Psychologie
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Studien zeigen, dass sowohl die genetische Prädisposition als auch Umweltfaktoren zu häufigen Erkrankungen - wie Schmerzerkrankungen oder psychiatrischen Störungen - beitragen. Molekulargenetische Studien legen nahe, dass ein Teil der Erblichkeit in häufigen genetischen Varianten zu finden ist. Die Untersuchung des Zusammenwirkens dieser Faktoren kann das Verständnis der Ätiologie dieser Erkrankungen erweitern, und neue Präventions- und Behandlungsansätze hervorbringen. In der vorliegenden Arbeit werden vier Studien präsentiert, in denen Umwelt- und genetische Risikofaktoren für psychische Erkrankungen und Schmerz untersucht wurden: In der ersten Studie (Kapitel II) wurden mögliche Wirkmechanismen von etablierten Risikofaktoren für psychiatrische Störungen " das Aufwachsen und Leben in städtischer Umgebung " mit bildgebenden Verfahren untersucht. Einen möglichen Mechanismus stellt der erhöhte soziale Stress in städtischer Umgebung dar. In dieser Studie unterliefen zwei Stichproben von gesunden Probanden zwei verschiedene soziale Stressparadigmen für die Anwendung im fMRT, wovon eines im Rahmen dieser Doktorarbeit entwickelt wurde (ScanSTRESS). Hierbei zeigte sich eine erhöhte Amygdalaaktivität bei Probanden, welche aktuell in der Stadt lebten, während die Aktivität des perigenualen anterioren Cingulums mit dem Aufwachsen in der Stadt assoziiert war. Diese Befunde legen nahe, dass die akute Stressverarbeitung durch Umweltfaktoren in sensiblen Phasen der Entwicklung des Nervensystems beeinflusst wird. In der zweiten Studie (Kapitel III), wurde die Modulierung des Einflusses der städtischen Umwelt auf die Stressverarbeitung durch eine Einzelnukleotid-Polymorphismus (SNP; rs324981) im Gen, welches für den Neuropeptid S (NPS) Rezeptor kodiert (NPSR1), untersucht. In einer Stichprobe, welche das ScanSTRESS-Paradigma absolvierte, konnte gezeigt werden, dass rs324981 " in Interaktion mit städtischem Aufwachsen " die Aktivität der rechten Amygdala beeinflusste. Diese Resultate legen nahe, dass das NPS-System in der menschlichen Stressreaktion involviert ist, und diese in Interaktion mit Umweltfaktoren beeinflusst. In der dritten Studie (Kapitel IV), wurde der Effekt der genetischen Variation von NPSR1 auf die zentralnervöse und endokrine Stressverarbeitung weitergehend untersucht. Da sowohl die Stressregulation, als auch psychiatrische Störungen stark geschlechtsspezifische Ausprägungen aufweisen, wurde die Interaktion von genetischer Variation in NPSR1 mit dem Geschlecht berücksichtigt. Hierfür wurde eine Stichprobe von 277 Probanden mit dem Trierer Sozialen Stresstest (TSST) und eine Stichprobe von 65 Probanden mit dem ScanSTRESS-Paradigma untersucht. Die Analyse zeigte die geschlechtsspezifische Assoziation einer Allel-Kombination (Haplotyp) von drei funktionalen SNPs (rs2530547, rs324981 und rs727162) mit der Cortisolantwort auf den TSST, und einen geschlechtsspezifischen Effekt von rs324981 auf die zentralnervösen Aktivierungsmuster. Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Geschlecht die Effekte von genetischer Variation im NPS-System auf die Stressregulation moduliert. In der vierten Studie (Kapitel V), wurde der Einfluss der genetischen Prädisposition und Umweltfaktoren auf chronischen Schmerz nach einer Amputation untersucht. Hierfür wurde eine Studie an 122 Individuen durchgeführt, bei welchen zwei Gliedmaßen amputiert wurden. Das Auftreten und die Intensität von sowohl Phantom- als auch Stumpfschmerzen zeigten einen starken Zusammenhang mit der Ausprägung des selben Schmerztyps zwischen den beiden amputierten Körpergliedern, es waren aber nur moderate Zusammenhänge zwischen den beiden Schmerzarten zu beobachten. Dieses Ergebnis legt den Einfluss von sowohl spezifischen, als auch gemeinsamen (potentiell genetischen) Risikofaktoren für beide Schmerztypen nahe.
