Effekte von Sexualhormonen auf Serotoninsynthese und Serotoninabbau

Hintergrund Geschlechtshormone wie Östradiol und Testosteron beeinflussen das menschliche Gehirn und sind eng mit neuropsychiatrischen Erkrankungen wie der Depression und Angsterkrankungen assoziiert. Mittels molekularer Bildgebung des lebenden menschlichen Gehirns konnten wir bereits einen starken Hormoneinfluss auf die Expression serotonerger Schlüsselelemente, wie den Serotoninrezeptoren und dem Serotonintransporter nachweisen. Obwohl Tierstudien auf einen starken modulierenden Einfluss auch auf die Synthese und den Abbau von Serotonin hinweisen, gibt es bislang keine Humanstudien, die diesen Hormoneffekt untersuchen. Ziel der Studie Das Ziel dieser Studie ist es, den modulatorischen Einfluss von Geschlechtshormonen auf das Serotoninsystem über die Analyse der Serotoninsynthese und den Serotoninabbau mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und den Radioliganden [11C]AMT und [11C]harmine nachzuweisen. Studiendesign In dieser Studie werden bei transsexuellen Menschen vier PET- und zwei Magnetresonanztomographie (MRT) Messungen durchgeführt: 1. Eine [11C]AMT PET, eine [11C]harmine PET, sowie eine MRT-Messung vor Beginn der Hormonbehandlung, als auch 2. eine [11C]AMT PET, eine [11C]harmine PET und eine MRT-Messung nach viermonatiger Hormonbehandlung. Die Studiendauer ist auf 36 Monate angesetzt. Materialien und Methoden PET-Messungen werden mittels eines GE Advance PET-Scanners durchgeführt. Um den gegenseitigen Einfluss zwischen Serotoninaktivität, Hirnfunktion und Hirnmorphologie zu untersuchen, sind vier MRT-Sequenzen zur Messung der Hirnstruktur und Funktion, sowie des zerebralen Blutflusses vorgesehen. MRT-Messungen werden mittels eines 3 Tesla Scanners mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung durchgeführt. Studienpopulation 20 gesunde Frau-zu-Mann (FzM), 20 gesunde Mann-zu-Frau (MzF) Transsexuelle (Alter zwischen 18 und 50) vor Beginn ihrer Hormontherapie, sowie 40 Kontrollprobanden, welche im Alter, genetischen Geschlecht und Ausbildungsgrad mit der Gruppe der Transsexuellen vergleichbar sind. Relevanz und Implikationen der Studie Diese Studie stellt die erste Bildgebungsstudie dar, die den Einfluss einer gegengeschlechtlichen Hormontherapie auf die Serotoninsynthese und den Serotoninabbau im lebenden menschlichen Gehirn mittels PET untersucht. Die Studie wird zu einer umfassenden Theorie über den Einfluss von Geschlechtshormonen auf das Serotoninsystem beitragen. Resultate dieser Studie werden zu einem besseren Verständnis von Geschlechtsunterschieden von psychiatrischen Erkrankungen führen und damit einen Beitrag zu einer personalisierten Medizin, der Reduktion von Leid, von Arbeitsunfähigkeit und von Kosten für die Gesellschaft leisten.

Wie wirken Sexualhormone auf das menschliche Gehirn? Intensive Forschungsbemühungen haben gezeigt, dass Sexualhormone wie Östradiol und Testosteron an zahlreichen Funktionen des Gehirns beteiligt sind, und in Zusammenhang mit geschlechtsspezifischen Unterschieden bei der Gehirnentwicklung, bestimmten kognitiven Fähigkeiten sowie in der Häufigkeit verschiedener neuropsychiatrischer Erkrankungen wie Depressionen und Angststörungen stehen. Wesentliche Mechanismen betreffen die Interaktion zwischen Sexualhormonen und verschiedenen Neurotransmitter-Systemen, wie beispielsweise Serotonin. Um neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Psychoneuroendokrinologie zu gewinnen und zu einem besseren Verständnis über die Interaktionen zwischen Sexualhormonen und dem Gehirn beizutragen, wurden Transgender-Personen, die eine geschlechtsangleichende Hormontherapie (GHT) anstrebten, in diese Studie aufgenommen. Hierbei sollte untersucht werden, wie Sexualhormone das menschliche Gehirn beeinflussen. Im Genaueren kamen verschiedene bildgebende Untersuchungsmethoden des Gehirns zur Anwendung, darunter die Positronenemissionstomographie (PET), die Magnetresonanztomographie (MRT) sowie die Magnetresonanzspektroskopie (MRS). Das Ziel dieser Studie war, den Einfluss der GHT auf den Serotoninabbau (Serotonin ist ein wesentlicher modulatorischen Neurotransmitter), die Gehirnstruktur sowie verschiedene Hirnfunktionen zu untersuchen. Zudem sollte die Wirkung der GHT auf andere Neurotransmitter-Systeme erforscht werden, darunter die Gamma-Amino-Buttersäure (GABA), dem wichtigstes hemmenden Neurotransmitter des Gehirns, sowie Glutamat, das vor allem exzitatorische Funktionen im Gehirn ausübt. Die Untersuchungen wurden bei Transgender-Personen vor und nach der GHT über durchschnittlich 4,5 Monate durchgeführt. Nicht-Transgender-Personen, welche ebenso in die Studie als Kontrollgruppe eingeschlossen wurden, unterzogen sich ebenfalls zwei PET- und zwei MRT-Scans im Längsschnittdesign, ohne jedoch zwischen den bildgebenden Untersuchungen irgendeine Art von Therapie zu erhalten. Die Studie zeigte, dass die Behandlung mit Testosteron in gewissen Hirnregionen zu einer Verringerung der Expression von Monoaminoxidase A (MAO-A) führte. MAO-A ist an zentraler Stelle am Abbau von Serotonin beteiligt und stellt ein wichtiges Protein für bestimmte Antidepressiva dar. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass sowohl die Behandlung mit Testosteron als auch mit Östrogen zu mikrostrukturellen und volumetrischen Veränderungen in mehreren Hirnregionen geführt hatte. Interessanterweise lösten sowohl Testosteron als auch Östrogen, zumindest in ausgewählten Hirnregionen, ähnliche strukturelle Veränderungen aus. Darüber hinaus zeigten Daten mit Magnetresonanzspektroskopie testosteroninduzierte neuroplastische Veränderungen des Hippocampus, einer Hirnregion, die für Gedächtnisfunktionen essenziell ist. Außerdem wurden in der weiblichen Insula im Vergleich zur männlichen Insula erhöhte GABA-Werte festgestellt. Die Insula ist zentral an der Interozeption (also der Fähigkeit, innere Körperempfindungen wahrzunehmen) beteiligt. Die vorliegende Daten zeigten weiters Veränderungen in den Konnektivitätsmustern zwischen der Insula und anderen Hirnregionen nach einer Östrogenbehandlung im Rahmen der GHT. Die im Zuge dieser Studie gewonnenen funktionellen MRT-Daten wiesen außerdem darauf hin, dass sich das sexuelle Interesse bei Transgender-Personen unter einer GHT verändern kann. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Studie einen signifikanten Einfluss von Sexualhormonen im Rahmen der GHT auf die Struktur und Funktion des Gehirns aufgezeigt hat, der sich zum Teil in Verhaltensdaten widerspiegelt und wertvolle Erkenntnisse darüber liefert, wie exogen verabreichte Sexualhormone mit verschiedenen Neurotransmitter-Systemen interagieren.