04. Ätiologie und Pathogenese I Flashcards
Genetisches Modell
Grundannahme:
Genetische Auffälligkeiten als Ursache für Störungen
Grundlagen:
Genotyp und Phänotyp
Gen x Umwelt Interaktion Verhaltensgenetik
Molekulare Genetik
Bewertung:
Problem der mangelnden Berücksichtigung von komplexen Phänomen (Gen x Gen Interaktion, Gen x Umwelt Interaktion)
Problem der mangelnden Güte der Studien (Stichprobengröße, Design)
Lösung der Probleme durch Kombination genetischer und neurobiologischer Methoden (Genetic Imaging & Animal Model)
Implikationen:
Genotyp-spezifische Behandlung von Störungen
Genexpression
Genotyp:
– Genetische Ausstattung eines Organismus (äußerlich unsichtbar)
– Gesamtheit der Gene / Erbbild eines Organismus
Phänotyp:
– Erscheinungsbild eines Organismus (äußerlich sichtbar; morphologisch, neuronal, physiologisch, behavioral)
– Beeinflussung durch Genotyp und Umwelt (Gen x Umwelt Interaktion)
– Variation der Einflüsse aufgrund von phäno- typischer Plastizität (Genotyp-Dominanz)
► Manifestation der genetischen Ausstattung im Erscheinungsbild (Gentranskription, Gentranslation)
► Störungen als Phänotypen: Störungen infolge abnormaler genetischer Prozesse
► Nachweis mittels verhaltens- und molekular-genetischer Studien
Gentranskription und Gentranslation
– Prozesse zur Steuerung der Manifestation der genetischen Ausstattung im Erscheinungsbild eines Organismus
Gene
– 46 Chromosomen (23 Chromosomenpaare)
– Pro Chromosom 100-1000 Gene
– Charakterisierung der Gene durch DNA1- Strang mit spezifischer Abfolge von Basen (Einzelnukleotide, Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin)
Genpolymorphismus
– Bezeichnung der spezifischen Abfolge von Basen als Einzelnukleotid-Polymorphismus oder SNP (Single Nucleotide Polymorphism)
Gentranskription
– Übertragung der in der DNA gespeicherten Informationen in RNA2
– Aktivierung von spezifischen DNA- Sequenzen (Promotoren) und Proteinen (Transkriptionsfaktoren) bei Bildung von Aminosäuren aus RNA
Gentranslation
– Bildung von Zellen und Organen aus Aminosäuren
– Festlegung der Struktur und Aktivität der Zellen und Organe durch Aminosäuren
► Festlegung der genetische Ausstattung (Genotyp)
Verhaltensgenetik
Ziel:
– Identifizierung genetischer Faktoren für Störungen
– Berücksichtigung umwelt-bezogener Faktoren für Störungen
► Identifizierung genetischer Faktoren im Sinne einer Prädisposition
(Risiko =/ Erblichkeit)
Methoden:
– Familien-Studien
– Adoptionsstudien
– Zwillingsstudien
Familien-Studien
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei Verwandten mit unterschiedlichem Anteil gemeinsamer Gene (Kondordanz)
Verwandte 1. Grades: 50%
Verwandte 2. Grades: 25 %
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Verwandten mit höherem Anteil gemeinsamer Gene
– Keine Berücksichtigung der Umwelt (geteilte Umwelt / nicht-geteilte Umwelt)
► Unklarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Zwillings-Studien
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei monozygoten und dizygoten Zwillingen (Konkordanz)
Monozygote Zwillinge. 100% Dizygote Zwillinge: 50%