The role of cortisol and cortisol dynamics in patients after aneurysmal subarachnoid hemorrhage
(2011)
Spontaneous aneurysmal subarachnoid hemorrhage (SAH) is a form of stroke which constitutes a severe trauma to the brain and often leads to serious long-term medical and psychosocial sequels which persist for years after the acute event. Recently, adrenocorticotrophic hormone deficiency has been identified as one possible consequence of the bleeding and is assumed to occur in around 20% of all survivors. Additionally, a number of studies report a high prevalence of post-SAH symptoms such as lack of initiative, fatigue, loss of concentration, impaired quality of life and psychiatric symptoms such as depression. The overlap of these symptoms and those of patients with untreated partial or complete hypopituitarism lead to the suggestion that neuroendocrine dysregulations may contribute to the psychosocial sequels of SAH. Therefore, one of the aims of this work is to gain insights into the role of neuroendocrine dysfunction on quality of life and the prevalence of psychiatric sequels in SAH-patients. Additionally, as data on cortisol dynamics after SAH are scarce, diurnal cortisol profiles are investigated in patients in the acute and chronic phase, as well as the cortisol awakening response and feedback sensitivity in the chronic phase after SAH. As a result, it can be shown that some SAH patients exhibit lower serum cortisol levels but at the same time a higher cortisol awakening response in saliva than healthy controls. Also, patients in the chronic phase after SAH do have a stable diurnal cortisol rhythm while there are disturbances in around 50% of all patients in the acute phase, leading to the conclusion that a single baseline measurement of cortisol is of no substantial use for diagnosing cortisol dysregulations in the acute phase after SAH. It is assumed that in SAH patients endocrine changes occur over time and that a combination of adrenal exhaustion and a subsequent downregulation of corticosteroid binding globulin may be the most probable causes for the dissociation of serum cortisol concentrations and salivary cortisol profiles in the investigated SAH patients. These changes may be an emergency response after SAH and, as elevated free cortisol levels are connected to a better psychosocial outcome in patients in the chronic phase after SAH, this reaction may even be adaptive.
There is a lot of evidence for the impact of acute glucocorticoid treatment on hippocampus-dependent explicit learning and memory (memory for facts and events). But there have been few studies, investigating the effect of glucocorticoids on implicit learning and memory. We conducted three studies with different methodology to investigate the effect of glucocorticoids on different forms of implicit learning. In Study 1, we investigated the effect of cortisol depletion on short-term habituation in 49 healthy subjects. 25 participants received oral metyrapone (1500 mg) to suppress endogenous cortisol production, while 24 controls received oral placebo. Eye blink electromyogram (EMG) responses to 105 dB acoustic startle stimuli were assessed. Effective endogenous cortisol suppression had no effect on short-term habituation of the startle reflex, but startle eye blink responses were significantly increased in the metyrapone group. The latter findings are in line with previous human studies, which have shown that excess cortisol, sufficient to fully occupy central nervous system (CNS) corticosteroid receptors, may reduce startle eye blink. This effect may be mediated by CNS mechanisms controlling cortisol feedback. In Study 2, we investigated delay or trace eyeblink conditioning in a patient group with a relative hypocortisolism (30 patients with fibromyaligia syndrome/FMS) compared to 20 healthy control subjects. Conditioned eyeblink response probability was assessed by EMG. Morning cortisol levels, ratings of depression, anxiety and psychosomatic complaints as well as general symptomatology and psychological distress were assessed. As compared to healthy controls FMS patients showed lower morning cortisol levels, and trace eyeblink conditioning was facilitated whereas delay eyeblink conditioning was reduced. Cortisol measures correlate significantly only with trace eyeblink conditioning. Our results are in line with studies of pharmacologically induced hyper- and hypocortisolism, which affected trace eyeblink conditioning. We suggest that endocrine mechanisms affecting hippocampus-mediated forms of associative learning may play a role in the generation of symptoms in these patients.rnIn Study 3, we investigated the effect of excess cortisol on implicit sequence learning in healthy subjects. Oral cortisol (30 mg) was given to 29 participants, whereas 31 control subjects received placebo. All volunteers performed a 5-choice serial reaction time task (SRTT). The reaction speed of every button-press was determined and difference-scores were calculated as a proof of learning. Compared to the control group, we found a delayed learning in the cortisol group at the very beginning of the task. This study is the first human investigation, indicating impaired implicit memory function after exogenous administration of the stress hormone cortisol. Our findings support a previous neuroimaging study, which suggested that the medial temporal lobe (including the hippocampus) is also active in implicit sequence learning, but our results may also depend on the engagement of other brain structures.
