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Oktober 2009 | Nicole Praschak-Rieder, Matthäus Willeit

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Ao.Univ.-Prof. Dr. Nicole Praschak-Rieder, Ao.Univ.-Prof. Dr. Matthäus Willeit

MUW RESEARCHER OF THE MONTH, Oktober 2009

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Frau Ao.Univ.-Prof. Dr. Nicole Praschak-Rieder und Herrn Ao. Univ.-Prof. Dr. Matthäus Willeit aus Anlass der Publikation „Seasonal variation in human brain serotonin transporter binding” in dem hochrangigen Top-Journal „Archives of General Psychiatry 65:1072-1078 (equal contribution) (IP:15.976) [1]. Seit den 90er Jahren werden an der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie (Leiter: o.Univ.-Prof. Dr. S. Kasper) jahreszeitliche Veränderungen der serotonergen Funktion und die Pathogenese der Herbst-Winterdepression oder „Seasonal Affective Disorder“ (SAD) erforscht. Die klare Bindung dieser Erkrankung an Umweltfaktoren (beispielsweise Veränderungen im Umgebungslicht) machen SAD ganz allgemein zu einer ‚Model-Disease’ für depressive Erkrankungen.

Jahreszeitliche Fluktuation der Serotonintransporter-Bindung als mögliche Erklärung für den ‚Winter-Blues’

Die Physiologie von Pflanzen und Tieren zeigt klare jahreszeitliche Adaptationsprozesse, beispielsweise durch das Abwerfen der Blätter bei Laubbäumen oder den Winterschlaf bei vielen Tierarten. Bereits frühzeitig in der Evolution wurden Lichtsignale und photoperiodische Signale durch Indolamine vermittelt, eine Gruppe von Substanzen, zu denen neben dem körpereigenen Schlaf-Hormon Melatonin auch der Neurotransmitter Serotonin gehört. Bei Menschen in gemäßigten oder polaren Klimazonen gibt es ebenfalls klare jahreszeitliche Schwankungen in körperlichen und psychischen Funktionen wie Schlafdauer, Essverhalten, Körpergewicht, Energieniveau sowie Antrieb und Stimmungslage (Winter-Blues). Alle diese Funktionen werden unter anderem durch den Neurotransmitter Serotonin reguliert.

Auf einen entsprechenden Reiz hin depolarisiert sich ein serotonerges Neuron und schüttet Serotonin in den synaptischen Spalt, die Kommunikationsstelle zwischen zwei Nervenzellen. Dort kommt es zu einem kurzzeitigen starken Konzentrationsanstieg von Serotonin, der an der Membran des postsynaptischen Neurons durch spezifische Rezeptoren detektiert wird. Der Serotonintransporter, ein Protein an der präsynaptischen Membran, ist der wesentliche Regulationsfaktor für die synaptische Serotoninkonzentration. Er funktioniert als Ionen-Kanal, der über einen spezifischen NaCl-abhängigen Transport Serotonin in das präsynaptische Neuron zurück pumpt. Eine hohe Transporterdichte führt zu effizienterem Abtransport und so zu einer niedrigeren extrazellulären Serotoninkonzentration. Eine niedrige Transporterdichte, wie sie beispielsweise pharmakologisch durch antidepressive Behandlung mit selektiven Serotonin-Wiederaufnahme-Hemmern (SSRIs) erzeugt wird, führt hingegen zu einer hohen synaptischen Serotoninkonzentration.

