Überprüfung von Mentaler Rotation als Risikomarker einer Alkoholabhängigkeit

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-08-17
Issue Year
2020
Authors
Mikolaiczik, Katrin
Editor
Abstract

Background: Consumption of alcohol and alcohol-related diseases rank among the most common reasons of death worldwide – next to hypertension and smoking. Health consequences as well as social and financial consequences for the people affected, their relatives and the society taken as whole are potentially avoidable. Therefore, it is essential to look for possible risk factors and to initiate effective preventive measures just in time. Among the many risk factors, the present study examines the effects of prenatal and circulating sex hormones on alcohol addiction and highlights sex differences in drinking patterns. Due to considerable similarities between the influences of these factors on alcoholism as well as on spatial ability, the present study deals with the question whether mental rotation could be used as a risk marker for the development of alcohol addiction. Methods: We quantified the ability on mental rotation using the revised version of the Mental Rotation Test (MRT) based on the originals of Vandenberg and Kuse in 235 healthy controls (n(♀)=102; n(♂)=133) and 153 patients (n(♀)=66; n(♂)=87), fulfilling the criteria of alcohol addiction due to ICD-10-, DSM-IV- und DSM-5. Prenatal sex hormone concentrations were measured indirectly via the second-to-fourth finger length ratio (2D:4D) and via handedness. Current sex hormone concentrations were quantified from blood samples. To measure the extent of the patients’ alcohol consumption, we used the Lifetime Drinking History questionnaire. Moreover, the group of healthy controls was divided into a group of Binge Drinker and of Non-Binge Drinker and their MRT scores were compared to those of the patients. Results: The group of patients and the group of controls did neither differ in age nor sex. Controls reported a greater number of years of education than patients (p<0.001). The number of years of education had a positive influence on the MRT performance in controls (p=0.022). There was a negative influence of age on the MRT score in male (p<0.001) and female (p<0.001) controls as well as in female patients (p=0.009). Female patients drank less alcohol per day since the onset of alcohol addiction than male patients (p<0.001). Moreover, the total amount of alcohol ever consumed was lower in female patients than in male patients (p<0.001). Male controls (p<0.001) and male patients (p=0.001) achieved better results in the MRT than females of each group. Though, female (p=0.026) and male (p<0.001) controls scored higher than the corresponding patients in the MRT. Binge Drinker performed best in comparison to Non-Binge Drinker and patients. Neither 2D:4D ratio nor handedness showed a significant correlation with the MRT results in any group. Current bioavailable testosterone (p=0.012), dihydrotestosterone (p<0.001) and progesterone (p=0.010) correlated positively with the MRT score in male controls. So did dihydrotestosterone in female controls (p=0.012). The number of inpatient withdrawals in male patients showed a significant correlation with the MRT score (p=0.004). Conclusion: Contrary to the hypothesis male and female patients scored significantly lower than controls in the Mental Rotation Test presumably due to the alcohol-induced neurodegeneration. Because of the missing significant correlation between the mental rotation and markers for prenatal androgens such as the 2D:4D-digit ratio and the handedness it could be reasoned that there is a weaker relation between the 2D:4D-digit ratio, the handedness and the MRT than between the 2D:4D-digit ratio, the handedness and the risk of alcohol dependency. The Binge Drinker sub-group scored highest on average in the MRT. This supports the research’s basic idea as Binge Drinker in general tend to have lower 2D:4D-digit ratios than healthy controls and at the same time they outperform healthy controls in mental rotation. Consistent with the hypothesis there is a positive influence of circulating androgens, especially dihydrotestosterone, on mental rotation in the control group. The Mental Rotation Test is no suitable risk marker in case of an already existing alcoholism as you cannot measure the subjects’ potential cognitive performances properly due to the substance abuse. To answer the underlying question of this research, there is need of prospective longitudinal studies to measure the cognitive ability before the onset of alcohol dependency to avoid distortions of results due to alcohol-related neurodegenerative effects.

