Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Depressive Störungen können zu Veränderungen der Immunzellen führen
Eine aktuelle Studie der TU Dresden und der Universität Zürich in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts stellt erstmals einen Zusammenhang zwischen depressiven Störungen und mechanischen Merkmalen aller wichtigen Blutzelltypen her.
- Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass depressive Störungen und insbesondere anhaltende depressive Störungen mit einem allgemeinen Anstieg der Verformbarkeit von Immunzellen einhergehen, was auf eine verschlechterte Zellfunktion hinweisen könnte und die generelle Erschöpfung bei vielen Depressionspatient:innen weiter erklären könnte.
Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie und anschließende AI-basierte Klassifizierung von Blutzellen. Andreas Walther, CC BY-NC 4.0
- Interessenverlust, Freudlosigkeit, Antriebsmangel und erhöhte Ermüdbarkeit – all diese Beschwerden gehören zu den Hauptsymptomen von Depression, einer psychischen Erkrankung, an der in Deutschland schätzungsweise fünf Prozent der Bevölkerung leiden.
- Pathophysiologische
Merkmale depressiver Störungen sind häufig chronische Entzündungen
geringen Ausmaßes und ein erhöhter Glukokortikoidausstoß.
In einer neuen Studie, die in dieser Woche in der renommierten
Fachzeitschrift „Translational Psychiatry“ veröffentlicht wurde, stellen
Forschende der Technischen Universität Dresden, der Universität Zürich
sowie des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts und des
Max-Planck-Zentrums für Physik und Medizin Erlangen erstmals einen
Zusammenhang zwischen depressiven Störungen und mechanischen
Veränderungen der Blutzellen her.
Dafür führten die Forschenden eine Querschnitts-Fall-Kontroll-Studie
durch, bei der eine bildbasierte morpho-rheologische Charakterisierung
von unmanipulierten Blutproben erfolgte, die eine
Verformbarkeitszytometrie in Echtzeit (RT-DC) ermöglichte. 69 Personen
mit einem hohen Risiko für depressive Störungen und 70 gesunde
Kontrollpersonen wurden in die Studie aufgenommen und mit dem „Composite
International Diagnostic Interview“, einem weltweit anerkannten
klinischen Interview für psychiatrische Störungen, klinisch untersucht.
Mit Hilfe der KI-Methode des Deep Learnings, angewendet auf über 16
Millionen Blutzellbildern, wurden die wichtigsten Blutzelltypen
klassifiziert und Parameter wie Zellgröße und Zellverformbarkeit jeder
einzelnen Zelle quantifiziert.
Dabei fanden die Wissenschaftler:innen heraus, dass periphere Blutzellen
bei Patient:innen mit depressiven Störungen im Vergleich zu
Kontrollpersonen verformbarer waren, während die Zellgröße nicht
beeinflusst wurde.
Personen, die über den Lebensverlauf an einer persistierenden depressiven Störung gelitten hatten, weisen eine erhöhte Zellverformbarkeit bei Monozyten und Neutrophilen auf, während sich bei einer gegenwärtigen persistierenden depressiven Störung Erythrozyten stärker verformten.
- Auch Lymphozyten waren bei Personen mit einer aktuellen depressiven Störung stärker verformbar.
Damit zeigt die Studie erstmals, dass depressive Störungen und insbesondere persistierende depressive Störungen, welche über einen Zeitraum von über zwei Jahren anhalten, mit einer erhöhten Deformierbarkeit der Blutzellen einhergehen.
- Während alle großen Blutzellen zu einer erhöhten Verformbarkeit neigen, sind Lymphozyten, Monozyten und Neutrophile am stärksten betroffen.
- Dies deutet darauf hin, dass bei depressiven Störungen mechanische Veränderungen der Immunzellen auftreten, die für eine anhaltende Immunreaktion ursächlich sein könnten.
Mit der Identifizierung dieses Pathomechanismus könnten
zukünftig neue Möglichkeiten zur Therapie einhergehen, welche die
dysfunktionale Zellfunktion über die Verbesserung zellmechanischer
Prozesse wiederherstellen könnte.
