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Die Ätiologie der bei schizophren erkrankten Menschen konsistent festgestellten Volumenverringerungen des Gesamthirns und der grauen Substanz sowie teilweise auch der weissen Substanz ist unklar. Eine internationale Forschergruppe untersuchte nun in einer Zwillingsstudie, inwieweit genetische, familiäre und Umwelteinflüsse diese strukturellen Veränderungen der Patienten beeinflussen.
In Kohortenstudien kann nicht zwischen genetischen und gemeinsamen familiären Einflussfaktoren unterschieden werden. Dies ist aber in Zwillingsstudien möglich. 70 an einer Schizophrenie erkrankte Zwillinge aus 51 Zwillingspaaren wurden eingeschlossen. 43 der Zwillingspaare waren eineiig, 25 davon konkordant für Schizophrenie. Die Konkordanzrate der eineiigen Zwillinge lag somit bei 60 % und im Bereich der in früheren Studien veröffentlichten Werte (ca. 50 – 70 %). Die acht eingeschlossenen, zweieiigen Zwillingspaare waren diskordant. Bei 41 der 51 Zwillingspaare (19 konkordant, 22 diskordant) konnten beide Zwillinge untersucht werden. 76 mono- und dizygote psychisch gesunde Zwillinge aus 39 Zwillingspaaren bildeten die Kontrollgruppe.
Bei den Teilnehmern wurden die Volumina des Gesamthirns (Whole brain, WB), der grauen Substanz (Gray matter, GM) und der weissen Substanz (White matter, WM) anhand struktureller MRT-Aufnahmen automatisch berechnet und die des Hippocampus (der bei Schizophrenie durchgängig am stärksten betroffenen Einzelstruktur) «manuell» bestimmt. Alle drei Hirnvolumina waren bei den 70 erkrankten Zwillingen signifikant kleiner als bei den 76 Kontrollen. Dass die Korrelationen zwischen Erkrankung und Hirnvolumina bei den eineiigen Zwillingen stärker waren als bei den zweieiigen, spricht für die genetische Disposition. Die 16 gesunden, mono- oder dizygoten Zwillinge der Patienten unterschieden sich in den drei Volumina entgegen der Erwartung aber nicht signifikant von den gesunden Kontrollen, bei den monozygoten Partnern für eine geringeres WM-Volumen bestand allerdings ein Trend (p = 0,08). Die Patientengruppe wies kleinere rechte Hippocampi auf als die Kontrollgruppe (p = 0,04). Dies traf bilateral auch auf die nicht erkrankten dizygoten Zwillinge der Patienten zu (p < 0,001). Mit Ausnahme des linken Hippocampus bestand ferner eine signifikante phänotypische Korrelation zwischen der Schizophrenie und allen reduzierten Volumina. Das genetische Modelling ergab, dass die ätiologischen Verbindungen zur Schizophrenie für die Volumina von WB, GM und rechtem Hippocampus vor allem auf die gemeinsame familiäre Umwelt hindeuteten. Dabei war der Hippocampus das Einzelvolumen, das am meisten durch Umwelteinflüsse beeinflusst ist.
Bei den Patienten fanden sich zwischen den Hirnvolumina und der Antipsychotika-Exposition (in Dosisjahren) keine signifikanten Korrelationen (je p > 0,49). In der Gesamtgruppe war dagegen ein geringeres Geburtsgewicht mit niedrigeren WB- und WM-Volumina assoziiert (p = 0,047 bzw. p = 0,009). Eine perinatale Hypoxie korrelierte mit niedrigeren WB- und GM-Volumina (p = 0,038 bzw. p = 0,019), nicht aber mit der Grösse des linken und rechten Hippocampus (p = 0,42 bzw. p = 0,59), was für einen unterschiedlichen Einfluss von genetischen und Umweltfaktoren auf die Entwicklung der verschiedenen Hirnstrukturen spricht. (red.)
Kommentar zur Studie von Prof. Dr. med. Werner Strik, Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie Bern
Die Studie von Picchioni et al. ist ein interessanter Beitrag zur aktuellen Debatte über die Ursachen der Reduktion des zerebralen Gesamtvolumens bei schizophrenen Erkrankungen. Ungeklärt sind die Wechselwirkung zwischen genetischer Veranlagung und psychobiologischen Umweltfaktoren sowie das Fortschreiten unter Dauerbehandlung mit antipsychotischen Medikamenten. Trotz kleiner Fallzahlen der Untergruppen zeigen die Autoren überzeugende Hinweise auf genetische Faktoren, die das Volumen des Hippocampus beeinflussen. Dieser Hirnstruktur wird für die Entstehung schizophrener Erkrankungen eine wichtige Rolle zugeordnet. Korrelationen mit der Menge eingenommener Medikamente wurden dagegen nicht gefunden.
Die Ergebnisse bestätigen vor allem, dass die vielfältigen Einflüsse auf den groben «Summenparameter» Hirnvolumen sehr komplex sind. Es handelt sich um eine gemeinsame Endstrecke, die nicht mit einer einzelnen der vielen bekannten Ursachen gleichgesetzt werden darf, als da sind: genetisch bedingte Reifungsstörungen, perinatale Hypoxie, Malnutrition, schwerer, anhaltender Stress in Kindheit und Jugend, toxische Einflüsse durch psychoaktive Substanzen, um nur einige zu nennen. Jeder Kurzschluss von einer der möglichen Ursachen zum einzelnen Fall wäre ein Kunstfehler. Die wichtigste Schlussfolgerung aus dieser Arbeit ist aber die umgekehrte Perspektive, nämlich dass eine Hirnvolumenverringerung zwar mit Schizophrenie korreliert ist, diese aber keineswegs erklärt. Das Gehirn ist ein komplexes Organ, und Schizophrenie eine komplexe Erkrankung. Für weitere Fortschritte im Interesse unserer Patienten und der Gesellschaft ist die Kombination einer profunden Kenntnis der funktionellen Anatomie des Gehirns mit einem systematischen, aber empathischen Verständnis der Menschen erforderlich, die uns anvertraut werden.
Prof. Dr. med. Werner Strik, Direktor der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Bern
Quelle: Picchioni MM, et al.: Familial and environmental influences on brain volumes in twins with schizophrenia. J Psychiatry Neurosci 2017; 42(2): 122-130.