Aesthetic Medicine

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Das Serotonin-System des Gehirns ist komplexer als bisher angenommen

Die Therapie mit SSRIs setzt ein einheitliches Serotonin-System voraus.

Neueste Forschungsergebnisse zeigen, warum schwere Nebenwirkungen bei dieser Medikamentengruppe auftreten.

Besonders bei geriatrischen Patienten muss die Indikation für eine Medikation mit SSRIs sehr streng gestellt werden.

AUGUST 23, 2018

Stanford scientists paint nuanced picture of brain system regulating moods, movements

New findings reveal that the brain’s serotonin system ­– which regulates everything from our moods to our movements – is made up of multiple parallel pathways that affect the brain in different, and sometimes opposing, ways.


As Liqun Luo was writing his introductory textbook on neuroscience in 2012, he found himself in a quandary. He needed to include a section about a vital system in the brain controlled by the chemical messenger serotonin, which has been implicated in everything from mood to movement regulation. But the research was still far from clear on what effect serotonin has on the mammalian brain.

A 3D rendering of the serotonin system in the left hemisphere of the mouse brain reveals two groups of serotonin neurons in the dorsal raphe that project to either cortical regions (blue) or subcortical regions (green) while rarely crossing into the other’s domain. (Image credit: Jing Ren)

“Scientists were reporting divergent findings,” said Luo, who is the Ann and Bill Swindells Professor in the School of Humanities and Sciences at Stanford University. “Some found that serotonin promotes pleasure. Another group said that it increases anxiety while suppressing locomotion, while others argued the opposite.”

Fast forward six years, and Luo’s team thinks it has reconciled those earlier confounding results. Using neuroanatomical methods that they invented, his group showed that the serotonin system is actually composed of at least two, and likely more, parallel subsystems that work in concert to affect the brain in different, and sometimes opposing, ways. For instance, one subsystem promotes anxiety, whereas the other promotes active coping in the face of challenges.

“The field’s understanding of the serotonin system was like the story of the blind men touching the elephant,” Luo said. “Scientists were discovering distinct functions of serotonin in the brain and attributing them to a monolithic serotonin system, which at least partly accounts for the controversy about what serotonin actually does. This study allows us to see different parts of the elephant at the same time.”

The findings, published online on August 23 in the journal Cell, could have implications for the treatment of depression and anxiety, which involves prescribing drugs such as Prozac that target the serotonin system – so-called SSRIs (selective serotonin reuptake inhibitors). However, these drugs often trigger a host of side effects, some of which are so intolerable that patients stop taking them.

“If we can target the relevant pathways of the serotonin system individually, then we may be able to eliminate the unwanted side effects and treat only the disorder,” said study first author Jing Ren, a postdoctoral fellow in Luo’s lab.

Organized projections of neurons

The Stanford scientists focused on a region of the brainstem known as the dorsal raphe, which contains the largest single concentration in the mammalian brain of neurons that all transmit signals by releasing serotonin (about 9,000).

The nerve fibers, or axons, of these dorsal raphe neurons send out a sprawling network of connections to many critical forebrain areas that carry out a host of functions, including thinking, memory, and the regulation of moods and bodily functions. By injecting viruses that infect serotonin axons in these regions, Ren and her colleagues were able to trace the connections back to their origin neurons in the dorsal raphe.

This allowed them to create a visual map of projections between the dense concentration of serotonin-releasing neurons in the brainstem to the various regions of the forebrain that they influence. The map revealed two distinct groups of serotonin-releasing neurons in the dorsal raphe, which connected to cortical and subcortical regions in the brain.

“Serotonin neurons in the dorsal raphe project to a bunch of places throughout the brain, but those bunches of places are organized,” Luo said. “That wasn’t known before.”

Two parts of the elephant

In a series of behavioral tests, the scientists also showed that serotonin neurons from the two groups can respond differently to stimuli. For example, neurons in both groups fired in response to mice receiving rewards like sips of sugar water but they showed opposite responses to punishments like mild foot shocks.

“We now understand why some scientists thought serotonin neurons are activated by punishment, while others thought it was inhibited by punishment. Both are correct – it just depends on which subtype you’re looking at,” Luo said.

What’s more, the group found that the serotonin neurons themselves were more complex than originally thought. Rather than just transmitting messages with serotonin, the cortical-projecting neurons also released a chemical messenger called glutamate – making them one of the few known examples of neurons in the brain that release two different chemicals.

“It raises the question of whether we should even be calling these serotonin neurons because neurons are named after the neurotransmitters they release,” Ren said.

