Samenvatting Samenvatting Het doel van dit proefschrift is de neurobiologische karakteristieken van depressieve stoornis en van depressie bij de ziekte van Alzheimer te identificeren. Depressie komt voor bij 20-50% van de Alzheimer patiënten. De achterliggende vraag is in hoeverre de depressie die optreedt bij de ziekte van Alzheimer dezelfde biologische karakteristieken vertoont als depressieve stoornis. Deze vraag wordt beantwoord binnen het kader van de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA)-as hypothese van depressie. Verschillende componenten van de HPA- of stress-as worden bestudeerd zowel in depressieve individuen (vasopressine en oxytocine) als in Alzheimer patiënten met en zonder depressie (cortisol, corticotropin-releasing hormone (CRH), vasopressine en oxytocine). Daarnaast wordt de relatie tussen depressieve symptomatologie en de neuropathologische kenmerken van de ziekte van Alzheimer, namelijk plaques en tangles, bepaald. Hypothalame veranderingen bij depressie Bij depressieve patiënten zijn verhoogde vasopressine plasmaspiegels gevonden, in het bijzonder in relatie tot het melancholische subtype van depressie, en tot suïcidaal gedrag. Twee hypothalame structuren produceren het vasopressine dat aan het plasma wordt afgegeven: de supraoptische kern (SON) en de paraventriculaire kern (PVN). Het was niet bekend welke van deze twee structuren verantwoordelijk is voor de verhoogde vasopressine plasmaspiegels bij depressie. Eerdere studies hebben aangetoond dat er sprake is van een verhoogd aantal vasopressine neuronen in de PVN bij depressieve patiënten in vergelijking met controles. Hypothalaam vasopressine potentieert de werking van CRH op de hypofyse om adrenocorticotroop hormoon (ACTH) vrij te maken. Vasopressine is dus een factor in de regulering van de HPA-as. Om de oorsprong van de verhoogde vasopressine plasmaspiegels bij depressie, en met name bij het melancholische subtype daarvan, vast te stellen, werd de hoeveelheid vasopressine mrna in de PVN en SON bepaald bij depressieve patiënten en controles d.m.v. in situ hybridisatie, waarbij speciale aandacht werd besteed aan het onderscheid tussen het melancholische en niet-melancholische type depressie. In de SON 123
Chapter 8 werd een toename van 60% gevonden in de vasopressine mrna expressie bij depressieve patiënten vergeleken met controles (p=0.02). Ook in de PVN werd een toename gezien, maar deze was niet significant. Echter, in de melancholische subgroep bleek de vasopressine mrna expressie zowel in de SON (p=0.01) als in de PVN (p=0.028) significant verhoogd. Onze bevinding geeft aan dat de SON de belangrijkste bron is van de toegenomen vasopressine plasmaspiegels bij depressie. Bovendien, waar tot op heden de PVN de meeste aandacht kreeg bij het onderzoek aan de HPA-as, wijzen deze resultaten de SON aan als een factor in de stress-as activatie bij depressie. Daarnaast geven ze aan dat de toename in de hypothalame vasopressine mrna expressie in het bijzonder relevant is voor het melancholische type depressie, hetgeen in overeenstemming is met eerdere studies die aantoonden dat verhoogde vasopressine plasmaspiegels gerelateerd zijn aan dit type depressie. Vasopressine verschilt slechts twee aminozuren van oxytocine, een neuropeptide dat een belangrijke rol speelt bij sociale interacties. Beide neuropeptiden worden afgegeven door de PVN en SON. Daar waar vasopressine de HPA-as activiteit stimuleert, hebben experimenten laten zien dat oxytocine de stressgeïnduceerde activiteit van de HPA-as in diverse soorten, waaronder de mens, vermindert en dat oxytocine onder basale condities de HPA-as activiteit remt. Tegelijkertijd lijkt oxytocine onmisbaar te zijn voor een adequate ACTH respons onder