Aus dem Zentrum für Seelische Gesundheit der Medizinischen Hochschule Hannover
DNA Methylation of the Leptin Gene Promoter
is Altered by Chronic Alcohol Exposure in an
Animal Model for Alcohol Dependence
(Veränderung der DNA-‐Methylierung des Leptin-‐Gen-‐Promoters durch chronischen Alkoholkonsum in einem Rattenmodell für
Alkoholabhängigkeit)
Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Jelte Frieder Wieting aus Peine
Hannover 2020
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Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover am 18.01.2021
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover
Präsident: Prof. Dr. med. Michael P. Manns Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. med. Thomas Hillemacher
1. Referent: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Illig 2. Referent: PD Dr. med. Michael Stephan
Tag der mündlichen Prüfung: 18.01.2021
Prüfungsausschuss:
Vorsitz: Prof. Dr. med. Stefan Bleich
1. Prüferin: Prof.’in Dr. med. Karin Weißenborn 2. Prüfer: PD Dr. med. Burkard Jäger
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Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung ... 4
1.1. Einführung ... 4
1.1.1. Leptin ... 4
1.1.2. Zusammenhänge zwischen Alkoholkonsum und Leptin-‐Parametern .. 5
1.1.3. Die HPA-‐Achse und ihre Derivate ... 7
1.1.4. Wechselwirkung von Leptin mit der HPA-‐Achse und Leptin-‐ Melanocortin-‐Weg ... 8
1.1.5. Veränderungen der HPA-‐Achsen-‐Aktivität im Zusammenhang mit Alkoholkonsum ... 8
1.1.6. Epigenetische Regulationsmechanismen ... 11
1.1.7. Ziel der Studie ... 13
1.1.8. Methoden ... 13
1.1.9. Ergebnisse ... 17
1.2. Diskussion ... 18
1.3. Zusammenfassung ... 24
2. Veröffentlichte Originalarbeit ... 26
3. Curriculum Vitae ... 33
4. Erklärung gemäß §2 Abs. 2 Nr. 7 u. 8 PromO ... 35
5. Schrifttumsverzeichnis ... 36
6. Abkürzungsverzeichnis ... 43
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1. Zusammenfassung
1.1. Einführung
Alkoholabhängigkeit und deren Folgeerkrankungen sind -‐ insbesondere in Europa -‐ mit einer hohen Mortalität und Morbidität verbunden. So sind dem „WHO global status report on alcohol and health“ aus dem Jahr 2018 zufolge 5,3% der globalen Todesfälle mit dem Konsum von Alkohol in Zusammenhang zu bringen, in der WHO-‐Region Europa sogar 10,1% [2].
Die Entschlüsselung der neurobiologischen Ursachen und Zusammenhänge der Alkoholabhängigkeit sind bereits seit längerem Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Bemühungen. Veröffentlichungen der letzten Jahre zeigten dabei einen Zusammenhang zwischen Alkoholkonsum und der Regulation durch appetit-‐steuernde Hormone, darunter auch das in unserer Studie hauptsächlich untersuchte Leptin [3, 4] sowie das α-‐
Melanozyten-‐stimulierende Hormon (im Folgenden α-‐MSH) und β-‐Endorphin, die zum einen durch die Leptin-‐Aktivität beeinflusst werden, zum anderen als Derivate der Hypothalamus-‐Hypophysen-‐Nebennierenrinden-‐Achse (im Folgenden HPA-‐Achse genannt von engl. hypothalamus-‐pituitary-‐adrenal-‐axis) aber auch selbst Einfluss auf Substanzabhängigkeitserkrankungen nehmen [5].
1.1.1. Leptin
Leptin, das als „Sättigungshormon“ eine wesentliche Rolle im Energiehaushalt des menschlichen Körpers spielt, wurde dabei ebenfalls in mehreren Veröffentlichungen als mögliches Mosaikstück der komplexen hormonellen Regulationsmechanismen erwähnt, die im Rahmen von Abhängigkeitserkrankungen eine Rolle zu spielen scheinen. Das Hormon Leptin wird beim Menschen auf dem auf Chromosom 7q gelegenen LEP-‐Gen (synonym auch ob-‐Gen) kodiert [6] und größtenteils in den Adipozyten, aber auch in geringerem Ausmaß zentral in Hypothalamus und Hypophyse sowie weiteren Geweben exprimiert. [7-‐9] Die Wirkung des Hormons entfaltet sich zu einem wesentlichen Teil am Nucleus arcuatus des Hypothalamus über eine Stimulation von Proopiomelanocortin (im Folgenden POMC)-‐ und Kokain-‐ und Amphetamin-‐reguliertem Transkript (im Folgenden CART)-‐produzierenden Neuronen einerseits sowie über die Inhibition von Agouti-‐
related peptide (im Folgenden AgRP)-‐ und Neuropeptid-‐Y (im Folgenden NPY)-‐
produzierender Neuronen andererseits. Dabei wirkt es appetitzügelnd,
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energieverbrauch-‐steigernd und in der Konsequenz körpergewichtsreduzierend. Im Gesunden korrelieren die Serum-‐Leptin-‐Werte dabei mit dem Körperfettanteil [10-‐12].
Leptin-‐Rezeptoren werden jedoch ebenfalls, so legen es tierexperimentelle Studien nahe, in der Area tegmentalis ventralis und dem Nucleus accumbens gefunden [13, 14], Gehirnarealen, in denen die Regulation des endogenen Belohnungssystems vermittelt wird.
Leptin entfaltet seine Wirkung dabei also auch abseits des Hypothalamus über eine Modulation des mesokortikolimbischen, dopaminergen Systems in oben genannten Hirnarealen, die durch Leptin-‐exprimierende Neuronen innerviert werden [15, 16].
So sank in tierexperimentellen Studien die Effektivität der elektrischen Stimulation des Belohnungssystems nach intrazerebroventrikulärer Applikation von Leptin [9]. Diese Wirkung scheint dabei nach Lage aktueller Veröffentlichungen wesentlich über eine Veränderung des dopaminergen Signalsystems des mesokortikolimbischen Systems gesteuert zu werden. So wurde über eine Leptin-‐vermittelte Hemmung der Dopamin-‐
Aktivität in den zugehörigen Regionen berichtet [17, 18], auf der anderen Seite jedoch auch über eine Abschwächung der Dopamin-‐D2-‐Rezeptor-‐vermittelten Inhibition dopaminerger Neurone in oben genannter Area tegmentalis ventralis [19].
Die metabolischen Implikationen der Leptin-‐Aktivität scheinen ebenfalls vor allem zentral vermittelt zu werden [20]. Leptin zeigt dabei eine antidiabetische Wirkung durch die Inhibition der hepatischen Gluconeogenese sowie der Insulinsekretion in den ß-‐
Zellen des Pankreas bei gleichzeitig erhöhter peripherer Aufnahme von Glucose über einen Insulin-‐unabhängigen Mechanismus. Zudem resultiert eine erhöhte Leptin-‐
Aktivität in einer Inhibition der Lipogenese und einer Stimulation der Lipolyse in Fettzellen und Leber, die über eine Aktivierung des sympathischen Nervensystems vermittelt werden [21].