Taken together, these findings indicate that the brain’s serotonin system is not made up of a homogenous population of neurons but rather many subpopulations acting in concert. Luo’s team has identified two groups, but there could be many others.

In fact, Robert Malenka, a professor and associate chair of psychiatry and behavioral sciences at Stanford’s School of Medicine, and his team recently discovered a group of serotonin neurons in the dorsal raphe that project to the nucleus accumbens, the part of the brain that promotes social behaviors.

“The two groups that we found don’t send axons to the nucleus accumbens, so this is clearly a third group,” Luo said. “We identified two parts of the elephant, but there are more parts to discover.”

Luo is also an investigator at the Howard Hughes Medical Institute in Maryland and a member of Stanford Bio-X, the Stanford Cancer Institute, and the Stanford Neurosciences Institute. Other Stanford coauthors on the study include Drew Friedmann, Jing Xiong, Cindy Liu, Brielle Ferguson, Tanya Weerakkody, Katherine DeLoach, Chen Ran, Albert Pun, Yanwen Sun, Brandon Weissbourd, John Huguenard, and Mark Horowitz.

The research was supported by BRAIN initiative grants from the National Institutes of Health and National Science Foundation.

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Chronobiologie & Regulationsmedizin für Gesundheit und Wohlbefinden

Neurons in the brain that produce the pleasure-signaling neurotransmitter dopamine also directly control the brain’s circadian center, or „body clock“ – the area that regulates eating cycles, metabolism and waking/resting cycles – a key link that possibly affects the body’s ability to adapt to jet lag and rotating shift work, a new University of Virginia study has demonstrated.

The finding is reported in today’s online edition of the journal Current Biology.
„This discovery, which identifies a direct dopamine neuron connection to the circadian center, is possibly the first step toward the development of unique drugs, targeting specific neurons, to combat the unpleasant symptoms of jet-lag and shiftwork, as well as several dangerous pathologies,“ said Ali Deniz Güler, a UVA professor of biology and neuroscience who oversaw the study in his lab.

Modern society often places abnormal pressure on the human body—from shifting time schedules due to air travel, to work cycles that don’t conform to natural light, to odd eating times—and these external conditions create an imbalance in the body’s natural cycles, which are evolutionarily synchronized to day and night. These imbalances may contribute to depression, obesity, cardiovascular diseases and even cancer.
„Scientists have been working for decades to help the body’s circadian system readily re-synchronize to variable work and eating schedules and flights across multiple time zones,“ Güler said. „Finding this connection between dopamine-producing neurons and the circadian center allows us to target these neurons with therapies that could potentially provide relief of symptoms for travelers and shift workers particularly, and possibly people with insomnia.“
Sleep disorders and abnormal circadian rhythms affecting the brain and other organs can worsen many pathologies involving aberrant dopamine neurotransmission, Güler said, including Parkinson’s disease, depression, attention deficit/hyperactivity disorder, bipolar disorder, schizophrenia and drug addiction.
„New understanding of dopamine-producing neurons and the connection to the body’s biorhythms may go a long way toward treatments to alleviate the harmful effects of these serious pathologies,“ Güler said.
Güler’s laboratory specializes in identifying neural circuits that govern biological rhythms in the brain, providing unique therapeutic targets for a range of diseases. Ph.D. candidate Ryan Grippo, Güler’s graduate student, led the Current Biology study.
The researchers used two types of mice in their investigation: one normal, the other with dopamine signaling disrupted. By shifting the light schedules of the two groups by six hours, a jet-lag effect, they found that the dopamine-disrupted animals took much longer to resynchronize to the six-hour time shift, indicating feedback between the dopamine neurons and the circadian center.
„This shows that when we engage in rewarding activities like eating, we are inadvertently affecting our biological rhythms,“ Güler said. „We may have found the missing link to how pleasurable things and the circadian system influence one another.“
More information: Current Biology (2017). DOI: 10.1016/j.cub.2017.06.084

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Das Gesetz des Minimums!

TORC1 ist ein Proteinkomplex, der mTOR und einige andere assoziierte Proteine mit einschließt. Dieser Komplex fungiert in der Zelle als Sensor für den Status von Nährstoffen, oxidativem Stress und Energie. Kontrolliert wird dieser Komplex durch Insulin, Wachstumshormone, oxidativem Stress und Aminosäuren, hier besonders durch Leucin.