Praschak-Rieder, Willeit und Mitarbeiter untersuchten 88 gesunde Probanden mittels Positronen-Emissionstomographie (PET) und mit dem selektiven Serotonintransporter-Liganden [11C]DASB, dessen Bindung im Gehirn ein Index für die Serotonintransporter-Dichte ist (DASB ist chemisch ein selektiver Serotonin-Wiederaufnahme-Inhibitor (SSRI) und wird für PET-Studien mit [11C] markiert). Dabei zeigte sich, dass die [11C]DASB-Bindung in Herbst und Winter deutlich höher ist als in Frühling und Sommer. Eine gleichzeitige Analyse meteorologischer Daten zeigte eine negative Korrelation der [11C]DASB Bindung mit der Dauer des täglichen Sonnenscheins, so dass eine hohe Serotonintransporter-Dichte in Zeiten mit wenig Sonnenschein, eine niedrige hingegen in Zeiten mit viel Sonnenschein gemessen wurden. Eine Implikation der höheren Transporter-Dichte im Winter ist daher, dass mehr Serotonin aus der Synapse abtransportiert wird und so Symptome wie Kohlehydrat-Heißhunger, vermehrtes Schlafbedürfnis und Energielosigkeit entstehen. Da die Serotonintransporter-Dichte mit zunehmender Sonnenscheindauer in Frühling und Sommer abnimmt, führt Licht wahrscheinlich dazu, dass Serotonin langsamer aus der Synapse entfernt wird, sodass mehr Serotonin in der Synapse verbleibt und die Symptome des Winter-Blues verschwinden.

Wissenschaftliches Umfeld
Forschungsschwerpunkt von Praschak-Rieder und Willeit ist die Untersuchung von Bedeutung und Regulation des Serotonintransporters, welcher ein zentrales Molekül in Pathogenese und Therapie der Depression darstellt [2-10].

Wichtige internationale Kooperationspartner der Arbeitsgruppe sind das Centre for Addiction and Mental Health, Toronto, Kanada (Prof. J. Meyer, Prof. R. Levitan, Prof. J. Kennedy), das Department of Psychiatry der Yale University, New Haven, USA (Prof. A. Neumeister), die Abteilung für Neurochemie der Ludwig-Maximilians-Universität München (Prof. B. Bondy, Prof. M. Schwarz. Priv.-Doz. P. Zill) sowie das Vanderbilt Brain Institute, Vanderbilt University, Nashville, USA (Prof. R. Blakely, Dr. A. Carneiro). Wichtige Kooperationspartner innerhalb der MUW sind das Institut für Pharmakologie (Univ.-Prof. Dr. M. Freissmuth (Leiter), Univ.-Prof. Dr. H. Sitte) sowie die Universitätsklinik für Nuklearmedizin (o.Univ.-Prof. Dr. R. Dudczak (Leiter), Univ.-Prof. DDr. K. Kletter, Univ.-Doz. Dr. M. Mitterhauser, Priv. Doz. Mag. Dr. W. Wadsak).

Persönliches
Prof. Praschak-Rieder wurde 1962 in Wien geboren und studierte von 1980 bis 1986 Medizin an der Universität Wien. Von 1986 bis 1993 absolvierte sie ihre Facharztausbildung im Bereich Psychiatrie an der Universitätsklinik für Psychiatrie Wien, wo sie sich 2006 auch habilitierte. Im Jahr 2003 begann sie einen mehrjährigen Forschungsaufenthalt als „Clinical Fellow“ am PET Zentrum des Centre for Addiction and Mental Health in Toronto. Nach ihrer Rückkehr ist sie wiederum an der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie tätig.

Prof. Willeit stammt aus Südtirol und wurde 1967 in Zweibrücken (D) geboren. Er studierte von 1986 bis 1993 Medizin an der Universität Wien. Im Anschluss daran absolvierte er seine Facharztausbildung im Bereich Psychiatrie in Südtirol und seit 1995 an der Universitätsklinik für Psychiatrie Wien, wo er sich 2004 habilitierte (Thema: Serotonerge Dysfunktion bei saisonal abhängiger Depression: die Bedeutung des Serotonintransporters). Im Jahr 2003 begann er einen mehrjährigen Forschungsaufenthalt am Positronen-Emissionstomographie-Zentrum des Centre for Addiction and Mental Health (Schizophrenia Research PET Lab, Prof. S. Kapur) in Toronto mit dem Forschungsschwerpunkt Neurotransmitterstörungen als Ursache der Schizophrenie. Gegenwärtig ist er wieder an der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie tätig. 1981-1993 Violinstudium am Konservatorium Bozen und Wien.