During pregnancy every eighth woman is treated with glucocorticoids. Glucocorticoids inhibit cell division but are assumed to accelerate the differentiation of cells. In this review animal models for the development of the human fetal and neonatal hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis are investigated. It is possible to show that during pregnancy in humans, as in most of the here-investigated animal models, a stress hyporesponsive period (SHRP) is present. In this period, the fetus is facing reduced glucocorticoid concentrations, by low or absent fetal glucocorticoid synthesis and by reduced exposure to maternal glucocorticoids. During that phase, sensitive maturational processes in the brain are assumed, which could be inhibited by high glucocorticoid concentrations. In the SHRP, species-specific maximal brain growth spurt and neurogenesis of the somatosensory cortex take place. The latter is critical for the development of social and communication skills and the secure attachment of mother and child. Glucocorticoid treatment during pregnancy needs to be further investigated especially during this vulnerable SHRP. The hypothalamus and the pituitary stimulate the adrenal glucocorticoid production. On the other hand, glucocorticoids can inhibit the synthesis of corticotropin-releasing hormone (CRH) in the hypothalamus and of adrenocorticotropic hormone (ACTH) in the pituitary. Alterations in this negative feedback are assumed among others in the development of fibromyalgia, diabetes and factors of the metabolic syndrome. In this work it is shown that the fetal cortisol surge at the end of gestation is at least partially due to reduced glucocorticoid negative feedback. It is also assumed that androgens are involved in the control of fetal glucocorticoid synthesis. Glucocorticoids seem to prevent masculinization of the female fetus by androgens during the sexual gonadal development. In this work a negative interaction of glucocorticoids and androgens is detectable.
Fibromyalgia is a disorder of unknown etiology characterized by widespread, chronic musculoskeletal pain of at least three month duration and pressure hyperalgesia at specific tender points on clinical examination. The disorder is accompanied by a multitude of additional symptoms such as fatigue, sleep disturbances, morning stiffness, depression, and anxiety. In terms of biological disturbances, low cortisol concentrations have been repeatedly observed in blood and urine samples of fibromyalgia patients, both under basal and stress-induced conditions. The aim of this dissertation was to investigate the presence of low cortisol concentrations (hypocortisolism) and potential accompanying alterations on sympathetic and immunological levels in female fibromyalgia patients. Beside the expected hypocortisolism, a higher norepinephrine secretion and lower natural killer cell levels were found in the patient group compared to a control group consisting of healthy, age-matched women. In addition, an increased activity of some pro-inflammatory markers was observed thus leading to alterations in the balance of pro-/anti-inflammatory activity. The results underline the relevance of simultaneous investigations of interacting bodily systems for a better understanding of underlying biological mechanisms in stress-related disorders.
Benzodiazepine und Neuroleptika werden in der klinischen Praxis effektiv in der Behandlung verschiedener Angststörungen eingesetzt. Trotz ihrer weiten Verbreitung wurden ihre Effekte auf die physiologische Komponente (v. a. die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden Achse (HHNA) und das sympatho-adrenomedulläre System (SAM)) der Stress- und Angstreaktion bisher allerdings wenig gut untersucht. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es deshalb, die Effekte zweier prominenter anxiolytischer Substanzen, Alprazolam (Benzodiazepin) und Flupentixol (Neuroleptikum), auf die Aktivierung der HHNA und des SAM durch einen reinen psychogenen Stressor, den Trier Sozial Stress Test (TSST), zu untersuchen. Studienteilnehmer waren 69 junge, gesunde Männer, die eine bzw. drei Stunden vor dem TSST entweder 1mg Alprazolam, 0.5mg Flupentixol oder ein entsprechendes Placebo-Präparat oral einnahmen. Vor und nach dem TSST wurden verschiedene Blut- und Speichelproben zur Bestimmung von ACTH, Cortisol, Noradrenalin, Adrenalin, Prolaktin und Wachstumshormon entnommen, zudem wurden Herzfrequenz, Blutdruck und Körpertemperatur erfasst. Über Fragebögen bewerteten die Probanden ihr aktuelles psychisches Wohlbefinden. Nach der Einnahme von Alprazolam war eine deutlich verminderte Aktivierung der HHNA in Reaktion auf den TSST zu beobachten, während Parameter des SAM unbeeinflusst blieben. Auf den entsprechenden Fragebogenskalen schätzten sich die Probanden nach Alprazolam- im Vergleich zur Placebo-Einnahme deutlich müder ein, zudem zeigten sich stimmungsstabilisierende Eigenschaften von Alprazolam, da Probanden nach Alprazolam-Einnahme eine geringere Beeinträchtigung der guten Stimmung durch den TSST erlebten. Nach der Einnahme von Flupentixol vor dem TSST unterschieden sich die Probanden in keinem der erhobenen Parameter signifikant von der Placebo-Kontrollgruppe, lediglich die Blutkonzentrationen der Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin waren signifikant erhöht. Diese Daten verdeutlichen rasch einsetzende und auf die verschiedenen Komponenten der Stressreaktion differentiell wirkende Effekte von Alprazolam, während Effekte von Flupentixol auf die physiologischen Komponenten der Stressreaktion möglicherweise erst nach längerer Einnahme zu beobachten sind.
