Transporter-facilitated uptake of serotonin (5-hydroxytryptamine or 5-HT) has been implicated in anxiety in humans and animal models and is the site of action of widely used uptake-inhibiting antidepressant and antianxiety drugs. Human 5-HT transporter (5-HTT) gene transcription is modulated by a common polymorphism in its upstream regulatory region. The short variant of the polymorphism reduces the transcriptional efficiency of the 5-HTT gene promoter, resulting in decreased 5-HTT expression and 5-HT uptake in lymphoblasts. Association studies in two independent samples totaling 505 individuals revealed that the 5-HTT polymorphism accounts for 3 to 4 percent of total variation and 7 to 9 percent of inherited variance in anxiety-related personality traits in individuals as well as sibships.

Background-Findings from family and twin studies suggest that genetic contributions to psychiatric disorders do not in all cases map to present diagnostic categories.We aimed to identify specific variants underlying genetic effects shared between the five disorders in the Psychiatric Genomics Consortium: autism spectrum disorder, attention deficit-hyperactivity disorder, bipolar disorder, major depressive disorder, and schizophrenia.Methods-We analysed genome-wide single-nucleotide polymorphism (SNP) data for the five disorders in 33 332 cases and 27 888 controls of European ancestory.To characterise allelic effects on each disorder, we applied a multinomial logistic regression procedure with model selection to identify the best-fitting model of relations between genotype and phenotype.We examined cross-disorder effects of genome-wide significant loci previously identified for bipolar disorder and schizophrenia, and used polygenic risk-score analysis to examine such effects from a broader set of common variants.We undertook pathway analyses to establish the biological associations underlying genetic overlap for the five disorders.We used enrichment analysis of expression quantitative trait loci (eQTL) data to assess whether SNPs with cross-disorder association were enriched for regulatory SNPs in post-mortem brain-tissue samples.Findings-SNPs at four loci surpassed the cutoff for genome-wide significance (p<5×10 -8 ) in the primary analysis: regions on chromosomes 3p21 and 10q24, and SNPs within two L-type voltage-gated calcium channel subunits, CACNA1C and CACNB2.Model selection analysis supported effects of these loci for several disorders.Loci previously associated with bipolar

Abstract: Mood, emotion, cognition, and motor functions as well as circadian and neuroendocrine rhythms, including food intake, sleep, and reproductive activity, are modulated by the midbrain raphe serotonin (5‐HT) system. By directing the magnitude and duration of postsynaptic responses, carrier‐facilitated 5‐HT transport into and release from the presynaptic neuron are essential for the fine tuning of serotonergic neurotransmission. Interest in the mechanism of environmental factor‐, disease‐, and therapy‐induced modification of 5‐HT transporter (5‐HTT) function and its impact on early brain development, event‐related synaptic plasticity, and neurodegeneration is widespread and intensifying. We have recently characterized the human and murine 5‐HTT genes and performed functional analyses of their 5′‐flanking regulatory regions. A tandemly repeated sequence associated with the transcriptional apparatus of the human 5‐HTT gene displays a complex secondary structure, represses promoter activity in nonserotonergic neuronal cells, and contains positive regulatory components. We now report a novel polymorphism of this repetitive element and provide evidence for allele‐dependent differential 5‐HTT promoter activity. Allelic variation in 5‐HTT‐related functions may play a role in the expression and modulation of complex traits and behavior.

Genetic influences on psychiatric disorders transcend diagnostic boundaries, suggesting substantial pleiotropy of contributing loci. However, the nature and mechanisms of these pleiotropic effects remain unclear. We performed analyses of 232,964 cases and 494,162 controls from genome-wide studies of anorexia nervosa, attention-deficit/hyperactivity disorder, autism spectrum disorder, bipolar disorder, major depression, obsessive-compulsive disorder, schizophrenia, and Tourette syndrome. Genetic correlation analyses revealed a meaningful structure within the eight disorders, identifying three groups of inter-related disorders. Meta-analysis across these eight disorders detected 109 loci associated with at least two psychiatric disorders, including 23 loci with pleiotropic effects on four or more disorders and 11 loci with antagonistic effects on multiple disorders. The pleiotropic loci are located within genes that show heightened expression in the brain throughout the lifespan, beginning prenatally in the second trimester, and play prominent roles in neurodevelopmental processes. These findings have important implications for psychiatric nosology, drug development, and risk prediction.