Ein aktiviertes TORC1 aktiviert seinerseits die Proteinbiosynthese. Um eine Zelle wachsen zu lassen, müssen eine Reihe von Ressourcen für die Proteinbiosynthese vorhanden sein, wie genug zelluläre Energie in Form von ATP, Sauerstoff, Nährstoffe, die richtigen Wachstumsfaktoren und so weiter. mTOR ist ebenfalls ein Protein, das eine Reihe von Aktivitäten der Zelle reguliert, wie das Zellwachstum, Zellteilung, Zellmotilität, das Überleben der Zelle, Proteinbiosynthese und Transkription bei der Biosynthese.
Wenn also aufgrund der anspruchsvollen Anforderungen für die Aktivierung von TORC1 – ATP, Sauerstoff, Nährstoffe, die richtigen Wachstumsfaktoren und so weiter – ein Faktor fehlt, dann bleibt die Aktivierung von TORC1 aus. Und das genau geschieht beim Fehlen von Nährstoffen wie sie mit einer Kalorienrestriktion einhergehen.

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Das Gehirn: Schaltstelle zwischen Innerer Medizin und Neurologie  

DGIM aktuell 3/2017.

 Langlebigkeit gelingt nur dann wirklich gut, wenn – trotz meist mehrerer chronischer Erkrankungen – Körper und Geist ihre Funktionalität derart erhalten können, dass ein Lebenmit erfüllender sozialer Teilhabe möglich bleibt. Ab dem 80. Lebensjahr sind es jedoch die Einschränkungen in den Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) sowie kognitive Einbußen, die quantitativ massiv ansteigen und gerade eine soziale Teilhabe gefährden.
Vor Kurzem – am 21. September 2017 – fand der diesjährige Welt-Alzheimertag statt. Im Volksmund heißt es gerne: „Er oder sie hat Alzheimer“. Immer mehr kristallisiert sich aber heraus, dass Mischformen aus der Alzheimer- Demenz und vaskuläre Demenzen in all ihren Ausprägungen – so auch der Schlaganfall – oft gleichzeitig an den kognitiven Einbußen wie auch den Verhaltensstörungen pathophysiologisch beteiligt sind. 

Internisten werden täglich mit vaskulären Risikofaktoren und deren Komplikationen konfrontiert. Diese sind auch integraler Bestandteil internistischer Therapien. Doch auch die Alzheimer-Demenz zeigt viele Bezüge zur Inneren Medizin. Genannt seien hier der Zusammenhang zwischen Hypercholinesterinämie sowie Diabetes mellitus – nicht nur mit vaskulären Demenzen, sondern auch der Demenz vom Alzheimer-Typ. Weiter sind die Amyloid-Plaques, die im Gehirn gefunden werden, durch eine Gruppe von Mikrogliazellen umgeben – also von Entzündungszellen im Zentralnervensystem.

Auch die Ernährungsmedizin interferiert stark mit den Demenzerkrankungen – beispielsweise weil eine ausgewogene Ernährung reich an Anti-Oxidantien präventiv gegen kardio-vaskuläre Erkrankungen und gegen die Alzheimer- Demenz wirkt. Im Laufe der Progression einer Demenzerkrankung spielen Ernährungsprobleme immer eine Rolle, bis zu ethischen Fragen der Ernährung – zum Beispiel über eine perkutane endoskopische Gastrostomie (PEG) – am Ende des Lebens. Rezente Daten betonen auch den engen Zusammenhang mit dem Mikrobiom, gastrointestinalen neuralen Veränderungen und einer weiteren neurodegenerativen Erkrankung, dem M. Parkinson.

„Mens sana in corpore sano“ – etwas plakativ ausgedrückt könnte man sagen: Der Geist folgt dem Körper und nicht umgekehrt, entwicklungsgeschichtlich vielleicht gar nicht so un- gewollt. Auf alle Fälle gilt es, die kollegialen Verflechtungen zwischen Innerer Medizin und Neurologie zu pflegen, gerade in Zeiten großer demographischer Veränderungen. 
Hier spiegelt sich das Leitthema des Kongresses 2018 wider, dass die Innere Medizin die Medizin für den ganzen Menschen darstellen kann und soll. 

Wie oben dargelegt, sind präventive Ansätze zur Vermeidung respektive Verzögerung demen- tieller Erkrankungen von Nöten. Epidemiologische Studien, die Ansätze zur Prävention ganz allgemein eröffnen oder auch Interventionsstudien, die die Umsetzung solcher Ansätze zum Ziel haben, sind auch der Fokus des von der DGIM vergebenen Präventionspreises. Wir freuen uns sehr auf viele interessante Bewerbungen.

In den letzten Presidental News wünschte ich Ihnen viel Sommersonne. Nun kommt die Zeit der „Farbenlehre“ wie auch die der Erntezeit. Kosten Sie von dieser – ja, ich kann es nicht lassen – anti-oxidativen Fülle!