Die Regulationsmechanismen der Leptin-‐Produktion sind komplex. Fasten inhibiert die Produktion von Leptin. Eine wesentliche Rolle in der Regulation der Leptin-‐Produktion in den Fettzellen spielt das sympathische Nervensystem. ß-‐Adrenorezeptor-‐Agonisten haben sich als Leptin-‐inhibierend erwiesen [22]. Hingegen haben Insulin und Glucocorticoide einen stimulierenden Effekt [23].
1.1.2. Zusammenhänge zwischen Alkoholkonsum und Leptin-‐Parametern
Beim Menschen scheint der Konsum von Alkohol über einen längeren Zeitraum mit einem Anstieg des Leptin-‐Serum-‐Spiegels einherzugehen. So zeigten Nicolas et al., dass chronischer Konsum von über 100g Ethanol pro Tag über mindestens 5 Jahre bei einem
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männlichen Patientenkollektiv zu signifikant höheren Leptin-‐Werten im Serum im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe führt. Um den Einfluss des Körperfetts bereinigt ergaben sich sogar noch größere Unterschiede. Bei einer Gruppe von alkoholabhängigen Patienten, die seit 6 Monaten abstinent waren, ergaben sich hingegen keine erhöhten Leptin-‐Werte [24]. Auch in einer Folgestudie von Wurst et al. zeigte sich der Leptin-‐Plasma-‐Spiegel bei alkoholabhängigen Patienten nach 7-‐tägigem Entzug von Alkohol unauffällig im Vergleich zur Kontrollgruppe [25]. Insbesondere zeigten vorhergehende Studien dabei zusätzlich einen Zusammenhang zwischen erhöhten Leptin-‐Serumwerten und gesteigertem Craving nach Alkohol bei sowohl weiblichen als auch männlichen Patienten mit Alkoholabhängigkeit [26, 27]. Craving (von engl.
Verlangen) bezeichnet in diesem Zusammenhang den starken Wunsch oder Zwang zum Konsum von Alkohol. Craving ist dabei dem Diagnostic and statistical Manual of mental disorders der American Psychiatric Association [28] und der in Deutschland gebräuchlichen Internationalen statistischen Klassifikation der Krankheiten und verwandter Gesundheitsprobleme-‐10 [29] folgend ein allgemeines Kriterium für die Diagnose von Abhängigkeitserkrankungen. In humanen Studien zum Thema Alkoholabhängigkeit wird das Ausmaß des Cravings zumeist über Fragebögen zur Selbstauskunft wie beispielsweise die Obsessive Compulsive Drinking Scale (OCDS) bestimmt [30]. Ein objektiv messbares, von der subjektiven Einschätzung durch Probanden oder Untersucher unabhängiges Kriterium für das Craving bei alkoholabhängigen Probanden liegt bislang nicht vor.
Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass erhöhte Leptin-‐Spiegel mit einem erhöhten Risiko für einen Rückfall mit erneuter Alkoholaufnahme nach Alkoholentzug einhergehen. Darüber hinaus konnte eine Interaktion zwischen pharmakologischer Anti-‐
Craving-‐Behandlung mit Naltrexon (einem Opioid-‐Antagonisten) sowie Acamprosat (einem Glutamatmodulator) und der Leptin-‐Plasma Konzentration gezeigt werden. So sank die Leptin-‐Plasma-‐Konzentration unter Behandlung mit Naltrexon und Acamprosat signifikant im Gegensatz zur Behandlung mit Placebo, bei der eine signifikante Erhöhung der Leptin-‐Plasma-‐Konzentration bei Patienten nach Alkoholentzug verzeichnet werden konnte [31].
Jedoch stehen die Beobachtungen, die in vorhergehenden Studien gemacht werden konnten, teils im Widerspruch zueinander. Beispielsweise präsentierte eine Studie neueren Datums an einer Gruppe abstinenter Alkoholabhängiger eine negative Korrelation von Leptin-‐Plasma-‐Werten und dem Craving der Probanden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass erhöhte Leptin-‐Plasma-‐Werte mit einer längeren Dauer bis
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zum ersten schweren Rückfall sowie mit einer reduzierten neuronalen Reaktion auf alkohol-‐assoziierte Schlüsselreize in der funktionellen MRT-‐Bildgebung verbunden sind [32].
Auch in tierexperimentellen Studien konnten Verknüpfungen zwischen Leptin-‐Aktivität und Alkoholkonsum hergestellt werden. So zeigten ob/ob-‐Mäuse (ob von Obese-‐Gen, entspricht LEP-‐Gen), bei denen die physiologischen Leptin-‐Signalwege mutationsbedingt unterbrochen sind, eine signifikant geringere Aufnahme von Alkohol als Mäuse vom Wildtyp [33, 34]. In einer experimentellen Studie an Mäusen nach Alkoholentzug konnte im Gegenzug eine deutlich erhöhte Alkoholaufnahme nach intraperitonealer Injektion von Leptin beobachtet werden [35].
1.1.3. Die HPA-‐Achse und ihre Derivate
Mehrfach wurde der wechselseitige Einfluss von chronischem Alkoholkonsum im Allgemeinen und der von Leptin im Speziellen auf integrale „Bestandteile“ der HPA-‐Achse beschrieben. Diese Achse stellt einen wesentlichen hormonellen Pfad in der körperlichen Reaktion auf Stress dar und wird daher auch als „Stressachse“ bezeichnet. Dabei werden im Nucleus paraventricularis des Hypothalamus die Neurohormone Corticotropin-‐
releasing-‐factor (im Folgenden CRF) und Arginin-‐Vasopressin (im Folgenden AVP) ausgeschüttet. Die Aktivität des Nucleus paraventricularis kann durch verschiedene Signalwege beeinflusst werden. So wirkt beispielsweise Serotonin exzitatorisch, γ-‐
Aminobuttersäure (im Folgenden GABA) und Opioide hingegen inhibitorisch [36]. CRF stimuliert nach Ausschüttung in den hypophysären Portalkreislauf die Hypophyse zur Ausschüttung von POMC, das als Vorläuferhormon für verschiedene Stress-‐assoziierte Hormone dient, darunter das Adrenokortikotrope Hormon (im Folgenden ACTH), von dem wiederum α-‐MSH abgespalten werden kann. Beide Neuropeptide gehören der Gruppe der Melanokortine an [37, 38]. Ebenso dient POMC als Vorläuferprotein von β-‐
Lipoprotein sowie β-‐Endorphin, einem endogenen Opioid. Während ACTH im Speziellen die Produktion von Glucokortikoiden in der Zona fasziculata der Nebennierenrinde anregt, entfalten Melanocortine wie α-‐MSH neben ihrer physiologischen Funktion bei der Bildung von Melanin, der Immunabwehr und der Appetitregulation ihre Wirkung auch bei der Regulation der Alkoholaufnahme [37, 39].
