Eine Untersuchung der neuronalen Veränderungen durch die Einnahme oraler hormoneller Kontrazeptiva mit besonderem Fokus auf Veränderungen des Hippocampus

Abstract

Das weibliche Gehirn unterliegt einer zyklusabhängigen Plastizität in Folge der variablen Hormonkonzentrationen insbesondere von Östrogen und Progesteron. In zahlreichen Tierstudien konnten bisher detaillierte Erkenntnisse zur strukturellen sowie funktionellen Modulation durch die Hormonfluktuation erlangt werden. Der Einfluss häufig verwendeter hormoneller Kontrazeptiva auf die beschriebenen Prozesse ist in der bisher vorliegenden Literatur lediglich wenig untersucht. Im Rahmen der am Max-Planck-Institut für Bildungsforschung in Berlin durchgeführten prospektiven ÖstroBrain-Studie wurde der Einfluss einer oralen hormonellen Kontrazeption auf strukturelle sowie funktionelle Veränderungen im Gehirn an 28 gesunden jungen Frauen untersucht. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich als Teil der ÖstroBrain-Studie hierbei auf Veränderungen im Bereich der grauen Substanz in Abhängigkeit der Einnahme oraler hormoneller Kontrazeptiva vor dem Hintergrund der zyklusabhängig fluktuierenden Hormonkonzentrationen der weiblichen Geschlechtshormone. Die ÖstroBrain-Studie schließt 28 Probandinnen ein, die mit der Einnahme eines oralen Kontrazeptivums begannen sowie 28 Probandinnen mit natürlichem Menstruationszyklus in der Kontrollgruppe. Die Probandinnen wurden mittels struktureller MRT zu zwei verschiedenen Zeitpunkten im Abstand von drei Monaten untersucht. Die erhobenen Daten wurden mittels voxel based morphometry (VBM) analysiert und mit den zu jedem Messzeitpunkt gewonnenen hormonellen Daten verglichen. Progesteron konnte als signifikanter Prädiktor für das Volumen der grauen Substanz im weiblichen Hippocampus identifiziert werden, wobei im vorliegenden Probandinnenkollektiv eine negative Korrelation zwischen dem Volumen grauer Substanz und der Progesteronkonzentration im Speichel beobachtet wurde. Bei diesen Frauen ging somit eine höhere Progesteronkonzentration im Speichel mit einem geringeren Hippocampusvolumen einher. Darüber hinaus ergab die VBM-basierte Analyse der einander gegenübergestellten Gruppen einen Volumenzuwachs der grauen Substanz im Bereich des posterioren Hippocampus rechts sowie im Bereich des rechten Cerebellums bei denjenigen Probandinnen, die mit der Einnahme eines oralen hormonellen Kontrazeptivums begannen. Die Volumenveränderung im Bereich des Hippocampus ist dabei möglicherweise eher in Abhängigkeit der vorherrschenden Hormonkonstellation aufgrund der Zyklusphase zum jeweiligen Messzeitpunkt zu interpretieren und weniger als eine dauerhafte Veränderung, die durch die Einnahme des Kontrazeptivums vermittelt wird. Unseres Wissens nach liegt mit der ÖstroBrain-Studie erstmals eine längsschnittliche Untersuchung des Einflusses oraler hormoneller Kontrazeptiva auf die zyklusabhängigen Vorgänge im Rahmen der Neuroplastizität des weiblichen Gehirns vor. Aufgrund unserer und im Einklang stehender vorheriger Erkenntnisse sollten die Einnahme hormoneller Kontrazeptionsmittel und der Einfluss des Menstruationszyklus zukünftig in strukturellen MRT-Untersuchungen des menschlichen Gehirns Berücksichtigung finden.

During the menstrual cycle one can observe several cycle dependend changes in the female brain which are related to fluctuation of the main female gonadal hormones estrogen and progesterone. Many studies of rodents have revealed a detailed understanding of hormon-driven structural and functional modulation. At any rate, so far not much attention has been paid in recent neuroscience studies to the influence on the use of oral contraceptives and associated brain modulation. To shed more light on the influence of intake of oral contraceptives on the structural as well as functional brain plasticity we conducted the prospective ÖstroBrain study at the Max-Planck-Institute of Human Development in Berlin. We took structural MRI scans of 28 healthy young women at two different points of time three months apart and related the VBM- based analysis to collected hormonal data at each point of collecting the data. 28 female participants started to use an oral contraceptive after the first scan and were compared to 28 women with natural menstrual cycles. The present document focuses on structural changes of the gray matter volume in the female brain in relation to use of oral contraceptives and concentrations of estrogen and progesterone. In our study progesterone has been identified to be a significant predictor of gray matter volume in the female hippocampus. We found a negative correlation between progesterone concentration and gray matter volume as higher progesterone levels are related to decreased gray matter volume in our participants. The VBM-based analysis revealed increased gray matter volume in the right posterior hippocampus and right cerebellum in women after beginning the use of oral contraception. The volume changes might be seen in context to the given hormonal status at the point of measuring rather than due to longterm changes caused by the oral contraception. To the best of our knowledge the ÖstroBrain study considers longtudinal structural and functional changes caused by intake of oral hormonal contraceptives for the first time. It points out the necessity of taking menstrual cycle phase and use of hormonal contraceptives into account for future studies of the female brain in order to avoid misleading findings.