The sodium-dependent, high affinity serotonin [5-hydroxytryptamine (5-HT)] transporter (5-HTT) provides the primary mechanism for inactivation of 5-HT after its release into the synaptic cleft. To further evaluate the function of the 5-HTT, the murine gene was disrupted by homologous recombination. Despite evidence that excess extracellular 5-HT during embryonic development, including that produced by drugs that inhibit the 5-HTT, may lead to severe craniofacial and cardiac malformations, no obvious developmental phenotype was observed in the 5-HTT^−/− mice. High affinity [³H]5-HT uptake was completely absent in 5-HTT^−/− mice, confirming a physiologically effective knockout of the 5-HTT gene. 5-HTT binding sites labeled with [¹²⁵I]3β-(4′-iodophenyl)tropan-2β-carboxylic acid methyl ester were reduced in a gene dose-dependent manner, with no demonstrable binding in 5-HTT^−/− mutants. In adult 5-HTT^−/− mice, marked reductions (60–80%) in 5-HT concentrations were measured in several brain regions. While (+)-amphetamine-induced hyperactivity did not differ across genotypes, the locomotor enhancing effects of (+)-3,4-methylenedioxymethamphetamine, a substituted amphetamine that releases 5-HT via a transporter-dependent mechanism, was completely absent in 5-HTT^−/− mutants. Together, these data suggest that the presence of a functional 5-HTT is essential for brain 5-HT homeostasis and for 3,4-methylenedioxymethamphetamine-induced hyperactivity.

The phenomenon of adult neurogenesis (AN), that is, the generation of functional neurons from neural stem cells in the dentate gyrus of the hippocampus, has attracted remarkable attention, especially as it was shown that this process is also active in the human brain. Based on animal studies, it has been suggested that reduced AN is implicated in the etiopathology of psychiatric disorders, and that stimulation of AN contributes to the mechanism of action of antidepressant therapies. As data from human post-mortem brain are still lacking, we investigated whether the first step of AN, that is, the level of neural stem cell proliferation (NSP; as quantified by Ki-67 immunohistochemistry), is altered in tissue from the Stanley Foundation Neuropathology Consortium comprising brain specimens from patients with bipolar affective disorder, major depression, schizophrenia as well as control subjects (n=15 in each group). The hypothesis was that stem cell proliferation is reduced in affective disorders, and that antidepressant treatment increases NSP. Neither age, brain weight or pH, brain hemisphere investigated nor duration of storage had an effect on NSP. Only in bipolar disorder, post-mortem interval was a significant intervening variable. In disease, onset of the disorder and its duration likewise did not affect NSP. Also, cumulative lifetime dose of fluphenazine was not correlated with NSP, and presence of antidepressant treatment did not result in an increase of NSP. Concerning the different diagnostic entities, reduced amounts of newly formed cells were found in schizophrenia, but not in major depression. Our findings suggest that reduced NSP may contribute to the pathogenesis of schizophrenia, whereas the rate of NSP does not seem to be critical to the etiopathology of affective disorders, nor is it modified by antidepressant drug treatment.

A genetic contribution to the pathogenesis of panic disorder has been demonstrated by clinical genetic studies. Molecular genetic studies have focused on candidate genes suggested by the molecular mechanisms implied in the action of drugs utilized for therapy or in challenge tests. One class of drugs effective in the treatment of panic disorder is represented by monoamine oxidase A inhibitors. Therefore, the monoamine oxidase A gene on chromosome X is a prime candidate gene. In the present study we investigated a novel repeat polymorphism in the promoter of the monoamine oxidase A gene for association with panic disorder in two independent samples (German sample, n = 80; Italian sample, n = 129). Two alleles (3 and 4 repeats) were most common and constituted >97% of the observed alleles. Functional characterization in a luciferase assay demonstrated that the longer alleles (3a, 4 and 5) were more active than allele 3. Among females of both the German and the Italian samples of panic disorder patients (combined, n = 209) the longer alleles (3a, 4 and 5) were significantly more frequent than among females of the corresponding control samples (combined, n = 190, χ2 = 10.27, df = 1, P = 0.001). Together with the observation that inhibition of monoamine oxidase A is clinically effective in the treatment of panic disorder these findings suggest that increased monoamine oxidase A activity is a risk factor for panic disorder in female patients.

Abstract: A cDNA encoding the human platelet serotonin (5‐HT) uptake site was isolated and sequenced using the PCR. The cDNA represents a ˜3.1‐kb mRNA transcript and contains an open reading frame encoding a hydrophobic polypeptide of 630 amino acids with 12 membrane‐spanning segments, a calculated molecular mass of 70,320 Da, and an estimated isoelectrical point of 5.84. The human platelet 5‐HT uptake site is identical with the human brain 5‐HT transporter and ˜92% homologous to the rat protein. Hydropathicity analysis indicates 12 membrane‐spanning segments with two putative glycosylation sites within the second extracellular loop. The human platelet 5‐HT uptake site contains two intraplasmatic consensus phosphorylation sites for cyclic AMP‐dependent protein kinase recognition located in the cytoplasmatic N‐terminal region and three potential protein kinase C phosphorylation sites. The identity of the human platelet 5‐HT uptake site and the brain 5‐HT transporter indicates that both proteins are encoded by the same single‐copy gene, which has been assigned to the human chromosome 17. Our findings are likely to facilitate molecular pharmacologic and genetic investigations of the 5‐HT transporter in psychiatric disorders.