Die endogenen Opioide, zu denen auch das in unserer Studie untersuchte β-‐Endorphin gehört, entfalten ihre Wirkung bei einer Vielzahl von Hirnfunktionen: der Schmerzregulation, als Teil der HPA-‐Achse in der Stressregulation, der Regulation der
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Körpertemperatur, aber auch in der Ernährungsregulation sowie im Belohnungssystem [40-‐42].
Die Sekretion der Releasing-‐Hormone wird wiederum durch Mechanismen negativer Rückkopplung kontrolliert. Cortisol ist das beim Menschen hauptsächlich physiologisch wirksame Glukokortikoid, das neben vielfältigen weiteren Wirkmechanismen Blutzuckerspiegel sowie Fett-‐ und Proteinstoffwechsel an den Bedarf des Körpers in Stresssituationen anpasst.
1.1.4. Wechselwirkung von Leptin mit der HPA-‐Achse und Leptin-‐
Melanocortin-‐Weg
Vorherige Studien ergaben Hinweise auf eine Beeinflussung der Aktivität der HPA-‐Achse durch Leptin. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass über Leptin-‐Rezeptoren an POMC-‐Neuronen die Expression von POMC gesteigert wird.
Leptin vermag dabei eine Depolarisation der POMC-‐Neurone auszulösen und gleichzeitig die Inhibition von POMC-‐Neuronen durch NPY und AgRP zu reduzieren [43-‐45]. Ein wesentliches Teilstück der neuromolekularen Signalwege, die dabei die POMC-‐
Aktivierung bedingen, scheint neben mehreren anderen Mechanismen der Phophatidylinositol-‐3-‐Kinase-‐Signalweg (PI3K) zu bilden. Im Tierversuch an Mäusen, bei denen der PI3K-‐Signalweg genetisch unterbrochen ist, konnte entsprechend keine Depolarisation der POMC-‐Neurone durch Leptin nachgewiesen werden. [46, 47]. Über eine im Rahmen dessen vermehrte Expression von Carboxypeptidase E wird über den PI3K-‐Signalweg auch die Prozessierung des Vorläuferhormons POMC zu Alpha-‐MSH und ß-‐Endorphin gesteigert, was wiederum nachweislich mit einer verminderten Aufnahme von Nahrung assoziiert ist [48]. Es zeigte sich zudem, dass ein Großteil der ß-‐Endorphin-‐
Rezeptor tragenden, POMC-‐exprimierenden Neurone im Ncl. Arcuatus auch Leptin-‐
Rezeptoren tragen, was auf eine Wechselwirkung hindeuten könnte [49].
Leptin wirkt zudem direkt inhibierend auf die CRF-‐Expression im Hypothalamus sowie die ACTH-‐Expression im Hypophysenvorderlappen [50, 51].
1.1.5. Veränderungen der HPA-‐Achsen-‐Aktivität im Zusammenhang mit Alkoholkonsum
Vorherige Studien legen einen Zusammenhang zwischen Alkoholkonsum und Veränderungen in der Aktivität der HPA-‐Achse nahe. Während der akute Konsum – insbesondere großer Mengen Alkohol [52]-‐ ähnlich der physiologischen Stressreaktion mit einer Erhöhung der Cortisolproduktion einhergeht, führt chronischer Konsum zu
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einer Dysregulation der HPA-‐Achse mit verminderter Veränderung des Cortisolspiegels in Reaktion auf Alkoholkonsum [53, 54].
CRF und Glucocortikoide nehmen dabei direkt Einfluss auf das mesokortikolimbische dopaminerge System, das für die „Belohnung“ des Trinkverhaltens zuständig ist. Stress-‐
assoziierte Hormone scheinen dementsprechend also auch einen Beitrag in der Pathogenese der Alkoholabhängigkeit zu leisten [55]. Studien an alkoholabhängigen Probanden haben dabei eine Korrelation zwischen verminderter Cortisolausschüttung in Reaktion auf Stress und erhöhter Motivation zum Konsum von Alkohol festgestellt [56].
Bei Probanden im akuten Alkoholentzug konnten initial erhöhte Cortisolspiegel festgestellt werden, die sich im Verlauf des Alkoholentzugs normalisierten [57].
Dem CRF wird eine ursächliche und aufrechterhaltende Wirkung in Bezug auf Abhängigkeitserkrankungen zugeschrieben [58]. So konnte beispielsweise ein Zusammenhang zwischen erhöhter CRF-‐Expression und gleichzeitig verminderter Alkoholaufnahme gefunden werden [59]. Auch konnte in Studien am Tiermodell ein direkter Zusammenhang mit dem Craving nach Alkohol nachgewiesen werden. CRF-‐
defiziente Mäuse konsumierten dabei doppelt so viel Ethanol wie die Vergleichsgruppe [60]. Für letztgenannte Hormone konnte, ebenso wie beim Leptin, eine Assoziation mit erhöhtem Craving nach Alkohol bei verminderten Plasma-‐Werten hergestellt werden [60, 61].
Auch scheint das erhöhte Risiko von Patienten mit positiver Familienanamnese für Alkoholabhängigkeit, selbst eine Abhängigkeit zu entwickeln, mit einer von der Norm abweichenden Aktivität der HPA-‐Achse assoziiert zu sein [62, 63].
Interessant im Zusammenhang mit unserer Studie ist der Befund, dass Opioid-‐Rezeptor-‐
Antagonisten wie Naloxon und Naltrexon, die auch beim Menschen als medikamentöse Unterstützung nach Alkoholentzug verwendet werden, bei Patienten mit positiver Familienanamnese für Alkoholabhängigkeitserkrankungen eine stärkere Veränderung des Cortisolspiegels bewirken als bei Probanden mit negativer Familienanamnese [64, 65].
Naltrexon führt zu vermindertem Craving sowie verminderter Alkoholaufnahme bei Alkoholabhängigen, wobei es einen aktivierenden Effekt auf die HPA-‐Achse hat [66].
