Altered peripheral expression of brain derived neurotrophic factor in blood of children and adolescents with autism spectrum disorders

Neurotrophine beeinflussen durch die Modulation von Prozessen wie Zellproliferation, -migration, Apoptose und Synapsenbildung entscheidend die neuronale Plastizität. Sie gelten deshalb als Kandidatengene neuronaler Entwicklungsstörungen wie Autismus-Spektrum-Störungen (ASS). Die vorgelegte Arbeit zielt auf die weitere Klärung der Rolle von Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) bei der Ätiopathophysiologie der ASS durch Expressionsanalysen im Blut als potenziellem Surrogat zentralnervöser Prozesse. In gut charakterisierten ASS-Stichproben und - neben gesunden Kontrollprobanden - einer klinischen Kontrollgruppe von Patienten mit Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS) wurde die BDNF-mRNA-Expression in Vollblut sowie BDNF-Proteinserumkonzentrationen untersucht. Zusätzlich wurden mögliche Einflussfaktoren auf die BDNF-Werte wie Alter, IQ, autismusspezifische Symptomatik, Komorbidität und Medikation analysiert. In einer ersten Stichprobe (ASS-Patienten versus gesunde Kontrollen) wurden signifikant erniedrigte BDNF-Serumkonzentrationen in der Patientengruppe mittels Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay gemessen (p = 0,040). In einer zweiten unabhängigen Stichprobe (Patienten mit ASS, Patienten mit ADHS und gesunde Kontrollen) wurde auf mRNA-Ebene mittels quantitativer Real-Time-Polymerasekettenreaktion ebenfalls ein signifikanter Gruppenunterschied ermittelt mit erniedrigter BDNF-Expression in der ASS-Gruppe im Vergleich zu gesunder Kontrollgruppe (p = 0,011), sowie einem Trend zu erniedrigten BDNF-Werten bei ADHS-Patienten im Vergleich zu gesunden Probanden (p = 0,097). Des Weiteren wurde eine signifikante negative Korrelation zwischen Alter und BDNF-mRNA-Expression bei Patienten mit ASS sowie eine positive Korrelation von Alter und BDNF-Serumkonzentrationen bei gesunden Kontrollen gemessen. Auch korrelierten die BDNF-Werte im Serum mit der Ausprägung des autistischen Phänotyps. In einer Subgruppe der ADHS-Patienten wurde kein Einfluss von Psychostimulanzien auf die BDNF-mRNA-Expression gemessen. Der Einbezug größerer Stichproben sowie die systematische Erfassung weiterer potenzieller Einflussfaktoren auf die BDNF-Expression (wie pubertärer Entwicklungsstand bzw. Geschlechtshormonkonzentrationen) könnten in zukünftigen Studien zu einer weiteren Klärung der pathophysiologischen Rolle von BDNF bei Kindern und Jugendlichen mit ASS beitragen.Neurotrophins impact on neuronal plasticity by modulating processes such as cell proliferation, cell migration, apoptosis and synaptic plasticity. Therefore, they are regarded as candidate genes for neurodevelopmental disorders such as autism spectrum disorders (ASD). The following work aims at further clarifying the role of brain derived neurotrophic factor (BDNF) in the pathophysiology of ASD by expression analyses in blood as a potential surrogate for BDNF effects observed in the central nervous system. BDNF mRNA expression in whole blood and BDNF serum concentrations were analyzed in well characterized samples of ASD patients, healthy controls, and a clinical control group of patients with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). In addition, potential modulating factors such as age, IQ, autistic phenotype, comorbidity and medication were further investigated. In a first project (ASD patients vs. healthy controls) significantly lower BDNF serum concentrations in the ASD group were observed via enzyme-linked immunosorbent assay (p = 0.040). In a second independent sample and project (patients with ASS, patients with ADHD, and healthy controls), BDNF mRNA expression was analyzed using quantitative real time polymerase chain reaction. Also in this sample, a significant group difference was found with lower BDNF expression in the ASD group compared to the health controls (p = 0.011). Moreover, a trend of decreased BDNF mRNA levels was observed for patients with ADHD in comparison to the normally developing controls (p = 0.097). Furthermore, with regard to potential influencing factors, we found a significant negative correlation between age and BDNF mRNA expression in patients with ASD, as well as a positive correlation between age and BDNF serum concentrations in healthy controls. A positive correlation was moreover detected between the serum BDNF concentrations and autistic phenotype. Testing a sub-group of ADHD patients, no significant influence of stimulants was observed on BDNF mRNA expression. In future studies, bigger sample sizes as well as a systematic assessment of other factors that potentially influence BDNF expression (like pubertal developmental status or concentration of sex hormones) could further clarify the pathophysiological role of BDNF in children and adolescents with ASD