Ihr Cornel C. Sieber, Nürnberg und Regensburg

Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Innere Medizin (DGIM) 2017/2018

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Schlafstörungen können Alzheimer Demenz verursachen!

Was ist die Schumann-Frequenz?
Die Schumann-Frequenz ist die Grund-Resonanzfrequenz in unserem Lebensraum, jenem aus Erdkugel und der in ca. 100 km Höhe umgebenden Ionosphäre bestehenden “Kugelkondensator”. Jede Energieentladung zwischen Ionosphäre und Erdoberfläche, also jeder normale Blitzschlag, erzeugt als Nebenprodukt Radiowellen, welche die Energie zur Aufrechterhaltung der Resonanzschwingung in diesem Resonanzraum liefern. Die Schumann-Frequenz ist nach dem deutschen Physiker Prof. Dr. W. O. Schumann benannt und von ihm 1952 erstmalig vorausberechnet worden. 

Später, in den fünfziger Jahren, hat Prof. Herbert König, ein Schüler von Schumann, diese Frequenz erstmals exakt gemessen. Die elementare Frequenz, die Grundfrequenz eines ganzen Spektrums von Resonanzfrequenzen, beträgt 7,83 Hertz.

Die Schumann-Frequenz entspricht einer Frequenz des menschlichen Gehirns: 

Durch Messungen der Gehirnströme eines Menschen mittels eines Elektro-Enzephalographen (EEG) kann man feststellen, daß das Gehirn elektromagnetische Wellen produziert, die im Bereich zwischen 1 und 40 Hertz liegen. Man unterteilt dieses Spektrum in der Medizin in insgesamt vier Bereiche, die mit unterschiedlichen Bewusstseinszuständen einhergehen:

1. Delta – Wellen (1-3 Hertz) sind charakteristisch für Tiefschlaf und komatöse Zustände. 
2. Theta – Wellen (4-7 Hertz) sind charakteristisch für den Traumschlaf.

3. Alpha – Wellen (8-12 Hertz) treten im entspannten Wachzustand auf, etwa in einer
Meditation oder kurz vor dem Einschlafen bzw. unmittelbar nach dem Erwachen. 

4. Beta – Wellen (13-40 Hertz) herrschen im normalen Wachzustand vor.
Die Schumann-Frequenz bildet die Grenze zwischen Theta- und Alpha-Bereich.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Schumann-Frequenz in exakter Resonanz mit der Hippocampus-Frequenz des Menschen und aller Säugetiere ist. 
Dieses Signal wurde von der NASA (Prof. Persinger), Prof. R. Wever und von dem Biophysiker Dr. Wolfgang Ludwig unabhängig voneinander als „biologisches Normal“ erkannt, ohne das der Mensch nicht auskommen kann. 
Das Fehlen dieser Schwingungen kann Störungen des Allgemeinbefindens wie Benommenheit, Kopfschmerzen, Pulsveränderungen und Atemveränderungen erzeugen. 
Der Hippocampus ist ein Teil des Limbischen Systems, das als Sitz der Gefühle und damit auch der Konflikte gilt. 
Die Amygdala, ein vor dem Hippocampus liegendes und zum Limbischen System gehörendes Gehirnareal, scheint für die Wahrnehmung von emotional bedeutenden Reizen von besonderer Bedeutung zu sein.
Neueste Ergebnisse der Gehirnforschung zeigen, dass das Gehirn auf äußere Energien und Schwingungen, für die es empfänglich ist, mit einer umfangreichen Neuorganisation seiner inneren Schaltkreise reagiert. 
Dies führt zwar kurzfristig zu einem Unruheeffekt, dann jedoch neigt das Gehirn dazu, sich auf einer höheren Schwingungsebene neu zu organisieren.

‚It is known that sleep is vital to our normal daily functioning, and that a lack of proper nightly sleep can seriously affect our cognition and general well-being. For instance, Medical News Today recently covered a study that linked disturbed sleep with dementia, and another that investigated the correlation between attention deficit hyperactivity disorder and sleeplessness.‘

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Why doesn‘t the Neanderthaler use glasses? Or predicts an ophthalmological examination Alzheimer‘s better than genetic tests?

‚Many scientists now believe that rather than being a disease of aging, Alzheimer’s may be the result of a disease process that begins years, perhaps decades, before symptoms of dementia appear. This is thought by many to be one reason why so many Alzheimer’s drugs tested on older people with dementia have failed in clinical trials!‘
Elovanoids are novel cell-specific lipid mediators necessary for neuroprotective signaling for photoreceptor cell integrity.‘ Bokkyoo Jun, Pranab K. Mukherjee, Aram Asatryan, Marie-Audrey Kautzmann, Jessica Heap, William C. Gordon, Surjyadipta Bhattacharjee, Rong Yang, Nicos A. Petasis & Nicolas G. Bazan. Scientific Reports | 7: 5279 | DOI:10.1038/s41598-017-05433-71.