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Zwillingen mit höherem Anteil gemeinsamer Gene
– Keine Berücksichtigung der Umwelt (geteilte Umwelt / nicht-geteilte Umwelt)
► Unklarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Adoptions-Studien I
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei Kindern psychisch kranker Eltern in Adoptivfamilien
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei adoptierten Kindern
– Berücksichtigung der Umwelt (geteilte Umwelt / nicht-geteilte Umwelt)
► Klarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Adoptions-Studien II
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei Kindern in Adoptivfamilien mit psychisch kranken Adoptiveltern
– Umweltbezogene Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei adoptierten Kindern
– Berücksichtigung der Umwelt (geteilte Umwelt / nicht-geteilte Umwelt)
► Klarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Kandidatengen-Assoziationsstudien I
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei Personen mit einem bestimmten Gen (SNP)
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Personen mit bestimmten Gen
– Keine Berücksichtigung von umweltbezogenen Einflüssen
► Unklarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Kandidatengen-Assoziationsstudien II
– Untersuchung des Vorliegens einer Störung bei Personen mit einem bestimmten Gen (SNP) und bestimmter Umwelt
– Genetische und umweltbedingte Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Personen mit bestimmten Gen und bestimmter Umwelt
► Klarheit bzgl. Genotyp und Umwelteinflüsse
Genomweite Assoziationsstudien I
– Vergleich der Gensequenz von Personen mit und ohne Störung
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung bestimmter Gensequenzen bei Personen mit Störung
– Keine Berücksichtigung von umweltbezogenen Prädispositionen
► Unklarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Genomweite Assoziationsstudien II
– Vergleich der Gensequenz von Personen mit und ohne Störung und bestimmter Umwelt
– Genetische und umweltbedingte Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Personen mit bestimmten Gensequenz und bestimmter Umwelt
– Berücksichtigung von umweltbezogenen Prädispositionen
► Klarheit bzgl. Genotyp und Umwelteinflüsse
Copy Number Variations (CNV) Studien I
– Vergleich der Genstruktur von Personen mit und ohne Störung
– Genetische Prädisposition für Störung bei Häufung bestimmter Genstrukturen bei Personen mit Störung
– Keine Berücksichtigung von umweltbezogenen Prädispositionen
► Unklarheit bzgl. Umwelteinflüsse
Copy Number Variations (CNV) Studien II
– Vergleich der Genstruktur von Personen mit und ohne Störung und bestimmter Umwelten
– Genetische und umweltbedingte Prädisposition für Störung bei Häufung der Störung bei Personen mit bestimmten Genstruktur und bestimmter Umwelt
– Berücksichtigung von umweltbezogenen Prädispositionen
► Klarheit bzgl. Genotyp und Umwelteinflüsse
Neurobiologisches Modell
Grundannahme:
Neuronale, autonome und/oder endokrine Auffälligkeiten als Ursache für Störungen
Grundlagen
Zentrales Nervensystem (ZNS)
– Neurone und Neurotransmitter
