erkrankungsgruppen. Ebenso wurden bei der Verteilung auf beide Geschlechter, bei der Anzahl von Allergikern und bei der Anzahl der Patienten mit Gefäßrisikofaktoren keine signifikanten Unterschiede zwischen den Erkrankungsgruppen nach der Leonhard-Klassifikation ermittelt. Auch die Untersuchung peripherer Parameter und Serum- Liquorparametern bei Patienten mit Erstdiagnose ergab keine signifikanten Unterschiede. Im Rahmen einzelner klinischer Verlaufsparameter unterschieden sich jedoch die zykloiden Psychosen signifikant von den schizophrenen Psychosen. Konklusion: In einer Folgestudie könnte die Analyse speziellerer Immunparameter, wie beispielsweise Zytokine, wichtige Hinweise erbringen, um die zykloiden Psychosen auch auf paraklinischem Wege von chronisch schizophrenen Psychosen zu differenzieren und um neue, auf mögliche immunologische Prozesse abgestimmte Behandlungsalternativen prüfen zu können. / Approximately 1% of the world´s population is suffering from schizophrenic psychoses. By disturbance of cognitive and executive functions these patients need regular medical care which is significant not only for the single affected person, but also a socioeconomic factor. The Leonhard´s classification of endogenous psychoses states that schizophrenic psychoses are not one single disorder, but rather a variety of different entities of illness with different pathogenentic principles. Method: In a retrospective study there have been analysed selected immune parameters of serum and cerebrospinal fluid and clinical course of disease parameters of 61 patients according to the Leonhard´s classification (32 patients with cycloid psychoses, 21 with nonsystematic and 12 with systematic schizophrenia) to prove whether there is an immune pathogenesis of the different endogenous psychoses. Results: The analysis of these selected immunological parameters produced no significant differences between the single groups of psychoses according to the Leonhard´s classification. There have also been no significant differences in terms of the distribution in both genders, the number of allergy sufferers and the number of the patients with vascular risk factors. Furthermore the statistic analysis of peripheral blood parameters and parameters of the cerebrospinal fluid of those patients with first schizophrenic episode showed no significant differences. There have been significant differences between parameters of clinical course in patients with cycloid psychoses and patients with chronic schizophrenic psychoses. Conclusion: In a folow-up study important references could be found by analysing more specific immune parametres, as for example cytokines, to differentiate cycloid psychoses from chronic schizophrenic psychoses, thereby enabling new medical therapies based on immunological processes.

Das humane MLC1 (auch als KIAA0027 oder WKL1 benannt) ist ein 377 AS umfassendes Protein, welches vornehmlich in neuralen Geweben exprimiert wird. Aufgrund von Strukturanalysen und Homologievergleichen wurde eine Funktion als Ionenkanal mit acht Transmembrandomänen postuliert. Loss-of-function-Mutationen des MLC1-Gens lassen sich mit dem Auftreten der Megalenzephale Leukenzephalopathie mit subkortikalen Zysten korrelieren. Ferner konnte anhand einer Stammbaumanalyse gezeigt werden, dass die C1121A-Mutation in einer größeren Familie mit dem Auftreten der Periodischen Katatonie nach Leonhardt (PK) kosegregierte, wobei Folgeuntersuchungen zur Assoziation von MLC1-Mutationen und dem Auftreten der PK widersprüchliche Ergebnisse erbrachten. Zur weiteren Aufklärung der biologischen Funktion von MLC1 war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, in zwei experimentellen Ansätzen nähere Kenntnisse zum transkriptionellen Expressionsmuster von MLC1 in vivo zu gewinnen, und anschließend durch Herstellung eines polyklonalen Antikörpers gegen das humane MLC1 den Grundstein für weitergehende Untersuchungen zur funktionellen Bedeutung von MLC1 zu legen. Mittels In Situ-Hybridisierung humaner und muriner Gewebeschnitte aus Hippocampus und Cerebellum konnte gezeigt werden, dass die MLC1/Mlc1-Transkription in diesen Geweben vornehmlich in den Bergmann-Gliazellen der Purkinjezellschicht des Cerebellums sowie – in schwächerem Umfang – in verstreut liegenden und in der subgranulären Zone des Gyrus dentatus gehäuften Astrozyten des murinen Hippocampus nachweisbar war. Im zweiten Schritt der Analyse wurden humane post-mortem