Für Erstautor Dr. Andreas Walther, der die Studie an der Professur für
Biopsychologie der TU Dresden durchgeführt hat und mittlerweile am
Institut für Klinische Psychologie und Psychotherapie der Universität
Zürich tätig ist, bedeutet es viel, sowohl biologische als auch
psychologische Therapien voranzutreiben, welche depressive Störungen auf
lange Sicht effizienter und nachhaltiger therapieren: „Wir arbeiten
parallel an der Erforschung pharmakologischer Therapien zur Verbesserung
einer dysfunktionalen Biologie sowie an psychologischen Therapien zur
Verbesserung dysfunktionaler kognitiver und emotionaler Prozesse. Meines
Erachtens lässt sich nämlich nur in einem holistischen Ansatz dieses
komplexe Störungsbild verstehen und effizient therapieren und
hoffentlich in Zukunft viel Leid verhindern.“
Bildbeschreibung:
Links: Es wird eine schematische Darstellung eines RT-DC-Messchips
gezeigt. Vollblut wurde in Messpuffer (CellCarrierB) resuspendiert, in
eine Spritze aufgezogen und an den Probeneinlass angeschlossen.
CellCarrierB wurde in einer zweiten Spritze als Mantelflüssigkeit
verwendet, und die Probe und der Mantel wurden in einem Verhältnis von
1:3 unter konstantem Fluss (0,06 μL/s) durch den Chip geleitet. Der Chip
wurde an einem inversen Mikroskop befestigt, und von jeder Zelle wurde
ein Bild am Ende einer 600 μm langen Verengungskanüle aufgenommen.
Rechts: Mit ShapeOut, einem Open-Source-Softwaretool, wurden die Daten
aufgezeichnet. Das Punktdiagramm zeigt eine Messung von über 38000
Blutzellen eines Studienteilnehmers, aufgetragen in Zellgröße
(projizierte Fläche [μm2]) und Zellverformbarkeit. Zur besseren
Darstellung ist das Verhältnis von Leukozyten (IV, Vi-iii) zu
Erythrozyten und Thrombozyten (I-III) künstlich erhöht. Um die
verschiedenen Blutzelltypen zu identifizieren, wurden die Bilder in
AIDeveloper importiert, ein Open-Source-Softwaretool zum Trainieren,
Bewerten und Anwenden neuronaler Netze für die Bildklassifizierung. Ein
auf der LeNet5-Architektur basierendes neuronales Netz, das bereits für
die Klassifizierung von Blutzellen trainiert wurde, wurde in AID geladen
und zur Klassifizierung von I = Thrombozyten, II = Erythrozyten, III =
Erythrozyten-Doubletten, IV = Lymphozyten, Vi = Eosinophile, Vii =
Neutrophile und Viii = Monozyten verwendet. Schließlich wurden die
Mittelwerte für die Zellverformbarkeit und die Zellgröße für jeden
Zelltyp einzeln extrahiert.
Dr. Andreas Walther
Biopsychologie
TU Dresden
und
Klinische Psychologie und Psychotherapie
Universität Zürich
Email: a.walther@psychologie.uzh.ch
Julian Eder
Biopsychologie
TU Dresden
julian.eder@tu-dresden.de
01062 Dresden
Deutschland
Sachsen
Konrad Kästner
Telefon: 0351 463-32427
E-Mail-Adresse: konrad.kaestner@tu-dresden.de
E-Mail-Adresse: pressestelle@tu-dresden.de
Originalpublikation:
Andreas Walther; Anne Mackens-Kiani; Julian Eder; Maik Herbig; Christoph Herold; Clemens Kirschbaum; Jochen Guck; Lucas Daniel Wittwer; Katja Beesdo-Baum; Martin Kräter. Depressive disorders are associated with increased peripheral blood cell deformability: A cross-sectional case-control study (Mood-Morph). Translational Psychiatry. DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-022-01911-3
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