Hinter dem Autismus-Spektrum Understand article

Übersetzt von Andreas Chiocchetti. Die genetische Forschung im Bereich des Autismus-Spektrums erweitert unser Wissen über diese Erkrankung und könnte so zu verbesserten Diagnose- und Behandlungsmethoden führen.

Mit freundlicher Genehmigung
von Norma Desmond;
Bildquelle: Flickr

Das erste Mal hatte ich im Sommer 2004 mit Autismus zu tun, als ich Betreuer in einem Kindercamp war. In diesem Jahr fiel mir ein Junge besonders auf. Sein Name war Peter, aber alle nannten ihn “Der Professor”. Peter wusste und las sehr viel, wodurch die anderen ihn für ein Genie hielten. Er hatte jedoch große Schwierigkeiten Freunde zu finden und spielte die meiste Zeit alleine.

Als den Betreuern bewusst wurde, dass Peter die meisten Witze nicht verstand, niemanden in die Augen schaute oder als sich drüber aufregte nicht am selben Stuhl sitzen zu dürfen wie immer, begann sie sich zu sorgen. Daraufhin äußerte unser Heimleiter den Verdacht, dass Peter Autist sein könnte. Seine Eltern gaben schließlich zu, dass bei Peter ein Asperger Syndrom diagnostiziert wurde, sie dies aber verheimlicht hatten, da Peter so glücklich darüber war mit ins Camp fahren zu dürfen. „Der Professor“ blieb bis zum Ende des Camps bei uns und wir alle lernten viel durch und von ihm.

Das Asperger-Syndrom gehört zu einer Gruppe von ähnlichen Störungen

Meine Erlebnisse mit Peter weckten in mir den Drang die biologischen Ursachen des Asperger-Syndroms zu verstehen und zu erforschen. Dieses wird neben zwei weiteren Störungen mit ähnlichen, aber dennoch unterschiedlichen Symptomen zu den Autismus-Spektrumsstörungen (ASS) gezählt (siehe Infobox über Autismus-Spektrumsstörungen). ASS beginnt in der frühen Kindheit und bleibt bis ins Erwachsenenalter bestehen. Manchmal wissen Betroffene nicht, dass sie diese Störung haben. Die häufigsten Symptome sind fehlender Augenkontakt, Schwierigkeiten Beziehungen zu erhalte und oft in Kombination mit Lernschwierigkeiten (Abbildung 1). Für Betroffene ist es meist schwierig sich in unsere Gesellschaft zu integrieren oder eigenständig zu leben.

Abbildung 1: Autismus-Spektrumsstörungen (englisch ‚autism spectrum disorders’, ASD) sind durch Störungen in der sozialen Kommunikation und im Verhalten gekennzeichnet und von einer Vielzahl von Symptomen begleitet. Zum Vergrößern auf das Bild klicken
Mit freundlicher Genehmigung von Andreas Chiocchetti.

 

Die Autismus-Spektrumsstörungen

Autismus-Spektrumsstörungen (ASS) sind durch bestimmte kommunikative, soziale und verhaltensbedingte Schwierigkeiten definiert (Abbildung 1). ASS wird als „Spektrum“ bezeichnet, da verschiedene Personen die Beeinträchtigung je nach Schweregrad unterschiedlich wahrnehmen. Es gibt drei Untergruppen der ASS mit unterschiedlichen Symptomen und Beeinträchtigungen (Abbildung 2 und Tabelle 1) – Asperger-Syndrom, frühkindlicher (oder klassischer) Autismus und nicht-anders-bezeichnete, tiefgreifende Entwicklungsstörungen (engl.: pervasive developmental disorders not otherwise specified: PDD-NOS).