– Neuronale Strukturen und Neuronale Funktionen Autonomes Nervensystem (ANS)
– Autonome Strukturen und Autonome Funktionen Endokrines System (ENS)
– Drüsen und Hormone
– Endokrine Strukturen und Endokrine Funktionen
Bewertung
Problem der mangelnden Berücksichtigung von komplexen Phänomen (Interaktion von neuronalen, autonomen und endokrinen Prozessen, Kausalität)
Problem der mangelnden Identifikation von Biomarkern/Tests Lösung der Probleme durch multimodale Studien
Implikationen
Neurobiologische Behandlung von Störungen
Nervensysteme
Neuronales Nervensystem (ZNS)
– Steuerung des Organismus über neuronale Informationsverarbeitung
Peripheres Nervensystem (PNS)
– Verbindung des Organismus mit Umwelt über somatosensorische und motorische Informationsverarbeitung (SNS)
– Verbindung des Organismus mit Organen über autonome Informationsverarbeitung (ANS)
Neuronales Nervensystem (ZNS)
– Steuerung des Organismus über neuronale Informationsverarbeitung
Autonomes Nervensystem (ANS)
– Verbindung des Organismus mit Organen über autonome Informationsverarbeitung
Endokrines Nervensystem (ENS)
– Verbindung des Organismus mit Drüsen über endokrine Informationsverarbeitung
► Fokus auf ZNS, ANS (PS/SP)5 und ENS (HHA)6
Neuron und Neurotransmitter
Neuron
– Zellen des zentralen Nervensystems
– Aufnahme und Weiterleitung von Informationen im Nervensystem
– Hemmung und Erregung von Prozessen im Nervensystem
Neurotransmitter
– Chemische Substanzen zur Übertragung von Informationen zwischen Neuronen
– Unterscheidung von hemmenden und erregenden Neurotransmittern
► Steuerung von neuronalen Prozessen
Neuron (Aufbau, Funktion)
Aufbau: – Peripheres: Informationsaufnahme – Soma: Informationsverarbeitung – Axone: Informationsweiterleitung – Endköpfe: Informationsabgabe
Funktion:
– Chemische Informationsaufnahme über Neurotransmitter
– Elektrische Informationsweiterleitung über Ruhe- und Aktionspotentiale
– Chemische Informationsabgabe über Neurotransmitter (Prozess-Steuerung)
Neurotransmitter (Aufbau, Funktion)
Aufbau
– Unterschiedliche Substanzklassen
– Unterschiedliche Bildungs- und Wirkorte3
– Unterschiedliche zu steuernde Prozesse
Funktion
– Chemische Informationsvermittlung zwischen Neuronen mit hemmender oder erregender Wirkung auf Prozess- Steuerung
NT Unterteilung in:
- Aminosäuren (Glutamat, GABA)
- Amine (Acetylcholin)
- Monoamine (Serotonin, Dopamin, Noradrenalin)
- Peptide (Oxytocin, Endorphine, etc.)
Typ: Glutamat (Glu)
Klasse: Aminosäure (GABA-Antagonist, GABA-Precursor)
Wirkung: Erregung
Prozesse: ZNS: alle Hirnfunktionen, Wahrnehmung, Lernen, Gedächtnis, Motorik
System: Diffus
Typ: Gamma- Amino- buttersäure (GABA)
Klasse: Aminosäure (Glu-Antagonist)
Wirkung: Hemmung
Prozesse: ZNS: alle Hirnfunktionen, Gedächtnis, Beruhigung (Unruhe, Angst)
System: Diffus
Typ: Acetylcholin (ACh)
Klasse: Amine
Wirkung: v.a. Erregung
Prozesse: ZNS: Wachzustand, Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis,
ANS/SP&PS: Homöostase, Muskulatur, Organe
System: ACh-System
Typ: Serotonin (5-HT)
Klasse: Monoamine
Wirkung: Erregung Hemmung