cDNA-Proben aus verschiedenen Gehirnregionen und zusätzlich einigen nicht-neuralen Geweben von zwei Menschen gewonnen, mittels quantitativer Real-time-PCR die Genexpression von MLC1 bestimmt und mithilfe des Expressionsniveaus von ausgewählten Housekeeping-Genen (GAPDH, L13a, β-Aktin, ARP und Cyclophilin) normalisiert. Es zeigte sich, dass in allen getesteten Hirnregionen eine deutliche MLC1-Expression festzustellen war, deren Maxima im Cerebellum und Frontalhirn und deren Minima im Putamen bzw. im nicht-neuralen Plexus chorioideus lagen. Zudem konnte eine nicht-neurale Expression auf sehr geringem Niveau für Lunge und Milz nachgewiesen werden. Zur Gewinnung eines polyklonalen Antikörpers gegen humanes MLC1 wurden mittels computergestützter Verfahren ein 117 AS langes Vakzinierungsprotein entworfen, welches immunogene Abschnitte des N-Terminus (61 AS) und C-Terminus (54 AS) enthielt. Die kodierende Sequenz wurde unter Verwendung des Impact-CN®-Expressionssystems in einen pTYB-Vektor kloniert, in ER2566-Zellen exprimiert, das Protein affinitätschromatographisch über Chitin-Säulen isoliert und aufgereinigt und mittels Bradford-Assay und SDS-Gelelektrophorese nachgewiesen. Leider konnte trotz vielfältiger Variation der Versuchsparameter kein eindeutiger Nachweis einer ausreichenden Expression des MLC1-Proteins in den ER2566-Zellen erbracht werden, die für die anschließende Vakzinierung von Kaninchen zur Gewinnung des polyklonalen Antiserums erforderlich gewesen wäre. Die Gründe hierfür sind unklar, denkbar sind beispielsweise eine suboptimale Codon-Frequenz, eine schlechte Proteinlöslichkeit, intrazelluläre mRNA-Degradation, proteolytische Abbauvorgänge oder eine Hemmung der Proteinbiosynthese durch die biologische Funktion des Proteins. Zusammenfassend konnten die im Rahmen dieser Arbeit erzielten Ergebnisse einen Beitrag zur Erweiterung des Wissens zur MLC1-Expression leisten. Dabei entsprachen die Befunde zur humanen MLC1-Expression weitgehend den diesbezüglichen Beobachtungen zur regionalen und zellulären Expressionsstärkenverteilung aus dem Mausmodell, welche eine funktionelle Bedeutung von MLC1 im Rahmen von neuralen Schrankenstrukturen nahelegten (vgl. Schmitt et al. 2003). Mittels der zwischenzeitlich von anderen Arbeitsgruppen (über andere experimentelle Verfahren) erzeugten Antikörper gegen MLC1 konnte gezeigt werden, dass funktionelles MLC1 vermutlich als zellmembranständiges Dimer vorliegt und seine biologische Funktion u.a. durch Interaktion mit dem DGC (=Dystrophin-assoziierten Glykoprotein-Komplex) in den Caveolae ausübt. Es bleibt eine Aufgabe für die Zukunft, die genauen molekularen Mechanismen dieser Prozesse und ihre mögliche therapeutische Beeinflussbarkeit zur Behandlung der MLC zu erforschen. Auch die Frage der potenziellen extraneuralen MLC1-Expression, für die in dieser Arbeit Hinweise gefunden wurden, mag ein interessanter Ansatzpunkt für zukünftige Forschungsarbeiten sein. / Studies on the expression of megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cysts 1 (MLC1/Mlc1) in human and murine tissues

Die Suche nach potentiellen Kandidatengenen für die Schizophrenie und die Bipolare Störung ist ein stark umforschtes Feld der modernen Psychiatrie. Das Fzd3-Gen findet sich auf dem Chromosom 8p21 und liegt auf einem Hotspot für Schizophrenien und bipolare Psychosen. Nach positiven, aber auch negativen Assoziationsanalysen für Einzelmarker und deren Haplotyp in asiatischen Populationen, untersuchten wir in einer Fall-Kontroll-Studie drei SNPs und deren Haplotyp bei 192 Patienten mit einer chronischen Schizophrenie, sowie bei 56 Patienten die an einer Bipolaren Störung litten. Als Vergleichsgruppe dienten 284 gesunde Blutspender. In vorliegender Studie ließen sich die Befunde der asiatischen Untersuchungen weder auf der Ebene der Einzelmarker, noch auf der Ebene der Haplotypen replizieren. / Polymorphisms in the human Fzd3 gene have been associated with schizophrenia and bipolar disease in several investigations in asian population. These findings could not be confirmed in following studies. After negative associations shown in a caucasian sample in the UK, we performed a case-control-study in a sample of 192 chronically ill schizophrenic and 56 bipolar subjects and 284 healthy controls in a German population. We tested 3 SNPs and their calculated haplotypes - we couldn't find any associations between Fzd3 and schizophrenia and bipolar disorder in our sample.