In einem Tierversuch an Ratten konnte gezeigt werden, dass die Gabe von exogenen Opiaten zu erhöhtem Alkoholkonsum nach einer Entzugsperiode führt, wohingegen Opioid-‐Antagonisten die Aufnahme von Alkohol vermindern [67], ein Effekt der jedoch von der Dosis abhängig zu sein scheint (Holter and Spanagel 1999). In der Zusammenschau kann vermutet werden, dass auch das endogene Opioid-‐System, zu dem
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das in unserer Studie als Testsubstanz verwendete ß-‐Endorphin gehört, eine Rolle im Zusammenspiel von HPA-‐Achse und Alkoholabhängigkeit spielt. Dafür spricht auch, dass Studien einen Einfluss des Alkoholkonsums auf die beta-‐Endorphin-‐Spiegel gezeigt haben. Akuter Alkoholkonsum scheint dabei beim Menschen mit erhöhter ß-‐Endorphin-‐
Ausschüttung einherzugehen [68], ein Effekt der auch in Tierversuchen bestätigt werden konnte, auch hierbei unter der Beteiligung der Area ventralis tegmentalis, dem Gebiet, das eine wesentliche Rolle im endogenen Belohnungssystem spielt [69, 70]. Während des Entzuges von Alkohol zeigten sich hingegen verminderte Werte von ß-‐Endorphin im Blutplasma, die dabei auch negativ mit dem Ausmaß von Angstphänomen während des Entzuges korrelierten [71]. Im Tierversuch an Ratten konnte dieses Phänomen zuletzt nicht reproduziert werden. Die ß-‐Endorphin-‐Parameter zeigten dabei keine signifikante Veränderung während des Entzuges vom Alkohol. Die Behandlung alkoholabhängiger, abstinenter Tiere mit ß-‐Endorphin zeigte keinen Effekt auf die Alkoholaufnahme [72].
Auch das POMC-‐Derivat α-‐MSH, das zu der Gruppe der Melanocortine gezählt wird, ist Gegenstand gegenwärtiger Forschung zum Thema Alkoholabhängigkeit [73]. Die Wirkung der Melanocortine entfaltet sich dabei über Melanocortinrezeptoren. Im zentralen Nervensystem sind dies vorrangig Melanocortin-‐3-‐ sowie Melanocortin-‐4-‐
Rezeptoren (im Folgenden MC-‐3-‐Rezeptoren und MC-‐4-‐Rezeptoren genannt). Studien zeigten in jüngster Vergangenheit, dass bei Stimulation durch Melanocortinrezeptor-‐
Agonisten eine Verringerung der Alkoholaufnahme über MC-‐4-‐Rezeptoren vermittelt wird. Noch ausgeprägter zeigte sich der Effekt in MC-‐3-‐Rezeptor-‐defizienten Mäusen, was auf einen gegenteiligen Effekt der MC-‐3-‐Rezeptoren hindeutet. Durch Antagonisten der Melanocortinrezeptoren wie das AgRP konnte hingegen eine Steigerung der Alkoholaufnahme im Rattenmodell gezeigt werden [74].
In einer weiteren Studie konnte gezeigt werden, dass ein Melanokortin-‐Rezeptor-‐Agonist die Wirkung der Anti-‐Craving-‐Substanz Naltrexon deutlich verstärken konnte und zu einer deutlich vermindertern Alkoholaufnahme führte [75].
Chronischer Alkoholkonsum führte im Tierversuch auch zu einer verminderten α-‐MSH-‐
gesteuerten Immunreaktivität unter anderen im Bereich der Hypophyse [76, 77], eine Studie neueren Datums fand hingegen erhöhte α-‐MSH-‐Spiegel in Amygdala und Hypothalamus bei adoleszenten Ratten mit intermittierender Alkohol-‐Exposition [78].
Im Rattenversuch zeigte sich im Entzug von Alkohol ein signifikanter Abfall von α-‐MSH.
Eine intraperitoneale Behandlung mit α-‐MSH zeigte dabei keine Auswirkungen auf das Alkohol-‐Trinkverhalten der Tiere nach Alkoholentzug [72].
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Zu direkten Wechselwirkungen zwischen ß-‐Endorphin bzw. α-‐MSH und Leptin im Zusammenhang mit dem Konsum von Alkohol existieren unserer Kenntnis nach bis dato keine Forschungsergebnisse.
1.1.6. Epigenetische Regulationsmechanismen
Auf neuromolekularer Ebene tragen auch epigenetische Regulationsmechanismen zur
„Pathogenese“ der Alkoholabhängigkeit bei. Die Epigenetik beschäftigt sich grundsätzlich mit der strukturellen Veränderung chromosomaler Regionen und der damit einhergehenden Aktivitätsänderung [79]. Ein wichtiger epigenetischer Regulationsmechanismus ist unter anderem die Methylierung von Cytosin. [80] Dabei wird durch DNA-‐Methyltransferasen eine Methylgruppe auf die C5-‐Position des Cytosins übertragen. Diese Übertragung findet nur dann statt, wenn Cytosin im Guanin-‐Kontext auftritt, sprich als Cytosin-‐Guanin-‐Dinukleotid, auch als CpG-‐Dinukleotid bezeichnet [81, 82].
In der Mehrheit aller Promoterregionen, den Bereichen, die für die Steuerung des jeweiligen Gens verantwortlich sind, befinden sich sogenannte CpG-‐Islands, Regionen mit erhöhter Dichte von Cytosin-‐Guanin-‐Dimeren in der DNA-‐Sequenz [83].
In Folge der Methylierung im Bereich jener Promoterregionen kommt es zu einer veränderten Genexpression. Zum einen wird an methylierten CpG-‐Dinukleotiden die Anbindung von Transkriptionsfaktoren verhindert, zum anderen die Bindung von transkriptionshemmenden Proteinkomplexen wie dem Methyl-‐CpG-‐binding Protein ermöglicht [84, 85].
Allgemein geht eine erhöhte DNA-‐Methylierung entsprechend in den meisten Fällen mit einer verminderten Genexpression einher. [86]
Jedoch vermögen neben der DNA-‐Methylierung auch weitere epigenetische Regulationsmechanismen eine Veränderung der DNA-‐Aktivität zu bewirken. So wiesen Studien auf eine veränderte DNA-‐Aktivität durch Modifikation der Histon-‐Proteine, um die die DNA gewickelt ist, hin. Über eine Modifikation der Histone beispielsweise durch Acetylierung oder Methylierung wird dabei eine Veränderung der Chromatinstruktur und letztlich über veränderte Transkriptionseigenschaften auch eine Variation der Genexpression bewirkt [87, 88]. Auch nicht-‐codierende RNAs wie microRNAs (auch miRNAs) können mit codierenden DNA-‐Abschnitten interferieren und die Genexpression beeinflussen [89].
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Im Zusammenhang mit metabolischen Erkrankungen liegen diverse Forschungsergebnisse sowohl tierexperimenteller als auch humaner Studien hinsichtlich eines veränderten LEP-‐Methylierungsstatus und veränderter Leptin-‐Expression vor.
Bei Ratten, die eine hochkalorische Diät erhielten, fand sich ein hochregulierter Methylierungsstatus bei gleichzeitig vermindertem zirkulierenden Leptin.
Möglicherweise fungieren hier epigenetische Regulationsmechanismen als Feedbackmechanismen zur Aufrechterhaltung einer physiologischen Leptin-‐
Konzentration [90].