Prozesse: ZNS: alle Hirnfunktionen, Wachzustand, Schlaft, Appetit, Schmerz, Sexualität, Temperatur, Wahrnehmung, Emotion (Depressivität, Agressivität), Belohnung
ANS: Blutdruck
System: 5-HT System
Typ: Dopamine (DA)
Klasse: Monoamine (NAd-Precursor, Ad-Precursor)
Wirkung: v.a. Hemmung
Prozesse: ZNS: Wachzustand, Sexualität, Motorik, Exekutive Kontrolle, Arbeitsgedächtnis, Motivation, Emotion (Erregung), Belohnung
ANS: Blutfluss, Organe
System: DA-System
Typ: Nor- adrenalin (NAd)
Klasse: Monoamine (Ad-Precursor)
Wirkung: Erregung Hemmung
Prozesse: ZNS: Wachzustand, Aufmerksamkeit, Exekutive Kontrolle, Arbeitsgedächtnis, Gedächtnis, Motivation, Emotion (Angst)
ANS/SP: Stress, Homöostase
System: NAd-System
Typ: Adrenalin (Ad)
Klasse: Monoamine
Wirkung: Erregung Hemmung
Prozesse: Hemmung
ZNS: Wachzustand, Aufmerksamkeit, Motivation, Emotion
ANS: Stress
System: Diffus
Typ: Oxytocin
Klasse: Peptide
Wirkung: Erregung Hemmung
Prozesse: ZNS: Sexualität, Reproduktion, Bindung, Sozialverhalten
ANS: Blutdruck
System: OXT-System
Neurotransmitter: Störungsrelevant
Aminosäuren:
GABA -> Angst
Monoamine:
Serotonin, Dopamin -> Depression, Manie, Zwang, Schizophrenie
Noradrenalin -> Angst, Stress, Depression
Peptide:
Oxytocin -> Soziale Dysfunktion
Neurotransmission
Ablauf: Störungen
Übertragung
– Verringerte oder erhöhte Aufbau- Enzymaktivität
– Verringerte oder erhöhte postsynaptische Rezeptoren
► Neurotransmitter-Dysbalance
Wiederaufnahme
– Verringerte oder erhöhte Abbau- Enzymaktivität
– Verringerte oder erhöhte präsynaptische (Auto-)Rezeptoren
► Neurotransmitter-Dysbalance
Neurotransmission
Ablauf
– Neurotransmitter zur Übertragung von Information vom präsynaptischen (Sender) zum postsynaptischen Neuron (Empfänger)
– Erregende bzw. hemmende Neurotransmitter zur Erregung oder Hemmung des postsynaptischen Neurons (Schlüssel-Schloss-Prinzip: Transmitter- Rezeptor)
Funktion
– Steuerung von neuronalen Prozessen
► Störungen infolge abnormaler4 Neurotransmission ► Nachweis mittels Neurotransmitter-Forschung
Neuronale Strukturen/Funktionen: Gehirn
Aufbau
– Gehirn mit grauer (Nervenzellen) und weißer Substanz (Faserverbindungen)
– Lokalisation unterschiedlicher Strukturen mit unterschiedlichen Funktionen in bestimmten Bereichen (Großhirn, Mittelhirn, Zwischenhirn, Rautenhirn)
Funktion
– Steuerung von neuronal vermittelten Prozessen in bestimmten Strukturen mit bestimmten Funktionen
► Störungen aufgrund von abnormalen neuronalen Strukturen und Funktionen
► Nachweis mit Bildgebungsstudien
Aufbau Gehirn Bereiche
Großhirn (Telencephalon):
Cerebraler Kortex und limbisches System Basal Ganglien
Zwischenhirn (Diencephalon):
Thalamus Hypothalamus / Hypophyse
Mittelhirn (Mesencephalon):
Tectum
Tegmentum
Rautenhirn: Hinterhirn (Metencephalon):
Pons
Cerebrellum
Rautenhirn: Nachhirn (Myelencephalon):
Medulla Oblongata
Neuronale Strukturen/Funktionen: Großhirn
Frontallappen – Präfrontaler und motorischer Kortex – Kontrolle emotionaler, kognitiver, motorisch- er und autonomer Prozesse – Denken, Planen, Regulieren – Sprache
Parietallappen – Parietaler und somatosensorischer Kortex – Sinneswahrnehmung – Orientierung – Sprache (Broca Areal)