In jüngerer Zeit wurde in der neuroendokrinologischen Forschung das Phänomen eines Hypocortisolismus bei verschiedenen Störungen, die mit Stress assoziiert sind, beschrieben. Insbesondere bei der Posttraumatischen Belastungsstörung (PTSD) wurde eine verringerte adrenale Aktivität berichtet. Aber auch bei Patienten mit verschiedenen körperlichen Beschwerden wurden ähnliche neuroendokrine Veränderungen gefunden. Dazu zählen unter anderem das Fibromyalgiesyndrom (FMS) und chronische Unterbauchbeschwerden (CUBB). Die Mechanismen, welche dem Hypocortisolismus zugrunde liegen, sind bislang sowohl für die PTSD als auch für stressabhängige körperliche Beschwerden nicht abschließend geklärt. Weiterhin besteht Unklarheit darüber, inwieweit eine Vergleichbarkeit dieser Mechanismen zwischen den verschiedenen Störungsbildern besteht. Die Entstehung und Aufrechterhaltung dieser Erkrankungen scheinen somit ein sehr komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren darzustellen. Andererseits weisen die Überlappungen hinsichtlich symptomatologischer, psychologischer und endokrinologischer Variablen zwischen PTSD, FMS und CUBB auf die Existenz störungsübergreifender Subgruppen hin. In der vorliegenden Studie wurden psychologische und endokrinologische Auffälligkeiten bei PTSD, FMS und CUBB weiter untersucht. Vorrangiges Ziel war, zu überprüfen, inwieweit störungsübergreifende Subgruppen mit vergleichbaren psychoendokrinologischen Auffälligkeiten bestehen. Insgesamt wurden 59 Patientinnen mittels verschiedener endokrinologischer Tests untersucht und mit 30 gesunden Kontrollfrauen verglichen. Mit einer Clusteranalyse konnten drei unabhängige störungsübergreifende Subgruppen identifiziert werden, die sich hinsichtlich ihrer Reaktionen in den endokrinologischen Tests unterschieden. Es konnte somit gezeigt werden, dass es sich bei den untersuchten Störungsgruppen weder um eine Störungsfamilie mit identischen endokrinen Auffälligkeiten noch um isolierte, d.h. distinkte, von einander unabhängige Erkrankungen handelt. Vielmehr scheinen störungsübergreifende Subgruppen zu bestehen. Weitere Studien sollten die gefunden Muster replizieren und gegebenenfalls erweitern.
Die Somatisierungsstörung, Zustände zahlreicher wechselnder körperlicher Beschwerden, die nicht durch medizinische Befunde erklärbar sind, stellt eine häufige und gravierende, dennoch bisher kaum untersuchte psychische Erkrankung dar. Weitgehend unbekannt sind die Ursachen und der Entstehungsprozess. Die Arbeit geht der Frage nach, welche Merkmale für Patienten mit Somatisierungsstörung charakteristisch sind und deshalb als störungsspezifische persönliche Risikofaktoren in Betracht kommen. 110 Patienten in stationärer psycho-therapeutischer Behandlung wurden untersucht. Die Resultate zeigen bei Patienten mit Somatisierungsstörung im Vergleich zu Patienten mit anderen, vorwiegend ängstlich-depressiven psychischen Störungen vermehrte Schwierigkeiten im Erkennen und Benennen von Gefühlen (Alexithymie), eine stärker ausgeprägte Überzeugung, unkalkulierbaren äußeren Einflüssen unterworfen zu sein (fatalistisch-externale Kontrollüberzeugungen) und eine Abweichung im System der hormonellen Stressregulation (Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achsen-Funktion). Weiter ergaben sich Hinweise auf eine Veränderung im Zusammenspiel der Großhirn-Hemisphären (funktionelle hemisphärische Lateralität) bei der Gesamtheit der untersuchten Patienten im Vergleich zu Gesunden. Darüber hinaus konnte eine befriedigende Zuverlässigkeit (Retest-Reliabilität) der verwendeten Methode der Cortisolbestimmung festgestellt werden.