stressvolle omstandigheden. Uit eerdere studies bleek al dat het aantal oxytocine neuronen in de PVN bij depressieve patiënten verhoogd is. In dezelfde groep depressieve patiënten als waarin vasopressine mrna werd bepaald, werd tevens de hoeveelheid oxytocine mrna gemeten d.m.v. in situ hybridisatie. Er werd een significante toename gevonden in oxytocine mrna in de PVN van patiënten met een melancholische depressie vergeleken met niet-melancholische patiënten (p=0.038), terwijl melancholische patiënten vergeleken met controles een trend (p=0.099) lieten zien richting verhoogd oxytocine mrna in de PVN. Er was, echter, geen verschil in oxytocine mrna in ofwel de PVN ofwel de SON wanneer de hele groep depressieve patiënten vergeleken werd met de controles. Hiernaast bleek er bij depressieve patiënten een correlatie te bestaan tussen de hoeveelheid vasopressine mrna en de hoeveelheid oxytocine mrna in de PVN (rho=0.9, p=0.002) en SON (rho=0.7, p=0.02), terwijl bij controles zo n correlatie alleen gevonden werd in de SON (p=0.8, p=0.02). De toename in oxytocine mrna bij het melancholische type depressie zou verband kunnen houden met specifieke symptomen bij dit type depressie, zoals gewichtsverlies en vermindering van eetlust, omdat oxytocine een verzadigingspeptide is. Deze hypothese wordt gesteund door het feit dat het meeste oxytocine mrna werd gevonden in een melancholisch-depressieve patiënt, van wie in het medisch dossier werd vermeld 124
Samenvatting dat zij in een depressieve episode gedurende het laatste jaar van haar leven 16 kg was afgevallen. De toename in vasopressine en oxytocine in de PVN en SON lijkt aan elkaar gerelateerd te zijn bij depressieve patiënten, omdat er een correlatie bestaat tussen de hoeveelheid vasopressine mrna en de hoeveelheid oxytocine mrna in zowel de PVN als de SON. Zo bezien is er geen wezenlijk verschil in expressie van vasopressine en oxytocine in de PVN en SON bij depressie. Eerder zou je kunnen veronderstellen dat bij het melancholische type depressie zowel vasopressine als oxytocine expressie in beide kerngebieden verhoogd zijn. Echter, door de relatief kleine patiëntengroepen vonden we niet altijd een significant verschil in elk van de twee gebieden. Onze resultaten wijzen er op dat toegenomen hypothalame expressie van vasopressine met name in verband kan worden gebracht met het melancholische type van depressie. Depressie bij de ziekte van Alzheimer HPA-as hyperactiviteit is niet alleen vastgesteld bij depressie, maar ook bij de ziekte van Alzheimer, o.a. resulterend in verhoogde cortisolspiegels in de liquor cerebrospinalis (hersenvocht). Als wordt aangenomen dat depressie bij de ziekte van Alzheimer dezelfde pathofysiologische kenmerken heeft als depressieve stoornis, zou men ervan uit kunnen gaan dat HPA-as activiteit bij depressieve Alzheimer patiënten nog verder is toegenomen dan bij niet-depressieve Alzheimer patiënten, met hogere cortisolspiegels in de liquor tot gevolg. Om deze hypothese te testen werden cortisolspiegels bepaald in postmortem liquor van zowel depressieve als niet-depressieve Alzheimer patiënten, en in controles. De Alzheimer patiënten maakten deel uit van een prospectieve studie naar depressie bij de ziekte van Alzheimer, waarbij o.a. DSM-classificatie werd gebruikt en, naast andere meetschalen, de Cornell schaal voor depressie bij dementie voor het meten van depressiesymptomen. Deze schaal is speciaal ontworpen als een kwantitatief instrument voor het meten van depressiesymptomen in alle stadia van dementie. De patiënten ondergingen gedurende de laatste jaren van hun leven elke zes maanden een klinische evaluatie. Postmortem vond een systematische neuropathologische evaluatie plaats en de uitbreiding van de Alzheimer veranderingen werd bepaald volgens de Braak stadia voor tangles. Tevens werd door een neuropatholoog een gedifferentieerde semi-kwantitatieve evaluatie van de dichtheid van de Alzheimer beschadigingen (neuritische plaques en neurofibrillaire tangles in de gehele neocortex) uitgevoerd. De Alzheimer patiënten die in onze studies beschreven worden maakten deel uit van dit cohort. We vonden dat de cortisolspiegels na het overlijden bij Alzheimer patiënten meer 125