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Antonio Cherubini: „Wir brauchen eine europäische Zusammenarbeit und eine globale Bewertung für ältere Bluthochdruck-Patienten“

Bluthochdruck ist ein ständiges Thema, für das eine moderne Problemlösung gesucht wird. Auch sind viele Hypertonie-Richtlinien nicht präzise genug. „Hier werden Patienten zwischen 65 und 80 Jahren auf gleiche Weise betrachtet wie solche im Alter über 80 Jahren, obwohl letztere häufiger auch unter anderen Erkrankungen leiden und gebrechlicher sind“, kritisiert Professor Antonio Cherubini, Chefarzt des Geriatric Hospital IRCCS-INRCA in Ancona und Professor für Gerontologie und Geriatrie an der Universität von Perugia.

Beim Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Geriatrie (DGG) in Frankfurt am Main präsentiert der renommierte Geriater aus Italien mögliche Lösungen dafür, wie Geriater differenzierter vorgehen können. Seine Keynote-Lecture „Diagnostic and therapeutic strategies for hypertension in geriatric patients“ wird mit Spannung erwartet.

Die differenzierte Betrachtung fängt schon bei der Diagnostik an. „Bei geriatrischen Patienten sollten Standardmethoden zur Messung des Blutdrucks durch eine globale, also umfassende Bewertung ergänzt werden, die eine Einschätzung der individuellen Gebrechlichkeit, d. h. der Frailty, einschließt“, fordert Professor Cherubini. Liegt eine Frailty vor, sollte eine umfassende geriatrische Bewertung durchgeführt werden, ein sogenanntes „Comprehensive geriatric assessment“ (CGA). Um einen individuell geschneiderten Behandlungsplan zu entwickeln, werden neben medizinischen und psychologischen Faktoren des Patienten auch sein soziales Umfeld und seine funktionellen Fähigkeiten beurteilt.

Hypertonie-Therapie muss maßgeschneidert sein

Hypertonie-Patienten, die mindestens 80 Jahre alt und nachgewiesen gesund sowie funktionell ohne Beschränkungen sind, könnten nach aktuellen Empfehlungen auf identische Weise behandelt werden wie Patienten zwischen 65 und 80 Jahren. Die Therapie für ältere Patienten mit Bluthochdruck, bei denen eine Frailty festgestellt wird, müsse dagegen anders aussehen: „Weil es nicht genügend Beweise für die Vorteile der Bluthochdruckbehandlung für Achtzigjährige mit Frailty (Gebrechlichkeit) gibt, sollte die Therapie in dieser Kategorie von Patienten mit einem maßgeschneiderten Ansatz individualisiert werden”, empfiehlt Cherubini. „Basis dafür ist das zuvor durchgeführte CGA, bei dem auch das höhere Risiko für medikamenteninduzierte Nebenwirkungen bei diesen Patienten berücksichtigt wird.

Wünschenswert: eine stärkere internationale Zusammenarbeit in der Altersmedizin!

Professor Cherubini glaubt zudem, dass italienische und deutsche Geriater noch viel voneinander lernen können. „Insbesondere wäre es ratsam, dass sie trotz der Unterschiede in den jeweiligen Gesundheitssystemen die besten Praktiken bei der Betreuung älterer Patienten teilen.” Seiner Meinung nach sollten sie ihre Zusammenarbeit stärken, um auf gesamteuropäischer Ebene ein größeres Bewusstsein dafür zu schaffen, wie wichtig es ist, das Gesundheitssystem an die Bedürfnisse der rasch anwachsenden alternden Bevölkerung anzupassen.

Zur Person:

Professor Dr. med. Antonio Cherubini ist Chefarzt des Geriatric Hospital IRCCS-INRCA in Ancona sowie Professor für Gerontologie und Geriatrie an der Universität von Perugia. Er gilt als einer der renommiertesten Geriater Italiens. Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören unter anderem: die Rolle von Antioxidantien und Mikronährstoffen im Alter, Depression im Alter, Schlaganfall bei älteren Menschen, Pharmakotherapie bei älteren Menschen. Professor Cherubini hat verschiedene Funktionen in nationalen und internationalen Fachgesellschaften und ist Autor einer Vielzahl wissenschaftlicher Beiträge.