Abbildung 2: Die drei Subtypen der ASS unterscheiden sich im Schweregrad der Symptome und der geistigen Behinderung. Personen mit einer Diagnose für frühkindlichen (klassischen) Autismus zeigen eine Reihe von Symptomen wie jene aus Abbildung 1. Das Asperger-Syndrom hat eine ähnliche Symptomatik wie frühkindlicher Autismus aber mit normaler Sprachentwicklung und normalem IQ. PDD-NOS ist die mildeste Form und wird deshalb auch oft als atypischer oder unterschwelliger Autismus bezeichnet
Mit freundlicher Genehmigung von Andreas Chiocchetti

 

Tabelle 1: Unterschiede zwischen den drei Subtypen der Autismus-Spektrumsstörungen
 

Frühkindlicher (oder klassischer) Autismus

Asperger-Syndrom

PDD-NOS

Beginn Frühe Kindheit Usually later onset Nicht spezifiziert
Soziale Ebene Beeinträchtigt Beeinträchtigt Mindestens zwei der drei sind beeinträchtigt
Sprachniveau Beeinträchtigt Nicht beeinträchtigt
Verhaltensebene Beeinträchtigt Beeinträchtigt
IQ Hochfunktional: IQ>70; Niedrigfunktional: IQ<70 IQ > 70 IQ > 35


 

Diese Schleife steht für das
Bewusstsein für Autismus.
Das Puzzlemuster
symbolisiert die Komplexität
des Autismusspektrums

Mit freundlicher Genehmigung
von Melesse; Bildquelle:
Wikimedia Commons

ASS haben sowohl genetische als auch umweltbedingte Ursachen

Die Häufigkeit von ASS liegt in der normalen Bevölkerung bei rund 1% und steigt zurzeit an, hauptsächlich bedingt durch ein erhöhtes Bewusstsein und breiteren Diagnosekriterien. Der genetische Hintergrund wird bei ASS auf 80% geschätzt (siehe Infobox über die Erblichkeit von ASS). Genetiker vermuten, dass ASS eher durch eine Kombination aus verschiedenen Veränderungen in verschiedenen Genen, als durch eine einzelne Mutation oder Genvariante ausgelöst werden kann.

Wenn bei ASS 80% genetisch beding sind, so können die anderen 20% nur durch umweltbedingte Faktoren erklärt werden. Bisher konnte nur für einige wenige Umweltfaktoren bewiesen werden, dass sie das Risiko für ASS erhöhen. Dazu gehören ein fortgeschrittenes Alter der Eltern oder eine Infektion mit Röteln während der Schwangerschaft. Entgegen der (in Großbritannien) weit verbreiteten Schreckensmeldungen, gibt es aber keinen Beweis, dass Impfungen das Risiko für ASS erhöhen würdenw1, w2.

Ein anderer Risikofaktor für ASS ist das Geschlecht: Jungen werden viermal häufiger mit ASS diagnostiziert als Mädchen. Wahrscheinlich liegen einzelne Risikofaktoren auf dem X-Chromosom (von diesem haben männliche Personen nur eine Kopie, was bedeutet, dass sie keine zweite gesunde Kopie haben, um den Defekt auszugleichen) oder sie liegen in Genen die während der männlichen Entwicklung aktiviert werden.

Manche anderer Störungen wie das Fagile-X-Syndrom zeigen ähnliche Symptome wie ASS: rund 50% der Personen mit Fragilem-X haben autistische Züge. Es ist bekannt, dass Fragile-X-Patienten eine Mutation auf dem FMR1 Gen haben, was zu einer Veränderung eines Proteins führt welches für eine normale Gehirnfunktion essenziell ist.

 

Die Vererbung von ASS

Zwillingsstudien haben gezeigt, dass die Ursache für ASS hauptsächlich genetisch bedingt ist (bis zu 80%). Diese Studien untersuchen Zwillinge, die gemeinsam aufgewachsen sind und von denen mindestens einer ASS hat. Eineiige (identische) Zwillinge haben die gleiche genetische Information, im Gegensatz zu zweieiigen (nicht identischen) Zwillingen, welche ähnlich wie bei normalen Geschwistern nur die Hälfte der genetischen Information gemeinsam haben, aber viele Umweltbedingungen gemeinsam erleben (z.B. Die Eltern und die Fürsorge).