Chapter 8 dan verdubbeld waren ten opzichte van controles, hetgeen in overeenstemming is met eerdere onderzoeken, terwijl geen significante verschillen gevonden werden tussen depressieve en niet-depressieve Alzheimer patiënten. Deze bevindingen wijzen in de richting van een verschillende pathofysiologie van depressie bij de ziekte van Alzheimer vergeleken met depressieve stoornis. Eerder is bij depressie een viervoudige toename van het aantal CRH immunoreactive neuronen gevonden in de PVN. Deze neuronen vormen het startpunt van de HPA-as. Nagegaan werd of bij depressie bij de ziekte van Alzheimer hetzelfde fenomeen van een toegenomen aantal CRH neuronen vastgesteld kon worden. Voor deze studie werden drieëntwintig hypothalami van Alzheimer patiënten uit hetzelfde cohort als hierboven beschreven onderzocht. Het aantal CRH neuronen werd bepaald d.m.v. immunohistochemie en het Image Pro Plus analyseprogramma. We vonden een significante positieve correlatie tussen de Cornell scores en het aantal CRH neuronen bij Alzheimer patiënten (p=0.039). Daarnaast, en in overeenstemming met eerdere bevindingen, werd er geen verschil gevonden tussen de Alzheimer patiënten als groep vergeleken met controles. Onze resultaten suggereren dat een depressieve stoornis en depressie bij de ziekte van Alzheimer, op zijn minst voor een deel, hun hypothalame pathofysiologische kenmerken delen. Vasopressine en oxytocine, geproduceerd in de PVN en SON, worden beschouwd als factoren die betrokken zijn bij de pathofysiologie van een depressieve stoornis. Terwijl eerder gevonden was dat bij Alzheimer patiënten de hoeveelheid vasopressine mrna in de PVN en SON onveranderd is, is oxytocine in beide kerngebieden bij de ziekte van Alzheimer nooit eerder gemeten. We bepaalden daarom of vasopressine- en oxytocine-expressie veranderd zijn bij depressie bij de ziekte van Alzheimer. Postmortem hersenweefsel werd verkregen van dezelfde drieëntwintig patiënten die hierboven beschreven werden en de hoeveelheid vasopressine en oxytocine mrna in de PVN en SON werd bepaald d.m.v. in situ hybridisatie. De groep Alzheimer patiënten verschilde niet significant van de zes controles ten aanzien van de hoeveelheid vasopressine of oxytocine in de PVN of SON. Ook werd er geen significant verschil gevonden tussen depressieve en niet-depressieve Alzheimer patiënten wat betreft de hoeveelheid vasopressine of oxytocine in de PVN of SON. Daarnaast was er geen significante relatie tussen de Cornell score en vasopressine of oxytocine mrna in beide kerngebieden. De resultaten van deze studie geven aan dat bij depressie bij de ziekte van Alzheimer vasopressine en oxytocine genexpressie op het niveau van de PVN en SON onveranderd is. Voor vasopressine betekent dit een verschil met depressieve stoornis. Daarnaast vonden we een onveranderde oxytocine mrna expressie in beide kerngebieden bij de ziekte van Alzheimer. 126