Temporallappen – Temporaler und auditorischer Kortex – Visuelle Wahrnehmung – Soziale Wahrnehmung – Sprache (Wernicke Areal)
Okzipitallappen
– Okzipitaler und visueller Kortex
– Visuelle Wahrnehmung
Corpus Callosum
– Informationsvermittlung
– Großhirn-Hemisphären-Verbindung
Basal Ganglien
– Pallidum, Putamen, Nucleus Caudatus – Motorik
Limbisches System
– Amygdala, Hippocampus, Fornix, Septum, anteriores Cingulum, Mammilarkörper
– Emotion und Motivation
– Aufmerksamkeit
– Gedächtnis
– Autonome und endokrine Steuerung (Hypothalamus)
Neuronale Strukturen/Funktionen: Zwischenhirn
Thalamus
– Informationsvermittlung
– Sensorische Wahrnehmung/Bewusstsein (Filterung, Weiterleitung)
Hypothalamus
– Kontrolle autonomer Prozesse (Schlaf, Sexualität, Hunger/Durst, Temperatur, Kreislauf): Homöostase
– Kontrolle endokriner Prozesse (Hypothalamus-Hypophysen-System)
Neuronale Strukturen/Funktionen: Zwischenhirn
Tegmentum
– Hirnnerven III-IV
– Dopamin Produktion (Substania Nigra, Ventrale Tegementale Areal)
– Motorik (Substania Nigra)
Tectum
– Visuelle Wahrnehmung (Colliculus Superiores)
– Auditive Wahrnehmung (Colliculus Inferiores)
Mesolimibisches System
– Verbindung zwischen Mittelhirn und Limbisches System
– Belohnung und Motivation
Neuronale Strukturen/Funktionen: Hinterhirn
Cerebrellum (Kleinhirn) – Motorik
– Sensomotorik
– Kognition
Pons – Informationsvermittlung – Kleinhirn-Hemisphären-Verbindung – Motorik – Hirnnerven V-VIII – Acetylcholin-Produktion – Noradrenalin-Produktion (Locus Coeruleus)
Neuronale Strukturen/Funktionen: Nachhirn
Medulla Oblongata
– Hirnerven IV-XII
– Autonome Prozesse – Reflexe
Autonome Strukturen/Funktionen: ANS
Aufbau
– Parasympathikus: Acetylcholin zur Steuerung von Organen (v.a. Hemmung)
– Sympathikus: Acetylcholin und Noradrenalin zur Steuerung von Organen (v.a. Erregung)
Funktion
– Steuerung von autonom vermittelten Prozessen in bestimmten Organen mit bestimmten Funktionen (Homöostase)
► Störungen infolge abnormaler autonomer Prozesse
► Nachweis mittels physiologischer Studien
Sympathikus
Leistung (Erregung)
Stress – Erhöhung von Herzschlag – Erhöhung von Puls und Blutdruck – Erhöhung von Atmung – Erweiterung von Pupille – Erweiterung von Bronchien – Verringerung von Magen-Darm-Tätigkeit – Erhöhung von Schweißproduktion
► Vorbereitung auf Kampf-Flucht
► Störungs-relevante Veränderungen (Angst, Stress, Somatisierung)
Parasympathikus
Erholung (Hemmung)
Entspannung – Verringerung von Puls und Blutdruck – Verringerung von Herzschlag – Verringerung von Atmung – Verengung von Pupille – Verengung von Bronchien – Erhöhung von Magen-Darm-Tätigkeit
► Vorbereitung auf Ruhe-Erholung
Drüsen und Hormone
Drüsen
– Bildung von Hormone in Drüsen im peripheren7 oder zentralen7 Nervensystem
– Transport der Hormone zu Organen im peripheren7 oder zentralen7 Nervensystem
Hormone
– Chemische Substanzen zur Übertragung von Informationen
► Steuerung von somatosensorischen, autonomen und neuronalen Prozessen
Hormone
Aufbau
– Unterschiedliche Substanzklassen
– Unterschiedliche Bildungs- und Wirkorte3
– Unterschiedliche zu steuernde Prozesse