In humanen Studien konnte ein Zusammenhang zwischen vermindertem LEP-‐
Methylierungslevel und Übergewicht an männlichen Kindern gezeigt werden [91].
Bei übergewichtigen Jugendlichen konnte im peripheren Blut ein verminderter Methylierungsstatus der LEP-‐Promoterregion nachgewiesen werden [92].
Insgesamt deuten die Daten überwiegend auf eine Hypomethylierung der LEP-‐Promoter-‐
Region bei metabolischen Störungen hin [93].
In der Regel zeigt sich dabei eine inverse Korrelation zwischen der Leptin-‐Promoter-‐
Methylierung und der Leptin Expression. In Folge einer Demethylierung der Leptin-‐
Promoterregion kommt es zu vermehrter Leptin-‐Expression [94].
Entsprechend kann davon ausgegangen werden, dass ein erhöhter Methylierungsstatus der Leptin-‐Promoterregion mit einer verminderten Leptin-‐Expression einhergeht und umgekehrt ein verminderter Methylierungsstatus mit einer erhöhten Leptin-‐Expression.
Für verschiedene HPA-‐Achsen-‐assoziierte Gene konnte in vorhergehenden Studien ein Zusammenhang zwischen chronischem Alkoholkonsum und verändertem Methylierungsstatus der jeweiligen Promoterregion nachgewiesen werden. So zeigte sich eine Hypermethylierung der DNA der HERP-‐Promoter-‐Region bei alkoholabhängigen Patienten [95]. Auch konnte beispielsweise ein Zusammenhang zwischen der DNA-‐
Methylierung der POMC-‐Promoterregion und dem Substanzverlangen im Alkoholentzug gezeigt werden [96]. Für die Hormone ANP und Vasopressin, ebenfalls Derivate der HPA-‐
Achse, konnten derartige Veränderungen im Methylierungsstatus ebenfalls nachgewiesen werden [97, 98].
Einige Studien konnten darüber hinaus auch einen Zusammenhang zwischen Alkoholkonsum, epigenetischen Veränderungen und der Leptin-‐Expression aufzeigen.
Hillemacher et al. zeigten in einer Studie an alkoholabhängigen Patienten eine umgekehrte Assoziation zwischen einem vermindertem Methylierungsstatus der Leptin-‐
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Promoter-‐Region und erhöhten Leptin-‐Serum-‐Spiegeln einerseits und gesteigertem Craving im Verlauf des Alkoholentzuges andererseits [99].
Diese Ergebnisse könnten, gestützt auch durch eine vorherige Studie, die zu Beginn des Entzugs von Alkohol erhöhte Leptin-‐Serumwerte zeigte, die im Verlauf des Entzugs deutlich abnahmen [27], auf eine dynamische Rolle der LEP-‐Promoter-‐Methylierung im Alkoholentzug hindeuten. Auch bei letztgenannter Studie korrelierte der Serum-‐Leptin-‐
Wert deutlich mit dem subjektiv empfundenen Craving der Probanden.
Bei Patienten mit schädlichem Gebrauch von Alkohol in der Anamnese zeigte sich darüber hinaus vor der Lebertransplantation eine deutlich höhere Methylierungsrate des Leptin-‐Promoters als bei Patienten ohne positive Anamnese für Alkohol [100].
1.1.7. Ziel der Studie
Das Ziel unserer Studie war es, anhand eines Tiermodells für Alkoholabhängigkeit herauszufinden, ob sich der Methylierungsstatus der Leptin-‐Promoter-‐Region im Verlauf des Alkoholentzugs dynamisch verändert. Des Weiteren sollte anhand des Leptin-‐
Plasmaspiegels im Blut überprüft werden, ob sich mit einem potenziell veränderten Methylierungsstatus einhergehend auch die Expression des Hormons Leptin während des Entzuges von Alkohol verändert.
Darüber hinaus sollte der Effekt einer Behandlung mit dem endogenen Opioid ß-‐
Endorphin und dem Melanokortin Alpha-‐MSH auf den Methylierungsstatus der LEP-‐
Promoterregion während des Alkoholentzugs untersucht werden, um mögliche Wechselwirkungen mit anderen neurobiologischen Signalwegen offenzulegen.
1.1.8. Methoden
Der Tierversuch wurde auf Basis des in vorhergegangenen Studien bereits etablierten Langzeit-‐Alkohol-‐Selbstverwaltungsmodells nach Spanagel und Holter [101]
durchgeführt. Dazu wurden neunzig 28-‐Tage alte Wistar-‐Ratten einzeln in Makrolon Typ-‐
3-‐Käfigen gehalten. Dabei hatten diese unbegrenzt Zugang zu Nahrung und Leitungswasser.
Die Tiere wurden in Gruppen zu je zehn aufgeteilt, davon dienten drei Gruppen in der Folge als Kontrollgruppen, sechs als Versuchsgruppen.
Nach zwei Wochen zur Akklimatisierung wurden den Versuchsgruppen drei zusätzliche Behältnisse mit jeweils 5%, 10% und 20% Ethanol-‐Lösung zur Verfügung gestellt, wohingegen den Kontrollgruppen drei zusätzliche Behältnisse mit Leitungswasser präsentiert wurden. Alle vier Wochen und zehnmal insgesamt während der Versuchszeit
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von der 24h-‐Alkoholgruppe mit den Wasser-‐Kontrollen einerseits und der 0h-‐
Alkoholgruppe andererseits konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden.
Zum Vergleich der Behandlungsgruppen α-‐MSH, β-‐Endorphin und Kochsalz-‐Lösung nahmen wir zusätzlich die 6d-‐Alkohol-‐Kohorte als Referenzgruppe, die unbehandelt dem Entzug ausgesetzt war.
Zwischen den Behandlungsgruppen (ANOVA: F [3.35] = 4.763, p = 0.0069) konnten wir einen signifikant höheren Methylierungsstatus der LEP-‐Promoterregion bei den α-‐MSH behandelten Tieren im Vergleich zu den mit NaCl behandelten Tieren feststellen (p = 0.046). Im Gegensatz dazu konnte für die Behandlungsgruppe mit β-‐Endorphin kein signifikanter Unterschied in der durchschnittlichen LEP-‐Promoter-‐Methylierung im Vergleich zu den anderen Behandlungsgruppen bzw. der 6d-‐Ethanol-‐Kohorte festgestellt werden (END vs. 6d: p = 0.2064; END vs. SAL: p = 0.3947; END vs. MSH: p = 0.6710).
Nebenbei bemerkt konnte jedoch auch ein signifikanter Unterschied zwischen der Behandlungsgruppe Kochsalz und der 6d-‐Ethanol-‐Kohorte festgestellt werden (6d vs. Sal:
p = 0.0058), die wiederum in der Methylierungsrate den Wasserkontrollgruppen ähnelt (6d vs. WATER: p > 0,9999).
