Medullary serotonin defects and respiratory dysfunction in sudden infant death syndrome

Abstract

Sudden infant death syndrome (SIDS) is defined as the sudden and unexpected death of an infant less than 12 months of age that occurs during sleep and remains unexplained after a complete autopsy, death scene investigation, and review of the clinical history. It is the leading cause of postneonatal mortality in the developed world. The cause of SIDS is unknown, but is postulated to involve impairment of brainstem-mediated homeostatic control. Extensive evidence from animal studies indicates that serotonin (5-HT) neurons in the medulla oblongata play a role in the regulation of multiple aspects of respiratory and autonomic function. A subset of SIDS infants have several abnormalities in medullary markers of 5-HT function and genetic polymorphisms impacting the 5-HT system, informing the hypothesis that SIDS results from a defect in 5-HT brainstem-mediated control of respiratory (and autonomic) regulation. Here we review the evidence from postmortem human studies and animal studies to support this hypothesis and discuss how the pathogenesis of SIDS is likely to originate in utero during fetal development.

Gene variants predisposing to SIDS: current knowledge

“…Serotonin influences a broad range of physiological systems, including the regulation of the respiratory and cardiovascular systems, temperature, and the sleep-wake cycle, and it has been speculated that a dysregulation of the serotonergic network may play a role in SIDS [15,62,63]. The complex serotonergic neuronal system is under a 'bottleneck' control by a single protein, the serotonin transporter (5-HTT).…”

Polymorphisms in genes of respiratory control and sudden infant death syndrome

“…A deficit in brainstem-mediated respiratory and autonomic control, including reduced chemoreceptor sensitivity, failure to initiate inspiration, respiratory rhythm abnormalities, and gasping deficit, seems to be the main contributor to a failure of arousal, and therefore autoresuscitation, when the child is challenged by a stressful homeostatic event, e.g., hypoxia and/ or hypercapnia [22].…”

Complexe de pré-Bötzinger et automatisme respiratoire

“…La création de modèles de souris transgéniques a incité également les chercheurs à adapter l'approche de Suzue à la souris, afin d'étudier in vitro le développement du CPB de souris dont un gène et un seul a été inactivé. Couplées à des approches pharmacologiques, ces études ont révélé que les systèmes à sérotonine (5-HT) [15,16] et à catécholamine [17,18] modulent le fonctionnement du CPB, et que l'altération de ces systèmes affecte la maturation de ce dernier [19][20][21]. À Gif-sur-Yvette (France), l'utilisation combinée de l'électrophysiologie et de l'imagerie calcique in vitro a révélé que l'émer-gence fonctionnelle du CPB est précédée par celle du groupe rétrotrapézoïde/parafacial (RTN/pFRG), une structure cruciale pour la réponse respiratoire à l'hypercapnie chez l'adulte.…”

“…En effet, la maturation et le fonctionnement du CPB sont modulés par les systèmes monoaminergiques [15][16][17][18][19][20][21] ; les gènes qui modifient ces systèmes affectent indirectement le CPB. Ainsi, l'inactivation chez la souris de l'enzyme MAOA-A (monoamine oxydase A) [15] ou du gène Phox2a (paired mesoderm homeobox protein 2A) [17] ou du gène c-Ret (rearranged during transfection) [18] altère les systèmes monoaminergiques et, par voie de conséquence, le CPB et la respiration ; des anomalies monoaminergiques pourraient contribuer à certains cas de mort subite du nourrisson [16,[19][20][21]. L'inactivation du gène Necdin, qui affecte les systèmes à 5-HT, induit un rythme respiratoire irrégulier, de fréquentes apnées et une hyposensibilité à l'hypoxie et l'hypercapnie.…”