Hätte eine Störung eine rein genetische Ursache, so müssten immer beide eineiigen Zwillinge betroffen sein. Bei zweieiigen Zwillingen, wenn einer der beiden eine rein genetische Störung hätte, wäre die Wahrscheinlichkeit bei 50 % dass auch der andere Zwilling betroffen ist. Studien über ASS haben gezeigt, dass in 80% aller Fälle beide eineiigen und in 30% beide zweieiigen Zwillinge betroffen sind. Diese Daten beinhalten sowohl die genetischen Faktoren als auch jene Umweltfaktoren, die auf beide Zwillinge gleichermaßen gewirkt haben. Daraus lässt sich nun der durchschnittliche genetische Einfluss bei ASS auf 50-80% schätzen. Der restliche Einfluss ist umweltbedingt. Um also eine ASS zu entwickeln hat eine Person meist neben einer genetischen Voraussetzung auch einen umweltbedingten Auslöser.


 

ASS sind an synaptische
Plastizität gekoppelt, die
wesentlich ist für Lernen,
Erinnerungsvermögen,
emotionales Erkennen und
Sprachgebrauch

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von illuminaut; Bildquelle:
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ASS stehen im Zusammenhang mit synaptischer Plastizität

Die genetische Forschung bei ASS sucht nach Variationen, die mit ASS zusammenhängen. Forscher genotypisieren hierzu Betroffene und deren Eltern um Vererbungsmuster von Allelen mit hohem Risiko zu identifizieren. Meine Kollegen und ich vergleichen hierbei auch die DNS von Gesunden und von Personen mit ASS Diagnose.

Studien haben verschiedene seltene Mutationen und Einzelnukleotidpolymorphismen (SNP, die etwas häufiger sind; siehe Infobox) identifiziert, die mit ASS im Zusammenhang stehen. Genetiker haben auch herausgefunden, dass in ASS Genkopievarianten (GKV; siehe Infobox zu genetischen Veränderungen) häufiger eine kodierende Region auf der DNA betreffen als in der allgemeinen Population.

Durch die Analyse von Proteinen, die von diesen Genen kodiert werden, konnten wir zeigen, dass diese für den Energiehaushalt, die Proteinsynthese und die Signalübertragung in Neuronen wichtig sind. Es scheint als würden alle diese Varianten jene Fähigkeit beeinflussen, die es Gehirnzellen ermöglicht neue Verbindungen zu schaffen und zu erhalten. Dieser Prozess, den man als synaptische Plastizität bezeichnet, ist ausschlaggebend für Lernen, Erinnerung, Erkennung von Emotionen und der Verwendung von Sprache.

 

Genetische Veränderungen

Jeder von uns trägt viele genetische Veränderungen in sich. Diese Veränderungen beinhalten Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) und Genkopiepolymorphismen(GKPs), sowie seltene Mutationen die man nur bei ASS-Patienten findet. Mutationen sind Veränderungen im genetischen Code, die Deletionen, Insertionen oder den Austausch einzelner Basen betreffen können. Von SNPs spricht man wenn ein einzelnes Nukleotid verändert ist z.B. Eine Person hat ein Adenin- (A) während die andere ein Guanin- (G) Nukleotid haben kann.

Die meisten Menschen haben zwei Kopien von jedem Gen, eine von jedem Elternteil. Manche Personen aber haben GKPs: Diese Personen haben mehr oder weniger als zwei Kopien eines Gens, oder könnte eine Sequenz sogar komplett vermissen.

SNPs und GKPs sind normal, ziemlich häufig (besonders in nicht-kodierender DNS) und verursachen üblicherweise keine Probleme. Nichtsdestotrotz kann es manchmal zu Erkrankungen kommen, wenn diese auf oder in der Nähe von wichtigen Genen sind. Bestimmte schädliche SNPs, GKPs und seltene Mutationen sind mit ASS assoziiert (Abbildung 3).

