Neurobiochemie und Pharmakokinetik

Neurobiochemie

Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Erforschung der Beeinflussung des Neurotransmitterstoffwechsels durch das Immunsystem. Im Zentrum des Interesses stehen die beiden Arme des Tryptophanmetabolismus und ihre Bedeutung in der Pathophysiologie neuropsychiatrischer Erkrankungen (Schizophrenie, Affektive Störungen, Demenz vom Alzheimer-Typ, Tourette-Syndrom). Daneben werden multidimensionale Untersuchungen zur Beteiligung des Immunsystems an der Pathophysiologie und Therapie komplexer Erkrankungen erforscht (z.B. entzündliche Darmerkrankungen, Multiple Sklerose).

Der Tryptophanmetabolismus führt nicht nur zu dem bekannten Neurotransmitter Serotonin und dem Neurohormon Melatonin. Im sogenannten Kynurenin-Pathway werden diverse neuroaktive Intermediate synthetisiert, deren vielfältige Funktionen sowohl neurobiologisch, als auch immunologisch relevant sind. Dieser Arm des Tryptophanmetabolismus unterliegt einer intensiven regulatorischen Kontrolle durch das Immunsystem, während er gleichzeitig selbst die Immunfunktion auf verschiedenen Ebenen moduliert. Gleichzeitig beinhaltet dieser Stoffwechselweg einige funktionelle Gegenspieler: So wird über den Hauptweg mit der Chinolinsäure ein hochaffiner NMDA-Rezeptor-Agonist produziert, während über einen Seitenarm die am selben Rezeptor antagonistisch wirkende Kynureninsäure gebildet wird. Intermediate des Kynurenin-Pathways spielen auch eine bedeutsame Rolle in der Interaktion zwischen Darmmikrobiom und Zentralnervensystem.

Pharmakokinetik

Therapeutisches Drug-Monitoring (TDM), insbesondere in Kombination mit pharmakokinetisch ausgerichteter Pharmakogenetik, dient der auf den individuellen Patienten abgestimmten Optimierung einer Arzneimitteltherapie. Ein aktueller Forschungsschwerpunkt ist die Optimierung des Therapeutischen Drugmonitorings zum Beispiel durch Miniaturisierung der Probenvolumina, Ersatz der venösen Blutentnahme durch alternative Probenmaterialien (insbesondere Kapillarblut), Ersatz der Talspiegelmessungen durch vereinfachte Area-under-the Curve-Analysen und Erweiterung des TDM simultane Bestimmung der Hauptmetabolite zur Bewertung der Metabolic Ratio.

Neuroinflammation und Entwicklung einer Inflammationsdiagnostik-Plattform (Priv. Doz. Dr. Ute Meier)

Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS). Disseminierte Entzündungsherde im ZNS führen zu Sensibilitätsstörungen und Paresen. Bislang ist die Multiple Sklerose unheilbar. Im Gegensatz zur genetischen Veranlagung bieten umweltbedingte Risikofaktoren, wie z.B. Vitamin-D-Defizienz und Epstein-Barr-Virus Infektion, innovative Angriffspunkte zur Intervention. Es fehlen im Blut messbare Biomarker, die Therapieansprechen und Krankheitsaktivität in der klinischen Praxis zuverlässig anzeigen.

Niedriggradige Entzündungsvorgänge spielen auch in Subgruppen von Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen (z.B. Schizophrenie, Autismus-Spektrum Störung) eine wichtige Rolle.

Ein Schwerpunkt des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer innovativen und sensitiven Inflammationsdiagnostik-Plattform als point-of-care Test, basierend auf einer patentierten Immunsignatur, zur Messung von niedriggradigen Entzündungsvorgängen im Blut.