Bei den Leptin-‐Plasma-‐Werten aus dem ELISA konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen festgestellt werden.
1.2. Diskussion
Soweit bekannt, ist die vorliegende Studie die erste longitudinale Untersuchung, die die Dynamik der LEP-‐Promoter-‐Methylierung und der Leptin-‐Protein-‐Expression während des frühen Alkoholentzugs in einem Tiermodell für Alkoholabhängigkeit untersucht.
Dabei ergab sich ein signifikant geringerer durchschnittlicher Methylierungsstatus der Alkoholgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe zum Zeitpunkt 0h.
Unter Annahme eines funktionellen Zusammenhangs zwischen epigenetischer Regulierung mittels DNA-‐Methylierung und der Protein-‐Expression sind die Ergebnisse in Einklang zu bringen mit vorherigen Studien am Menschen, die bei Patienten mit chronischem Alkoholkonsum erhöhte Leptin-‐Plasma-‐Werte im Vergleich zu gesunden Kontrollgruppen gefunden haben [24]. Diese Hypothese wird gestützt durch die in Studien belegte Annahme, dass eine geringere LEP-‐Promoter-‐Methylierung im Allgemeinen mit einer erhöhten Genexpression [94] und daraus folgend auch mit erhöhten Hormonwerten im Serum einhergeht.
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Darüber hinaus wurde bereits über einen Zusammenhang zwischen initial erhöhter LEP-‐
Promoter-‐Methylierung und abnehmenden Leptin-‐Serum-‐Werten während des Entzuges berichtet. Die vorliegenden Ergebnisse unserer longitudinalen Studie bestätigen die Ergebnisse der vorherigen Studie von Hillemacher et al. am Menschen [99].
Unsere Befunde zeigen darüber hinaus, dass die Methylierungsraten der wassertrinkenden Kontrollgruppen über die verschiedenen Zeitpunkte der Probenentnahme konstant bleiben, wohingegen die durchschnittliche Methylierungsrate der Alkoholgruppen dynamisch steigt.
Analog dazu, dass Wurst et al. [25] in ihrer Studie sich normalisierende Leptin-‐Serum-‐
Werte im Verlauf der Abstinenz von Alkohol zeigten, zeigen unsere Daten eine Adaption der durchschnittlichen LEP-‐Promoter-‐Methylierung an die der Kontrollgruppen im Verlauf des Entzugs.
Eine mögliche Erklärung dafür bietet der Einfluss von Ethanol auf den Fettmetabolismus und die Leptin-‐Regulation. Ethanol-‐Aufnahme hemmt dabei β-‐3-‐Adrenorezeptoren und die basal-‐vermittelte Lipolyse [106-‐109]. In der Folge kann ein Anstieg der Leptin-‐
Expression beobachtet werden [110].
Als epigenetischer Regulationsmechanismus geht dabei eine verminderte Methylierung der LEP-‐Promoter-‐Region mit einer erhöhten Leptin-‐Expression einher [94].
Entsprechend würde hypothetisch umgekehrt der Entzug von Alkohol (Ethanol) mit einer erhöhten Lipolyse einhergehen. Eine erhöhte Lipolyseaktivität mündete wiederum in einer Abnahme des Leptin-‐Spiegels, die durch eine subsequentiell erhöhte LEP-‐Promoter-‐
Methylierung als konterregulatorischer Mechanismus bedingt sein könnte. Diese Hypothese könnte ebenfalls als Erklärung für die steigenden LEP-‐Promoter-‐
Methylierungsraten in unseren alkoholentzügigen Ratten dienen, die sich im Verlauf denen der Wasser-‐trinkenden Kontrollen zum Zeitpunkt 0h angleichen.
Verminderte Leptin-‐Spiegel gehen dabei der hormonellen Wirkung nach mit erhöhtem Appetit einher. Gesteigerter Appetit und Gewichtszunahme im Entzug stellen eine vieldiskutierte Hypothese in der Abhängigkeitsforschung dar. So sind sowohl Alkoholaufnahme als auch Nahrungsaufnahme konsumierende Verhaltensweisen, was sich wie oben beschrieben auch in einer wechselseitigen Beeinflussung auf neurobiologischer Ebene äußern könnte [111]. Alkoholentzug könnte dabei als Verlust einer potentiellen Energiequelle gesehen werden, der in einer veränderten Appetitregulation mündet.
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Antagonisten wie AgRP auf der anderen Seite zeigten [74]. α-‐MSH oder weitere Melanocortin-‐Rezeptor-‐Agonisten könnten somit zukünftig als eine mögliche Therapieoption bei Patienten im Alkoholentzug in Frage kommen. Das jüngst zur Behandlung von Übergewicht entwickelte Medikament Setmelanotide, ein selektiver Agonist am Melanocortin-‐4-‐Rezeptor, über den die Regulation der Nahrungsaufnahme vermittelt wird, zeigte bei Patienten mit Leptin-‐Rezeptor-‐ bzw.
Proopiomelanocortinmangel eine signifikante Gewichtsreduktion [116, 117]. Eine Untersuchung der Wirkung im Zusammenhang mit Alkoholkonsum erfolgte bislang nicht.
In einer weiteren wissenschaftlichen Veröffentlichung jüngeren Datums auf Basis des oben beschriebenen Versuchsaufbaus konnte bei den α-‐MSH-‐ und den mit Kochsalz behandelten Tieren jedoch keine Veränderung in Bezug auf das Trinkverhalten nach Alkoholentzug festgestellt werden, wohingegen die mit β-‐Endorphin behandelten Tiere sogar deutlich mehr Alkohol nach der Entzugsperiode konsumierten als zuvor [118]. Die Behandlung mit β-‐Endorphin könnte also sogar im Gegenteil zu einer Verstärkung des Substanzverlangens nach Alkoholentzug führen. Dieser Effekt ist bereits in vorherigen Studien aufgefallen. So sind Opioid-‐Agonisten mit erhöhtem Craving in Zusammenhang gebracht worden. Beta-‐Endorphin geht zudem mit einer Suppression der α-‐MSH Aktivität einher [5], die sich – wie oben beschrieben – ungünstig auf das Substanzverlangen auswirken könnte.
In der vorliegenden Studie zeigte sich keine signifikante Veränderung des Methylierungsstatus der LEP-‐Promoterregion bei Behandlung mit beta-‐Endorphin im Vergleich zu den anderen Behandlungsgruppen bzw. den Kontrollgruppen, sodass andere Regulationsmechanismen zur Erklärung des oben erläuterten Effekts in Betracht gezogen werden müssen.