Samenvatting Eerder werd gevonden dat neuritische plaques en tangles, de neuropathologische kenmerken van de ziekte van Alzheimer, gerelateerd zijn aan het voorkomen van depressie gedurende het leven. In een andere studie werd gevonden dat er geen relatie bestond tussen depressieve symptomen bij Alzheimerpatiënten en Alzheimer pathologie. Echter, in deze studie werd geen geschikt diagnostisch instrument gebruikt om depressieve symptomen bij demente patiënten vast te stellen. Omdat er een belangrijke overlap van symptomen is tussen depressie en de ziekte van Alzheimer, is het gebruik van het juiste meetinstrument in dit soort studies van essentieel belang. Daarom hebben we in ons onderzoek de Cornell schaal voor depressie bij dementie gebruikt. We stelden in een prospectieve studie vast of er een relatie bestaat tussen de depressieve toestand van een patiënt op het moment van overlijden en de neuropathologische kenmerken van de ziekte van Alzheimer, terwijl we controleerden voor de klinische ernst van dementie. In totaal werden de hersenen van drieënveertig Alzheimer patiënten verkregen uit de prospectieve studie naar depressie bij de ziekte van Alzheimer. Van al deze patiënten werden de laatste klinische evaluaties voor het overlijden samen met de postmortem neuropathologie geanalyseerd. We vonden een significante correlatie tussen de Cornell scores en de somscore voor de dichtheid van de neuritische plaques in de gehele cortex (p=0.027), en in het bijzonder in de temporale cortex (p=0.012). De waargenomen correlaties waren onafhankelijk van sekse, leeftijd, klinische dementie en de duur van de ziekte van Alzheimer. Deze studie laat een positieve relatie zien tussen de depressieve toestand op het moment van overlijden en de aanwezigheid van neuritische plaques bij de ziekte van Alzheimer, onafhankelijk van de klinische ernst van de dementie. Omdat neuritische plaques niet gevonden worden bij een depressieve stoornis, wijst deze bevinding op het eerste gezicht in de richting van een andere pathofysiologie bij depressie bij de ziekte van Alzheimer dan bij een depressieve stoornis. Het kan echter ook zo zijn dat de relatie tussen neuritische plaques en depressieve symptomen kan worden verklaard door een mechanisme dat beide stoornissen gemeen hebben, zoals de HPA-as activatie. Dit idee wordt gesteund door onze bevinding van een verhoogd aantal CRH neuronen. Conclusie De centrale vraag van dit proefschrift was in hoeverre de biologische kenmerken van depressie bij de ziekte van Alzheimer overeenkomen met die van een depressieve stoornis. Hierbij werd uitgegaan van de HPA-as hypothese van depressie. De resultaten wezen erop dat in beide condities eenzelfde pathofysiologische verandering van verhoogde activiteit op het niveau van de CRH neuronen in de 127
PVN optreedt. Daarnaast werd gevonden dat depressieve symptomen bij de ziekte van Alzheimer gerelateerd zijn aan de dichtheid van neuritische plaques. Wat betreft vasopressine en oxytocine mrna expressie in de PVN en SON vonden we geen veranderingen bij Alzheimer patiënten met een depressie, terwijl wel een toename van de hoeveelheid vasopressine mrna in de SON bij depressie gezien werd. Bij het melancholische subtype werd een toename van vasopressine mrna gevonden in zowel de PVN als de SON. Voor oxytocine mrna vonden we een toename in de PVN bij melancholisch versus niet-melancholisch depressieve patiënten. Onze resultaten vragen aandacht voor het mogelijke belang van vasopressine als een pathofysiologische factor bij een depressieve stoornis, en voor de SON als de belangrijkste bron van de verhoogde vasopressine plasmaspiegels bij depressie. Daarnaast verschaffen onze resultaten verdere argumenten om een onderscheid te maken tussen melancholische en niet-melancholische depressie wanneer moleculaire veranderingen in de hersenen worden geëvalueerd. Dit proefschrift poogt bij te dragen aan de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën voor depressieve stoornis en depressie bij de ziekte van Alzheimer, die zich richten op hypothalame neuropeptides, met name CRH en vasopressine. 128