• Schrag AE, Martino D, Wang H, Ambler G, Benaroya-Milstein N, Buttiglione M, Cardona F, Creti R, Efstratiou A, Hedderly T, Heyman I, Huyser C, Mir P, Morer A, Moll N, Müller N, Müller-Vahl KR, Plessen KJ, Porcelli C, Rizzo R, Roessner V, Schwarz M, Tarnok Z, Walitza S, Dietrich A, Hoekstra PJ, European Multicentre Tics in Children Study (EMTICS).
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• Schrag A, Martino D, Apter A, Ball J, Bartolini E, Benaroya-Milshtein N, Buttiglione M, Cardona F, Creti R, Efstratiou A, Gariup M, Georgitsi M, Hedderly T, Heyman I, Margarit I, Mir P, Moll N, Morer A, Müller N, Müller-Vahl K, Münchau A, Orefici G, Plessen KJ, Porcelli C, Paschou P, Rizzo R, Roessner V, Schwarz MJ, Steinberg T, Tagwerker Gloor F, Tarnok Z, Walitza S, Dietrich A, Hoekstra PJ;
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• Hefner G, Laux G, Baumann P., Bergemann N, Clement HW, Conca A, Deckert J, Domschke K, Eckermann G, Egberts K, Gerlach M, Greiner C, Gründer G, Haen E, Havemann-Reinecke U, Helmer R, Janssen G, Jaquenoud E, Messer T, Mössner R, Müller MJ, Paulzen M, Pfuhlmann B, Riederer P, Saria A, Schoppek B, Schoretsanitis G, Schwarz MJ, Gracia MS, Stegmann B, Steimer W, Stingl JC, Uhr M, Ulrich S, Unterecker S, Waschgler R, Zernig G, Zurek G, Hiemke C.
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• Schoretsanitis G, Paulzen M, Unterecker S, Schwarz M, Conca A, Zernig G, Gründer G, Haen E, Baumann P, Bergemann N, Clement HW, Domschke K, Eckermann G, Egberts K, Gerlach M, Greiner C, Havemann-Reinecke U, Hefner G, Helmer R, Janssen G, Jaquenoud-Sirot E, Laux G, Messer T, Mössner R, Müller MJ, Pfuhlmann B, Riederer P, Saria A, Schoppek B, Silva Gracia M, Stegmann B, Steimer W, Stingl JC, Uhr M, Ulrich S, Waschgler R, Zurek G, Hiemke C.
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• Hiemke C, Bergemann N, Clement HW, Conca A, Deckert J, Domschke K, Eckermann G, Egberts K, Gerlach M, Greiner C, Gründer G, Haen E, Havemann-Reinecke U, Hefner G, Helmer R, Janssen G, Jaquenoud E, Laux G, Messer T, Mössner R, Müller MJ, Paulzen M, Pfuhlmann B, Riederer P, Saria A, Schoppek B, Schoretsanitis G, Schwarz M, Gracia MS, Stegmann B, Steimer W, Stingl JC, Uhr M, Ulrich S, Unterecker S, Waschgler R, Zernig G, Zurek G, Baumann P.
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• Schwarz MJ
  Pharmakokinetisches Grundverständnis als Basis der individualisierten Psychopharmakotherapie. Die Psychiatrie 2017, 14: 34-44
• Schmitt A, Martins-de-Souza D, Akbarian S, Cassoli JS, Ehrenreich H, Fischer A, Fonteh A, Gattaz WF, Gawlik M, Gerlach M, Grünblatt E, Halene T, Hasan A, Hashimoto K, Kim YK, Kirchner SK, Kornhuber J, Kraus TF, Malchow B, Nascimento JM, Rossner M, Schwarz M, Steiner J, Talib L, Thibaut F, Riederer P, Falkai P;
  Members of the WFSBP Task Force on Biological Markers. Consensus paper of the WFSBP Task Force on Biological Markers: Criteria for biomarkers and endophenotypes of schizophrenia, part III: Molecular mechanisms. World J Biol Psychiatry. 2017, 18(5): 330-356 doi: 10.1080/15622975.2016.1224929