Hintergrund: Schizophrenie-Spektrumerkrankungen sind häufige, schwerwiegende psychische Erkrankungen, die ein hohes Leid bei Betroffenen und ihren Angehörigen verursachen. Trotz intensiver Bemühungen ist die Ätiopathogenese dieser Erkrankungen bislang nur unzureichend verstanden, die Behandlung bislang nur symptomatisch möglich, wenngleich eine Wechselwirkung zwischen genetischen und umweltbezogenen Faktoren als ursächlich erscheint. Vorherige Arbeiten an frisch gefrorenem Hippokampusgewebe konnten zeigen, dass die adulte Neurogenese in der Subgranularzellschicht des Hippokampus bei an Schizophrenie Erkrankten vermindert ist. Weiterhin gibt es Hinweise für eine Beteiligung des cholinergen Systems und von M1-Acetylcholinrezeptoren bei der Entstehung der psychotischen Symptomatik. Ebenfalls konnte bereits in der Vergangenheit ein Mausmodell generiert werden, das schizophrenieartiges Verhalten zeigt und bei dem der M1-Acetylcholinrezeptor ausgeschaltet ist. Material und Methoden: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde zunächst eine Färbung gegen das Ki-67 Antigen als Marker für proliferative Aktivität in lange Zeit gelagertem Formalin-fixiertem und paraffiniertem Hirngewebe etabliert. Anschließend wurde eine postmortale Fall-Kontroll-Studie in lange Zeit gelagertem, in Formalin fixiertem und paraffiniertem Hippokampusgewebe durchgeführt, bei der die Zahl proliferativ aktiver Zellen, die gegen Ki-67 anfärbbar waren, untersucht wurde. Hierbei wurden sowohl gegen Ki-67 anfärbbare Zellen in der Subgranularzellschicht, als auch im Hilus ausgewertet. Es standen Hippokampi von 18 schizophren Erkrankten sowie 37 Hippokampi gesunder Kontrollen, die aus zwei verschiedenen Hirnbanken rekrutiert werden mussten, zur Verfügung. Die statistische Analyse erfolgte mithilfe eines Kruskal-Wallis Tests sowie bei signifikanten Ergebnissen in diesem mit einem Mann-Whitney U Test. Des Weiteren wurde eine Färbung gegen das Ki-67 Antigen in frisch gefrorenen Gehirnen von männlichen Mäusen durchgeführt; hierbei wurden zwölf wildtypische Mäuse mit zwölf Mäusen mit einer Ausschaltung des M1-Acetylcholinrezeptors vergleichen, wobei letztere schizophrenieartiges Verhalten zeigen. Die Auswertung erfolgte mittels eines zweiseitigen t-Tests. Ergebnisse: Eine Färbung gegen Ki-67 in lange Zeit gelagertem, Formalin-fixiertem und in Paraffin eingebettetem Gewebe konnte etabliert werden. Bei Analyse der humanen Fall-Kontroll-Studie konnte ein Trend zu einer verminderten adulten Neurogenese in der hippokampalen Subgranularzone bei schizophrenen Pateinten gefunden werden. Ein signifikanter Unterschied konnte im Vergleich der Fälle und einer Subgruppe von Kontrollen gefunden werden, die jedoch aus einer anderen Hirnbank als die Fälle stammten. Keine Signifikanz konnte bei Vergleich der Fälle mit den Kontrollen aus der gleichen Hirnbank oder bei Vergleich der Ki-67 positiven Zellen in der Hilusregion gefunden werden. Im Mausmodell konnte im Sinne der Hypothese einer verminderten adulten Neurogenese in den M1-Rezeptor knockout-Tieren eine signifikante Reduktion Ki-67 positiver Zellen im Vergleich zu wildtypischen Tieren gezeigt werden, wenn Zellnester anstatt einzelner Zellen gezählt wurden. Diskussion: Es konnte ein Trend hin zu einer verminderten hippokampalen adulten Neurogenese in der Subgranularzellschicht bei an Schizophrenie Erkrankten aufgezeigt werden. Aufgrund der Heterogenität der Proben sind die Ergebnisse jedoch vorsichtig zu