Abbildung 3: Genetische Veränderungen und ASS Forschung. Forscher untersuchen drei Typen von genetischen Variationen – SNPs GKPs und seltene Mutationen – um herauszufinden ob diese das Risiko für ASS erhöhen. Diese Abbildung zeigt wie bestimmte Varianten, die auch in der allgemeinen Bevölkerung (Kontrollen) auftauchen, häufiger in Personen mit ASS vorkommen können. Manche Varianten sind sehr häufig und mit einem geringen Risiko für ASS assoziiert, während andere sehr selten sind und als Allele mit hohem Risiko betrachtet werden. Je mehr Risikofaktoren (genetisch oder umweltbedingt) eine Person ausgesetzt ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie auch von ASS betroffen ist. Zum Vergrößern auf das Bild klicken
Mit freundlicher Genehmigung von Andreas Chiocchetti

 

Eine Nervenzelle (grün
gefärbt) in Gewebekultur.
Mutationen, die mit ASS
verbunden sind schienen die
Fähigkeit des Gehirns zu
beeinflussen, Verbindungen
aufzubauen und zu erhalten

Mit freundlicher Genehmigung
von GerryShaw; Bildquelle:
Wikimedia Commons

Eine genetische Diagnose schafft Hoffnung für eine bessere Behandlung

Zurzeit wird ASS diagnostiziert, indem man den Eltern Fragen stellt, oder den von ASS Betroffenen beobachtet. Die Diagnose kann durch die persönliche Befangenheit der Eltern oder des Psychiaters beeinflusst werden. Zusätzlich nimmt dieser Prozess sehr viel Zeit in Anspruch. Deshalb braucht es ein objektives und verlässliches Instrument zur Diagnose.

Das Wissen über Gene oder genetische Variationen, welche für ASS verantwortlich sind, ermöglicht es neue diagnostische Instrumente zu entwickeln. Das Verständnis über die beteiligten molekularen Mechanismen könnte auch die Entwicklung neuer Medikamente und Behandlungsmethoden ermöglichen.

Mein persönliches Anliegen diese Forschung zu betreiben, besteht darin den biologischen Hintergrund der ASS zu verstehen um diesen so für Patienten und das breite Publikum zugänglich zu machen um letztendlich die Vorurteile die mit der Störung verbunden sind zu reduzieren.

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Resources

Author(s)

Dr Andreas Chiocchetti wurde in Südtirol, Italien, geboren und ist Leiter des Molekularbiologischen Labors in der Klinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Kindes- und Jugendalters am Zentrum für Kinder- und Jugendpsychiatrie des Universitätsklinikums in Frankfurt am Main, Deutschland. Dort konzentriert sich seine Forschung auf die Charakterisierung genetischer Veränderungen bei Kindern und Familien mit psychiatrischen Störungen wie z.B. Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung und ASS. 2007 schloss er sein Studium der Biotechnologie und Genetik an der Universität Salzburg in Österreich ab, und promovierte dann am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg, Deutschland, über proteomische Biomarker bei ASS.


Review

Dieser informative Artikel gibt einen Einblick in die Autismuspektrumsstörungen (ASS) und ihre Unterscheidungsmerkmale. Er ist eine hilfreiche Informationsquelle für alle Lehrer, die Schüler mit ASS unterrichten; um die genetischen Mutationen zu verstehen, die mit ASS assoziiert sind; und als ein Beispiel dafür wie Genetik und Umwelt den Phänotyp beeinflussen können.

Dieser Artikel könnte im Biologieunterricht zum Thema Hirn und Verhalten oder bei Diskussionen über synaptische Plastizität eingesetzt werden. Sinnvolle Verständnisfragen sind z.B.:

  1. Wie zeigen Studien, dass Autismus zu weiten Teilen erblich ist??
  2. Was sind Risikofaktoren für Autismus?
  3. Welche Art von genetischen Veränderungen sind mit Autismus verbunden?

Shaista Shirazi, Großbritannien




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