Abstract

Hintergrund und Ziele: Der Konsum von Alkohol und alkoholassoziierte Erkrankungen gehören weltweit neben Bluthochdruck und Rauchen zu den häufigsten Todesursachen. Die gesundheitlichen, sozialen und finanziellen Konsequenzen für die Betroffenen, deren Angehörige und die Gesellschaft insgesamt sind potenziell vermeidbar, weswegen die Suche nach Risikofaktoren und die rechtzeitige Einleitung wirkungsvoller Präventionsmaßnahmen entscheidend sind. Aus den zahlreichen möglichen Einflussfaktoren wurden im Rahmen dieser Studie die Wirkung von pränatalen und von aktuell zirkulierenden Sexualhormonkonzentrationen auf die Alkoholabhängigkeit ausgewählt und die geschlechtsspezifischen Unterschieden im Trinkverhalten näher beleuchtet. Aufgrund deutlicher Parallelen zwischen der Auswirkung dieser Parameter sowohl auf die Alkoholabhängigkeit als auch auf das räumliche Vorstellungsvermögen, wurde schließlich die Frage gestellt, ob Leistungen auf dem Gebiet der mentalen Rotation als Risikomarker für die Entstehung einer Alkoholabhängigkeit genutzt werden können. Methoden: Bei 235 Kontrollen (n(♀)=102; n(♂)=133) und 153 Patienten (n(♀)=66; n(♂)=87), welche die Kriterien einer Alkoholabhängigkeit nach ICD-10-, DSM-IV- und DSM-5 erfüllten, wurde die Leistung auf dem Gebiet der mentalen Rotation anhand der revidierten Version des Mental Rotation Test (MRT) basierend auf dem Original von Vandenberg und Kuse ermittelt. Pränatale Sexualhormonkonzentrationen wurden indirekt mittels der Längenverhältnisse der Zeige- und Ringfinger (kurz 2D:4D-Fingerlängenverhältnis) und der Händigkeit bestimmt. Aktuell zirkulierende Sexualhormonkonzentrationen wurden aus Blutproben gewonnen. Das Ausmaß des Alkoholkonsums der Patienten wurde mit dem Lifetime Drinking History-Erhebungsbogen erfasst. Darüber hinaus wurde die Gruppe der gesunden Kontrollen weiter in eine Gruppe der Binge Drinker und der Non-Binge Drinker unterteilt und deren Leistung im MRT mit denen von Patienten verglichen. Ergebnisse und Beobachtungen: Die Patienten- und Kontrollgruppe unterschieden sich nicht hinsichtlich der Geschlechterverteilung und des Alters. Die Gruppe der Kontrollen verfügte über signifikant mehr Bildungsjahre als die Gruppe der Patienten (p<0,001). Die höhere Anzahl an Bildungsjahren hatte in der Kontrollgruppe einen signifikant positiven Einfluss auf den MRT (p=0,022). Das Alter beeinflusste sowohl in der männlichen (p<0,001) und in der weiblichen (p<0,001) Kontrollgruppe als auch bei Frauen der Patientengruppe (p=0,009) die Leistung im MRT negativ. Innerhalb der Patientengruppe tranken die Frauen seit Beginn der Abhängigkeit signifikant weniger Alkohol pro Tag als die Männer (p<0,001). Auch lag die Gesamtmenge an konsumiertem Alkohol bei Patientinnen signifikant unter dem der männlichen Patienten (p<0,001). Männer erreichten nicht nur in der Kontrollgruppe (p<0,001), sondern auch in der Patientengruppe (p=0,001) signifikant höhere Ergebnisse im MRT als weibliche Studienteilnehmer der entsprechenden Gruppen. Die weibliche (p=0,026) und männliche (p<0,001) Kontrollgruppe schnitt im MRT signifikant besser ab als die entsprechenden Teilnehmer der Patientengruppe. Binge Drinker erzielten im Vergleich zu Patienten und Non-Binge Drinkern im Durchschnitt die besten Ergebnisse. Das 2D:4D-Fingerlängenverhältnis und die Händigkeit zeigten in keiner der Gruppen einen signifikanten Zusammenhang mit der erreichten Punktzahl im MRT. Aktuelle bioverfügbare Testosteron- (p=0,012), Dihydrotestosteron- (p<0,001) und Progesteronkonzentrationen (p=0,010) korrelierten bei Männern der Kontrollgruppe, die Dihydrotestosteron -Konzentration (p=0,012) korrelierte bei Frauen der Kontrollgruppe signifikant positiv mit dem Ergebnis des MRT. Die Anzahl an stationären Entwöhnungen korrelierte in der Patientengruppe signifikant positiv mit der Leistung im MRT (p=0,004). Praktische Schlussfolgerungen: Entgegen der Hypothese erzielten die Patienten und Patientinnen deutlich schlechtere Ergebnisse im Mental Rotation Test als die gesunden Kontrollgruppen, was hauptsächlich auf die alkoholbedingte Neurodegeneration zurückgeführt werden kann. Aufgrund des fehlenden Zusammenhangs zwischen der mentalen Rotation und den Markern für pränatale Androgene, dem 2D:4D-Fingerlängenverhältnis und der Händigkeit, kann geschlussfolgert werden, dass letztendlich eher eine schwächere Wechselbeziehung zwischen dem 2D:4D-Fingerlängenverhältnis, der Händigkeit und dem MRT besteht als zwischen dem 2D:4D-Fingerlängenverhältnis, der Händigkeit und dem Risiko einer Alkoholabhängigkeit. Die Subgruppe der Binge Drinker erreichte im Durchschnitt die besten Ergebnisse im MRT, was den Grundgedanken dieser Forschungsarbeit stützt, da Binge Drinker tendenziell ein kleineres 2D:4D-Fingerlängenverhältnis aufweisen als gesunde Kontrollen und gleichzeitig gesunde Kontrollen auf dem Gebiet der mentalen Rotation übertreffen. Hypothesenkonform konnte ein positiver Einfluss aktuell zirkulierender Androgenkonzentrationen, hier vor allem des Dihydrotestosterons, auf die mentale Rotation in der Kontrollgruppe beobachtet werden kann. Der Mental Rotation Test ist folglich bei bereits bestehender Alkoholabhängigkeit nicht als Risikomarker geeignet, da die potentielle kognitive Leistung der Probanden aufgrund der Substanzmissbrauchsstörung nicht sicher erfasst werden kann. Zur Beantwortung der zugrunde liegenden Studienfrage wären prospektive Längsschnittstudien notwendig, bei der die kognitive Leistungsfähigkeit vor Entwicklung einer Abhängigkeit erfasst wird, um eine Verzerrung der Ergebnisse durch alkoholbedingte neurodegenerative Effekte zu vermeiden.

DOI
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