The 5-HT1A receptor in patients with treatment- resistant depression and healthy controls

Abstract

Positronen-Emissions-Tomographie (PET) spielt eine wichtige Rolle in der Erforschung psychiatrischer Erkrankungen wie etwa Depression. Während mehrere Studien den Zusammenhang zwischen dem inhibitorischen Serotonin Rezeptor 5-HT1A und Depression belegen, ist dessen Verhalten bei behandlungsresistenter Depression noch wenig erforscht. Das Ziel dieser Arbeit ist es die Bindung am 5-HT1A Rezeptor zwischen einer Gruppe von Personen mit behandlungsresistenter Depression (n = 20) und einer gesunden Kontrollgruppe (n = 20) zu vergleichen. Dazu wurden T1 gewichtete Magnetresonanztomographie Scans und PET-Scans mit dem Tracer [carbonyl-11C]WAY-100635 aus insgesamt drei Studien entnommen. Die Bilddaten wurden in MATLAB unter der Verwendung der Statistical Parametric Mapping 12 (SPM12) Software verarbeitet, um einen Vergleich zwischen den Gruppen zu ermöglichen. Das Bindungspotential (BPND) wurde mittels eines multilinearen Referenz Gewebe Modells bestimmt. Dabei wurde die weiße Substanz des Kleinhirns als Referenz-Region verwendet. Die weitere statistische Auswertung wurde für fünf Gehirnregionen mit bekannt hoher Rezeptordichte (Insula, Hippocampus, Orbitofrontalkortex, Amygdala und vorderer Teil des Gyrus cinguli) durchgeführt. Eine Varianzanalyse (ANOVA) mit Messwiederholung zeigte einen signifikanten Effekt von Gruppe und Gehirnregion auf BPND aber nicht von deren Interaktion. Des weiteren unterstützen post-hoc Tests die Hypothese, dass Patient:innen mit behandlungsresistenter Depression signifikant niedrigeres BPND als die Kontrollgruppe aufweisen. In der Literatur finden sich ähnliche Ergebnisse für Studien an Personen mit Depression. Die Ergebnisse zeigen somit die Relevanz des 5-HT1A Rezeptors für behandlungsresistente Depression.

Positron emission tomography (PET) investigations of the serotonergic system have yielded important insights into psychiatric disorders such as major depressive disorder (MDD). Treatment resistant depression (TRD) describes a subtype of MDD, characterised by lack of response to treatments of two classes of antidepressants. While the main inhibitory serotonin receptor (5-HT1A) has been shown to be involved in the pathology of MDD, alterations in TRD are still not completely understood. The aim of this thesis is to compare 5-HT1A receptor binding in TRD patients (n = 20) to healthy controls (HC) (n = 20). In this cross-sectional analysis, PET scans with the radiotracer [carbonyl-11C]WAY-100635 and T1 weighted magnetic resonance imaging data were selected from a total of three studies. Groups were matched by age and sex. Realignment, co-registration of PET to MRI and normalisation to a standardised MNI space were performed in MATLAB using the Statistical Parametric Mapping 12 (SPM12) software. The nondisplaceable binding potential (BPND) was then modelled with the multilinear reference tissue model 2, using cerebellar white matter as reference region. Statistical analysis was performed on BPND in five regions of interest (insula, hippocampus, orbitofrontal cortex, amygdala and anterior cingulate cortex) that have been found to exhibit high density of binding sites. A repeated measures analysis of variance (ANOVA) found a significant effect of group and region on BPND but not for their interaction. Post-hoc tests support the hypothesis that BPND is lower in TRD patients. Other studies on the distribution of the 5-HT1A receptor in MDD populations found similar results. Thus, these findings provide further evidence of the 5-HT1A receptor’s relevance for TRD.