Dabei sollte auch der Unterschied in der Bestimmung des Cravings zwischen humanen und tierexperimentellen Studien berücksichtigt werden. Während in humanen Studien das Ausmaß des Cravings zumeist mithilfe von Fragebögen zur Selbstauskunft bestimmt wird und damit dem subjektiven Empfinden des Probanden unterliegt, kann dieses in tierexperimentellen Studien dem Alkohol-‐Deprivationseffekt folgend aus der Menge konsumierten Alkohols mathematisch abgeleitet werden [101]. Entsprechend ist die Vergleichbarkeit humaner und tierexperimenteller Studien hinsichtlich des Cravings bei Alkoholabhängigkeit auf methodischer Ebene nur eingeschränkt gegeben.
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Eine wesentliche Limitation unserer Studie liegt darin begründet, dass wir nur Material aus peripheren Blutzellen genutzt haben. Die Verwendung peripheren Blutes ist aufgrund der unkomplizierten Gewinnung insbesondere mit Blick auf die potenzielle klinische Nutzbarkeit im Verlauf zunächst naheliegend. Es bleibt dabei jedoch zu bedenken, dass Leptin zwar größtenteils peripher in den Adipozyten produziert wird, ein nicht zu vernachlässigender Teil aber – wie eingangs beschrieben – auch von Teilen des zentralen Nervensystems. Mögliche zentrale Prozesse und Unterschiede zwischen zentraler und peripherer Leptin-‐Modulation konnten so nicht berücksichtigt werden. Nachdem Hypothalamus und Hypophyse jedoch eine zentrale Rolle in der Funktion der HPA-‐Achse spielen, sind Folgestudien notwendig, die ggf. unsere Ergebnisse mit zentralem Probematerial replizieren können.
In unserer Studie konnten entsprechend auch keine signifikanten Unterschiede in den Leptin-‐Plasma-‐Werten zwischen den einzelnen Kohorten festgestellt werden, es zeigte sich lediglich ein Trend hin zu abnehmenden Werten im Verlauf des Entzugs.
Die mangelnde Signifikanz könnte dabei auch auf die kleine Anzahl an Versuchstieren in den jeweiligen Gruppen zurückzuführen sein, die aus maximal 10 Tieren bestanden, deren Anzahl durch vereinzelte Todesfälle teils noch geringer ausfiel. Bedingt durch den Pilotcharakter dieser Studie beschränkten wir uns jedoch aus ethischen Gründen auf diese Anzahl.
Auch könnte die Dosis von α-‐MSH und β-‐Endorphin, die wir zur Behandlung der Tiere wählten, zu gering und / oder in zu geringer Frequenz verabreicht worden seien, um einen signifikanten Effekt zu bewirken. Darüber hinaus kann in Anbetracht der zentralen Wirksamkeit und Regulation der untersuchten Hormone eine zu geringe Liquorgängigkeit infolge der intraperitonealen Applikationsform nicht ausgeschlossen werden. Am Tiermodell ist eine zentrale Wirkung auf den Hungerstoffwechsel über MC4-‐
Rezeptoren auch bei peripherer intraperitonealer Gabe von unselektiven Melanokortin-‐
Rezeptor-‐Agonisten belegt [119]. Eine intracerebroventrikuläre Applikation ist hingegen zur Behandlung von Patienten im klinischen Alltag aufgrund der Invasivität kaum interessant und wäre daher am ehesten von akademischem Interesse, was jedoch für eine intraperitoneale Injektion ebenso gilt. Klinisch verwendbar wäre hingegen beispielsweise eine intranasale Gabe. Bei dieser Applikationsform deutete sich in einer vorhergehenden Studie am Menschen auch eine zentrale Wirksamkeit in der Regulation des Energiehaushaltes an [113].
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Weitere bekannte epigenetische Regulationsmechanismen neben der DNA-‐Methylierung wie Histonmodifikation oder nicht-‐codierende RNA wurden in unserer Studie nicht berücksichtigt und könnten ebenfalls an der Regulation der Leptin-‐Expression beteiligt sein. Selbstverständlich ist auch eine Beeinflussung durch uns bis dato nicht bekannte Regulationsmechanismen vorstellbar.
Studien am Menschen zum Thema Alkoholabhängigkeit leiden unter der Tatsache, dass Alkoholabhängigkeit häufig von anderen Substanzabhängigkeiten oder psychiatrischen Komorbiditäten begleitet wird [120]. Daher ist nicht auszuschließen, dass deren Ergebnisse durch Veränderungen in der epigenetischen Regulation, die durch andere Substanzen als Alkohol bedingt sind, verfälscht werden [121]. Diese Umstände erschweren es, die Effekte des Alkohols isoliert betrachten zu können. Diesem Effekt konnten wir durch Nutzung eines Tiermodells entgehen.
Ebenfalls kann durch die Nutzung eines Tiermodells ein multigenerationaler Effekt auf die DNA-‐Methylierung (wie in der Einleitung beschrieben) ausgeschlossen werden. Der Einfluss von Alkoholabhängigkeit auf den Methylierungsstatus nachfolgender direkter Abkömmlinge könnte trotzdem ein zukünftiges Forschungsthema sein.
Auch inhalatives Zigarettenrauchen und der Beigebrauch von Medikamenten könnte als Erklärung für die Unterschiede in den Ergebnissen zwischen unserer Studie und verschiedenen vorhergehenden humanen Studien dienen. Das Tiermodell bietet dabei kontrollierte und besser nachvollziehbare Bedingungen, die die Wahrscheinlichkeit, Effekte des Alkohols ohne Störfaktoren beobachten zu können, deutlich erhöhen.
In Folgearbeiten wurden und werden zukünftig weitere Hormone des oben angedeuteten Hormonnetzwerks, das im Zusammenhang mit Alkoholabhängigkeit eine Rolle spielt, untersucht, um weitere Erkenntnisse im Zusammenspiel zwischen epigenetischen Regulationsmechanismen und hormoneller Regulation bei Alkoholabhängigkeit gewinnen zu können.
Die oben ausgeführten, mittlerweile gut belegten Veränderungen des Leptin-‐Haushalts im Zusammenhang mit Alkoholgebrauch könnten Leptin als mögliche Zielgröße für Anticraving-‐Substanzen oder als Parameter zur Überwachung des Alkoholentzuges auch für den klinischen Alltag interessant machen.
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1.3 Zusammenfassung
Alkoholabhängigkeit ist weltweit mit einer hohen Mortalität und Morbidität
verbunden. Veröffentlichungen der letzten Jahre zeigten Zusammenhänge zwischen Alkoholkonsum und der Regulation durch appetit-‐steuernde Hormone wie Leptin, das als „Sättigungshormon“ eine wesentliche Rolle im menschlichen Energiehaushalt einnimmt.
Studien zum Thema beobachteten, dass der Konsum von Alkohol beim Menschen mit ansteigenden Leptin-‐Serumspiegeln einhergeht. Diese können wiederum mit
gesteigertem Suchtverlangen und erhöhtem Rückfallrisiko in Verbindung gebracht werden.