Funktion
– Chemische Informationsvermittlung zwischen wischen Organen
Hormonklasse
Protein- oder Peptid-Hormone:
-Hypothalamus Releasing-Hormone (CRH, GnRH), Oxytocin (OT)
-Hypophyse
Adrenokortikopes Hormon (ACTH), Follikelst. (FH), Luteinisierendes Hormon (LH)
Amin- Hormone:
-Nebennierenmark Noradrenalin8 (NAd), Adrenalin8 (Ad)
Steroid- Hormone:
-Nebennierenrinde
Kortisol (COR), Dehyroephiandrosteron (DHEA)
-Hoden/Eierstöcke/Uterus Testosteron (T), Östradiol (E2), Progesteron (P4)
8Noradrenalin/Adrenalin-Freisetzung als Hormon über Sympathikus-Aktivierung
Hormontransmission
Ablauf
– Hormone bzw. Neurohormone zur Übertragung von Information im peripheren und zentralen Nerven- system (Schlüssel-Schloss-Prinzip: Hormon-Rezeptor)
Funktion
– Steuerung von peripheren und neuronalen Prozessen
► Störungen infolge abnormaler4 Hormontransmission
► Nachweis mittels endokriner Studien
Hormonachsen
Hypothalamus-Hypophyse- Nebennierenrinde:
-CRH → ACTH → COR
Hypothalamus-Hypophyse- Gonaden:
1. GnRH → FSH→ E2
2. GnRH → LH → P4
GnRH → LH → T
Nebennierenmark:
-S → NAd7, S → Ad7
Hypothalamus-Hypophyse- Nebennierenrinde
Typ: Kortikopin-Releasing- Hormon (GnRH)
Klasse: Releasing-Hormon (Adrenokortikopin)
Bildung: Hypothalamus
Wirkung: Hypophyse: Adrenokortikopin- Produktion (ACTH)
Typ: Adrenokortikopin (ACTH)
Klasse: Releasing-Hormon (Glucocorticoide)
Bildung: Hypophyse
Wirkung: Nebennierenrinde: Kortisol- Produktion, Kortison- Produktion
Typ: Kortisol (COR)
Klasse: Glucocorticoide
Bildung: Nebennieren- rinde
Wirkung: Stress, Energie, Immun- supression
Typ: Kortison (CORT)
Klasse: Glucocorticoide
Bildung: Nebennieren- rinde
Wirkung: Stress, Energie, Immun- supression
Hypothalamus-Hypophyse- Gonaden:
Typ: Gonadotropin- Releasing-Hormon (GnRH)
Klasse: Releasing-Hormon (Gonadotropine)
Bildung: Hypothalamus
Wirkung: Hypophyse: Gonadotropin- Produktion (LH, FSH)
Typ: Follikelstimulierendes Hormon (FSH)
Klasse: Gonadotropine
Bildung: Hypophyse
Wirkung: Gonaden: Östrogen- Produktion, Reproduktion
Typ: Luteinisierendes Hormon (LH)
Klasse: Gonadotropine
Bildung: Hypophyse
Wirkung: Gonaden: Testosteron- Produktion, Reproduktion
Typ: Östrogen (E2)
Klasse: Gonadotropine
Bildung: Gonaden
Wirkung: Reproduktion
Typ: Progesteron (P4)
Klasse: Gonadotropine
Bildung: Gonaden
Wirkung: Reproduktion
Typ: Testosteron (T)
Klasse: Gonadotropine
Bildung: Gonaden
Wirkung: Reproduktion
Nebennierenmark:
Typ: Noradrenalin (NAd)
Klasse: Katecholamin
Bildung: Nebennierenmark
Wirkung: Stress, Energie
Typ: Adrenalin (Ad)
Klasse: Katecholamin
Bildung: Nebennierenmark
Wirkung: Stress, Energie
Typ: Noradrenalin (NAd)
Klasse: Katecholamin
Bildung: Locus Coeruleus
Wirkung: Stress, Energie
Typ: Adrenalin (Ad)
Klasse: Katecholamin
Bildung: Locus Coeruleus
Wirkung: Stress, Energie
Endokrine Strukturen/Funktionen: Störungsrelevant
Hypothalamus-Hypophyse- Nebennierenrinde:
- CRH → ACTH → COR
- > Stress, Angst
Hypothalamus-Hypophyse- Gonaden: 1. GnRH → FSH→ E2 -> Reproduktion, Angst 2. GnRH → LH → P4 GnRH → LH → T -> Reproduktion, Aggressivitä
Nebennierenmark:
- S → NAd7, S → Ad7
- > Stress, Angst, Depressivität