Beiden Autoren wurden teils hochdotierte Grants und mehrfach wissenschaftliche Auszeichnungen zugesprochen.

Ausgewählte Literatur

  1. Praschak-Rieder N, Willeit M, Wilson AA, Houle S, Meyer JH. Seasonal variation in human brain serotonin transporter binding. Arch Gen Psychiatry. 2008 Sep;65(9):1072-8 (IP:15.976)
  2. Willeit M, Sitte HH, Thierry N, Michalek K, Praschak-Rieder N, Zill P, Winkler D, Brannath W, Fischer MB, Bondy B, Kasper S, Singer EA (2008) Enhanced serotonin transporter function during depression in seasonal affective disorder. Neuropsychopharmacology 33:1503-1513 
  3. Praschak-Rieder N, Kennedy J, Wilson AA, Hussey D, Boovariwala A, Willeit M, Ginovart N, Tharmalingam S, Masellis M, Houle S, Meyer JH (2007) Novel 5-HTTLPR allele associates with higher serotonin transporter binding in putamen: a [11C] DASB positron emission tomography study. Biological Psychiatry 62:327-331
  4. Willeit M, Ginovart N, Graff A, Rusjan P, Vitcu I, Houle S, Seeman P, Wilson AA, Kapur S (2008). First human evidence of d-amphetamine induced displacement of a D(2/3) agonist radioligand: a [11C]-(+)-PHNO positron emission tomography study. Neuropsychopharmacology 33(2):279-289 [IP: 6.835]
  5. Willeit M, Ginovart N, Kapur S, Houle S, Hussey D, Seeman P, Wilson AA. High-affinity states of human brain dopamine D2/3 receptors imaged by the agonist [11C]-(+)-PHNO. Biol Psychiatry. 2006 Mar 1;59(5):389-94. Epub 2005 Dec 20.
  6. Praschak-Rieder N, Wilson AA, Hussey D, Carella A, Wei C, Ginovart N, Schwarz M, Zach J, Houle S, Meyer JH (2005) Effects of tryptophan depletion on the serotonin transporter in healthy humans. Biological Psychiatry 58: 825-830 
  7. Praschak-Rieder N, Hussey D, Wilson AA, Carella A, Lee M, Dunn E, Willeit M, Bagby M, Houle S, Meyer JH (2004) Tryptophan depletion and serotonin loss in SSRI treated depression: a [18F] MPPF PET study. Biological Psychiatry 56: 587-591 (IP:8.672)
  8. Willeit M, Praschak-Rieder N, Neumeister A, Stastny J, Zill P, Hilger E, Thierry N, Bondy B, Fuchs K, Lenzinger E, Sieghart W, Aschauer HN, Ackenheil M, Kasper S (2003) A polymorphism (5-HTTLPR) in the serotonin transporter promoter gene is associated with DSM-IV depression subtypes in seasonal affective disorder. Molecular Psychiatry 8:942-946
  9. Willeit M, Praschak-Rieder N, Neumeister A, Pirker W, Vitouch O, Asenbaum S, Brücke T, Tauscher J, Kasper S (2000) 123I ß-CIT SPECT imaging shows reduced brain serotonin transporter availability in drug-free depressed patients with seasonal affective disorder. Biological Psychiatry 47: 482-489
  10. Praschak-Rieder N, Neumeister A, Heßelmann B, Willeit M, Barnas C, Kasper S (1997) Suicidal tendencies as a complication of light therapy for seasonal affective disorder. Journal of Clinical Psychiatry 58: 389-392

Kontakt
Ao.Univ.-Prof. Dr. Nicole Praschak-Rieder
Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Währinger Gürtel 18-20
1090 Wien

T.: +43 (0)1 40400-3568
Fax: +43 1 40400 3099
nicole.praschak-rieder@meduniwien.ac.at

Ao.Univ.-Prof. Dr. Matthäus Willeit
Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Währinger Gürtel 18-20
1090 Wien

T.: +43 (0)1 40400 3543
Fax: +43 1 40400 3099
matthaeus.willeit@meduniwien.ac.at