bewerten, da Unterschiede in der Vorbehandlung der Proben unter Umständen auch die Ergebnisse erklären könnten, sodass die Ausgangshypothese einer verminderten hippokampalen adulten Neurogenese nicht sicher widerlegt, aber auch nicht gestützt werden kann; weitere Forschung scheint hier notwendig zu sein. Im Mausmodell konnte eine verminderte hippokampale Neurogenese bei M1-Rezeptor knockout-Mäusen nachgewiesen werden. Dieser Effekt ließ sich nachweisen, wenn große Zellnester betrachtet wurden, was für eine Modulation der Aktivität der neurogenen Niche bei den M1-defizienten Tieren spricht. / Background: Schizophrenia and schizophrenia spectrum disorders are frequent, debilitating mental disorders affecting patients as well as their relatives. The pathogenesis of schizophrenia spectrum disorders remains elusive despite extensive research on this field. Today, treatment is still symptomatic-based, although an interaction between genetic and environmental factors seems likely. Previous studies on fresh-frozen hippocampal tissue demonstrated a decrease of adult neurogenesis in the subgranular zone in schizophrenic patients. Moreover, there is evidence for a role of the cholinergic system and the M1-acetylcholine receptor in psychosis: mice lacking the M1-receptor demonstrated schizophrenia-like behaviour in several tasks. Materials and Methods: An immunohistochemical staining in long-term stored, formalin-fixed and paraffin-embedded tissue against the Ki-67 antigen was established. Numbers of Ki-67 positive cells in the human hippocampus of schizophrenic patients (n = 18) compared to healthy controls (n = 37) were counted. Ki-67 positive cells were analyzed in the subgranular zone as well as in the hilar region. Controls were recruited from two brain banks. Statistical analysis was done with Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U test respectively. Moreover, numbers of Ki-67 positive cells in fresh-frozen hippocampus from knockout mice for the M1-receptor (n = 12) compared to wildtype mice (n = 12) were counted. Statistical analysis was done by student’s t-test. Results: A staining protocol against the Ki-67 antigen in long-time stored, formalin-fixed and paraffin-embedded tissue was established. There was a trend for decreased adult neurogenesis in the subgranular zone in schizophrenic patients. Cases and controls differed significantly in some subgroup analysis with cases and controls form different brain banks. There was no significant difference between cases and controls when comparing cases and controls form the same brain bank or in the analysis of Ki-67 positive cells in the hilar region. In the mouse-model there was a significant reduction of adult neurogenesis in mice deficient for the M1-receptor when cell-clusters were counted instead of single cells. Discussion: There was a trend for a decreased adult hippocampal neurogenesis in the subgranular zone in schizophrenic patients. Due to a heterogenous sample size, these data are difficult to interpret since differences in pre-treatment might contribute to the results. So, these data neither confirm nor refute the concept of decreased adult neurogenesis in patients with schizophrenia spectrum disorders. In a mousemodel deficient for the M1-receptor there was a decrement in adult neurogenesis in knockout-animals. This effect was detectable in large cell clusters, which might be a hint for modulating of the neurogenic niche in M1-deficient animals.