Referaat 10 januari 2011-cr1

Expression of interneuron markers
in the dorsolateral prefrontal cortex
of the developing human and in
schizofrenia.
S.J. Fung, et al.
Am J Psychiatrie 2010; 167: 1479-1488
Referaat P.C. Vulink, jan 2011
Inleiding (1)
• Ontstaan symptomen van schizofrenie in late
adolescentie impliceert een neuronaal
ontwikkelingstraject voor schizofrenie.
• Tekorten in corticale GABA neurotransmissie zijn de
meest consistente resultaten uit schizofrenie
onderzoek waardoor dit mogelijk zou bijdragen aan
de pathologie van de ziekte.
Inleiding (2)
• Postmortem studies: reductie van GAD67-mRNA
(primaire enzym voor GABA synthese), in 1/3 van de
GABAerge neuronen
• Reductie van parvalbumine en GABA transporter 1
wijzen op chandelier –cellen in cortical layer III en
IV.
• GAD67 deficits in layer II en V, mogelijk ook andere
cell-typen met veranderde functie: reductie van
mRNA van somatostatin, neuropeptide Y, CCK.
Martinotti cell
Andere GABAerge cellen
Inleiding (3)
• Doel van de studie:
1. Het ontwikkelingspatroon van interneuronen in de
DLPFC vast te stellen in gezonde controles.
2. Zijn er afwijkingen in SC, die op stoornissen in
specifieke ontwikkelingsperiodes wijzen.
Inleiding (4)
• mRNA van 7 calciumgebonden eiwitten en
neuropeptiden die tot uitdrukking gebracht worden
door GABA’erge inter-neuronen zijn gemeten.
• Parvalbumine, cholecystokinine, calbindine,
vasoactief intestinaal peptide, somatostatine,
calretinine en neuropeptide Y.
Methode (1)
Post mortem dorsolaterale prefrontale cortex weefsel:
• Ontwikkelingscohort: leeftijd 6 weken tot 49 jaar
(N=68), University of Maryland. 7 groepen:
neonaten (11), peuters (14), kleuters (9),
schoolieren (9), tieners (8), jong volwassenen (9) en
volwassenen (8).
Methode (2)
Post mortem dorsolaterale prefrontale cortex weefsel:
• Patiënten met schizofrenie of een schizoaffectieve
stoornis (N=37) en gematchte controlegroep (N=37)
uit Sydney (niet duidelijk hoe de diagnose is
gesteld).
• Gematcht op weefsel pH, post mortem interval,
RNA integriteitnummer en leeftijd.
Methode (3)
Quantitatief Reverse transcription-polymerase chain
reaction analyse:
• Totaal RNA verkregen via TRIzol
• RNA kwaliteit onderzocht middels electroforese,
RNA integrity woordt bepaald (RIN)
• cDNA gesynthetiseerd met een synthese kit
• Transcriptie levels gemeten door transcriptie-PCR
• Bij metingen groter dan 30% van het gemiddelde
werden uitschieters verwijderd en het gemiddelde
hernieuwd berekend.
Methode (4)
Western Blot analyse voor eiwit concentratie in het
wefsel:
• In duplicaat voor ontwikkelingssamples en triplicaat
voor schizofrenie en vergelijking samples.
Methode (5)
Statistische analyse:
• Samples met RNA integriteitnummers kleiner dan
5.8 werden geëxcludeerd uit de ontwikkelingsdata
(N=57), uitschieters werden verwijderd.
• Gekeken naar schizofrenie en vergelijkingsgroep
van alle casussen en na verwijdering van
uitschieters. Alle data waren normaal verdeeld en
homogeen.
Resultaten (1)
Verandering in expressie van interneuron marker
mRNA’s gedurende ontwikkeling geïdentificeerd door
microarray:
Toename in expressie gedurende postnatale leven
Resultaten (2)
Initiële up-regulatie in vroeg postnatale jaren en
verlaging/ plateau rond schoolleeftijd
Resultaten (3)
Verlaging gedurende postnatale leven
Resultaten (4)
• Ontwikkelingsverandering geverifieerd door
‘quantative reverse transcription-polymerase chain
reaction’
* p<.05 to neonates, # p<.05 to infants, + p<.05 to toddlers, ∧ p<.05 to adults
Resultaten (5)
* p<.05 to neonates, # p<.05 to infants, + p<.05 to toddlers, ∧ p<.05 to adults
Resultaten (6)
* p<.05 to neonates, # p<.05 to infants, + p<.05 to toddlers, ∧ p<.05 to adults
Significantieniveau moet worden gecorrigeerd voor herhadelijke metingen,
p = .05/7 = 0.007
Resultaten (7)
Expressie van interneuron marker mRNA’s in
schizofrenie.
• Significante reductie van mRNA van CCK (10,1%;
p=0.015) en SST (24,6%; p=0.001), maar bij
corrigeerde p alleen maar SST.
• PV en VIP verlaagd wanneer uitschieters niet
meegenomen werden in de analyse (resp. 17%,
p=0.004; 21.3%, p=0.003).
Resultaten (9)
Resultaten (8)
• CR en NPY significant verlaagd wanneer
uitschieters niet meegenomen (resp. 14,1%,
p=0.021 en 21,1%, p=0.024), maar niet met
gecorrigeerde p-waarde.
• Expressie van calbindine was met 14,9%
toegenomen bij patiënten met schizofrenie (p=
0.038), maar niet met gecorrigeerde p-waarde.
Discussie (1)
• Markers van interneuronen laten drie
leeftijdsafhankelijke expressie kurven zien, met een
toename gedeeltelijk tot volwassenheid (CCK).
• 5 van de 7 biochemische mRNA markers voor
GABA-erge interneuronen gereduceerd zijn met 1030% in de DLPFC bij patienten met schizofrenie.
Met name somatostatine mRNA, maar bij strenge
signifikantie-eisen alleen 3.
Discussie (2)
Op basis van hun bevindingen worden 3 hypotheses
gegenereerd.
1. De meest aangedane interneuronen zijn afkomstig
van dezelfde afwijkende voorloper populatie.
2. Er is een gemeenschapelijk pad van ontwikkeling, en
de neuronen met een langere ontwikkeling zijn het
meest gealtereerd.
3. Een gemeenschappelijke groeifactoor voor GABAerge neuronen is in SC verstoord.
Discussie (3)
Ad 1: In de embryonal tijd zijn er drie ganglionaire
hoogtes (lateral, medial, caudal).
PV en SST uit de mediale, VIP uit de caudale.
Ganglionic eminence
Discussie (4)
Ad 2: alleen PV heeft een peak in
adolescentie, SST is 50% laager dan bij
geboorte.
Discussie (5)
Ad 3: BDNF de zijn receptor (thyroninkinase
TrKB) zijn gereduceerd in SC. BDNF
stimuleert de expressie van CCK, NPY
and SST. Mogelijk ook voor GAD en
parvalbumin.
Conclusie
• UItkomsten van dit onderzoek zijn er suggestief voor
dat tekorten in GABA-erge interneuronen
gezamenlijk gekoppeld zijn door ‘upstream
pathways’ die hun differentiatie reguleren, zoals
BDNF-TrkB signalering.
• Er zijn in de toekomst meer onderzoeken nodig
deze hypothese te ondersteunen.