Leptin beeinflusst dabei die Aktivität der hormonellen Hypothalamus-‐Hypophysen-‐
Nebennierenrinden-‐Achse (HPA-‐Achse), deren Derivate α-‐Melanozyten-‐
stimulierendes-‐Hormon (α-‐MSH) und β-‐Endorphin ebenfalls Gegenstand der Arbeit sind. So gaben vorhergehende Arbeiten Hinweise darauf, dass Melanocortin-‐
Rezeptor-‐Agonisten wie α-‐MSH sich günstig auf das Suchtverlangen auswirken, wohingegen Opioide mit einem erhöhten Alkoholkonsum einhergingen.
Auf neuromolekularer Ebene tragen epigenetische Regulationsmechanismen zur Pathogenese der Alkoholabhängigkeit bei. Die Epigenetik beschäftigt sich
grundsätzlich mit der strukturellen Veränderung chromosomaler Regionen und der damit einhergehenden Aktivitätsänderung. Ein wichtiger epigenetischer
Regulationsmechanismus ist die Methylierung von Cytosin.
Für verschiedene HPA-‐Achsen-‐assoziierte Gene konnte in vorhergehenden Studien ein Zusammenhang zwischen chronischem Alkoholkonsum und verändertem Methylierungsstatus der jeweiligen Promoterregion nachgewiesen werden. In einer humanen Studie zeigte sich eine umgekehrte Assoziation zwischen vermindertem Methylierungsstatus der Leptin-‐Promoter-‐Region und erhöhten Leptin-‐Serum-‐
Spiegeln einerseits und gesteigertem Suchtverlangen im Verlauf des Alkoholentzuges andererseits.
Die vorliegende Studie ist die erste Untersuchung, die die Dynamik der Leptin-‐
Promoter-‐Methylierung und der Leptin-‐Protein-‐Expression während des frühen Alkoholentzugs in einem Tiermodell für Alkoholabhängigkeit untersucht. Darüber hinaus wurde auch die Wirkung einer Behandlung mit ß-‐Endorphin oder Alpha-‐MSH auf den Methylierungsstatus der Leptin-‐Promoterregion untersucht.
Der Tierversuch wurde auf Basis des etablierten Langzeit-‐Alkohol-‐
Selbstverwaltungsmodells an Ratten durchgeführt. Sechzig Ratten erhielten über ein
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Jahr freien Zugang zu Alkohol. Zusätzlich dienten dreißig Ratten als wassertrinkende Kontrollen. Zu verschiedenen Zeitpunkten des Alkoholentzugs wurden Proben genommen. Darüber hinaus wurde einem Teil der Tiere im Entzug entweder α-‐MSH, β-‐Endorphin oder Kochsalz-‐Lösung verabreicht und ihnen danach wieder Alkohol präsentiert.
Im Ergebnis sahen wir einen signifikant geringeren durchschnittlichen
Methylierungsstatus der Leptin-‐Promoter-‐Region bei der Alkoholgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe direkt zu Beginn des Entzuges. Im Verlauf des Entzuges zeigen unsere Daten eine Adaption der durchschnittlichen Leptin-‐Promoter-‐Methylierung an die der Kontrollgruppen. Eine signifikante Änderung der Leptin-‐Plasmaspiegel im Blut zeigte sich nicht. Interessanterweise wiesen die Tiere, die im Alkoholentzug mit α-‐MSH behandelt wurden, ähnliche durchschnittliche Leptin-‐Promoter-‐
Methylierungsraten wie die Wasser-‐trinkenden Kontrollgruppen auf, obwohl den α-‐
MSH-‐behandelten Tieren nach dem Entzug wieder Alkohol präsentiert wurde.
Unter Annahme eines funktionellen Zusammenhangs zwischen verminderter Leptin-‐
Promoter-‐Methylierung und erhöhter Leptin-‐Ausschüttung mit einhergehend gesteigertem Suchtverlangen könnten α-‐MSH oder weitere Melanocortin-‐Rezeptor-‐
Agonisten zukünftig als mögliche Therapieoption bei Patienten im Alkoholentzug in Frage kommen. Leptin hingegen könnte beispielsweise als mögliche Zielgröße zur Überwachung des Alkoholentzuges ebenfalls für den klinischen Alltag interessant sein.
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4. Erklärung gemäß §2 Abs. 2 Nr. 7 u. 8 PromO
Ich erkläre, dass ich die der Medizinischen Hochschule Hannover zur Promotion eingereichte Dissertation mit dem Titel „DNA Methylation of the Leptin Gene Promoter
is Altered by Chronic Alcohol Exposure in an Animal Model for Alcohol Dependence“ in der Klinik für Psychiatrie, Sozialpsychiatrie und Psychotherapie unter Betreuung von Prof. Dr. med. Thomas Hillemacher ohne sonstige Hilfe durchgeführt und bei der Abfassung der Dissertation keine anderen als die dort aufgeführten Hilfsmittel benutzt habe.
Die Gelegenheit zum vorliegenden Promotionsverfahren ist mir nicht kommerziell vermittelt worden. Insbesondere habe ich keine Organisation eingeschaltet, die gegen Entgelt Betreuerinnen und Betreuer für die Anfertigung von Dissertationen sucht oder die mir obliegenden Pflichten hinsichtlich der Prüfungsleistungen für mich ganz oder teilweise erledigt.
Ich habe diese Dissertation bisher an keiner in-‐ oder ausländischen Hochschule zur Promotion eingereicht. Weiterhin versichere ich, dass ich den beantragten Titel bisher noch nicht erworben habe.
Die Ergebnisse der Dissertation wurden in der Fachzeitschrift “European Addiction Research” (Karger International, Basel) veröffentlicht.
Hannover, den 27.06.2020
J. Wieting
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5. Schrifttumsverzeichnis
1. Wieting, J., et al., DNA Methylation of the Leptin Gene Promoter is Altered by Chronic Alcohol Exposure in an Animal Model for Alcohol Dependence. Eur Addict Res, 2019. 25(2): p. 49-‐55.
2. Global status report on alcohol and health 2018. 2018: World Health Organization. P. 65.
3. Addolorato, G., et al., Hormones and drinking behaviour: new findings on ghrelin, insulin, leptin and volume-‐regulating hormones.
An ESBRA Symposium report. Drug Alcohol Rev, 2009. 28(2): p. 160-‐
5.
4. Wurst, F.M., et al., Alcoholism, craving, and hormones: the role of leptin, ghrelin, prolactin, and the pro-‐opiomelanocortin system in modulating ethanol intake. Alcohol Clin Exp Res, 2007. 31(12): p.
1963-‐7.
5. Reece, A.S., Hypothalamic opioid-‐melanocortin appetitive balance and addictive craving. Med Hypotheses, 2011. 76(1): p. 132-‐7.
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12. Oswal, A. and G. Yeo, Leptin and the control of body weight: a review of its diverse central targets, signaling mechanisms, and role in the pathogenesis of obesity. Obesity (Silver Spring), 2010. 18(2): p. 221-‐
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