Alzheimerova choroba často narušuje každodenní návyky člověka. Poruchy spánku, neklidné převalování a časté denní spaní jsou častými varovnými příznaky. V pozdějších stadiích pacienti často trpí „sundowningem“, obdobím zvýšené zmatenosti a neklidu, které se objevuje zpravidla večer. Tyto vzorce naznačují úzkou souvislost mezi progresí Alzheimerovy choroby a cirkadiánním systémem – vnitřními tělesnými hodinami, které regulují spánek, bdění a další denní biologické cykly. Až donedávna však vědci neměli zcela jasno v tom, jak hluboká tato souvislost vlastně je.

82 genů spojených s rizikem Alzheimerovy choroby

Tým vědců z Washington University School of Medicine v St Louis nyní pomocí myších modelů prokázal, že Alzheimerova choroba narušuje cirkadiánní rytmus v určitých mozkových buňkách. Toto narušení mění způsob a dobu zapínání a vypínání stovek genů, což mění důležité procesy, které přispívají ke správné funkci mozku. Jejich zjištění publikovaná v časopise Nature Neuroscience naznačují, že obnovení nebo stabilizace těchto vnitřních rytmů by mohlo otevřít nový přístup k léčbě Alzheimerovy choroby.

„Existuje 82 genů spojených s rizikem Alzheimerovy choroby a my jsme zjistili, že cirkadiánní rytmus řídí aktivitu přibližně poloviny těchto genů,“ uvedl doktor Erik S. Musiek, profesor neurologie Charlotte & Paul Hagemann na WashU Medicine, který studii vedl. U myší chovaných jako model onemocnění se tyto geny již neřídily obvyklými denními vzorci. „Poznání, že mnoho z těchto genů Alzheimerovy choroby je regulováno cirkadiánním rytmem, nám dává možnost najít způsoby, jak identifikovat terapeutické postupy, které by je mohly manipulovat a zabránit progresi onemocnění.“

Zátěž spojená s poruchami spánku

Musiek, který je spoluředitelem Centra pro biologické rytmy a spánek (COBRAS) na WashU Medicine a specializuje se na stárnutí a demenci, poznamenal, že poruchy spánku jsou jedním z nejčastějších problémů, které uvádějí pečovatelé o pacienty s Alzheimerovou chorobou. Jeho předchozí práce ukázala, že změny spánku začínají několik let předtím, než dojde ke ztrátě paměti.

Kromě toho, že tyto poruchy vyčerpávají pacienty a pečovatele, způsobují stres, který může urychlit progresi onemocnění. Aby se tento cyklus přerušil, musíme podle něj nejprve zjistit, kde začíná. Cirkadiánní systém těla reguluje asi 20 % všech genů v lidském genomu a řídí životně důležité procesy, jako je trávení, imunitní reakce a cykly spánku a bdění.

V předchozím výzkumu Musiek identifikoval protein zvaný YKL-40, který prochází přirozenými výkyvy během dne a pomáhá regulovat normální hladinu amyloidu v mozku. Příliš mnoho YKL-40, který je u lidí spojován s rizikem Alzheimerovy choroby, může vyvolat hromadění amyloidu – lepkavého proteinu, který tvoří plaky, jeden z charakteristických znaků této choroby.

Vliv amyloidu na časové mechanismy mozku

Vzhledem k tomu, že příznaky Alzheimerovy choroby se denně opakují, měl tým podezření, že by se na nich mohly podílet i další proteiny a geny regulované cirkadiánním časem. V nové studii zkoumali aktivitu genů v mozku myší, u kterých se vyvinuly amyloidové usazeniny, a také u zdravých mladých myší a starších myší bez plaků. Vzorky byly odebírány každé dvě hodiny po dobu 24 hodin, aby bylo možné sledovat, jak se exprese genů mění v průběhu cirkadiánního cyklu.

Vědci zjistili, že amyloidová ložiska narušila normální rytmus stovek genů ve dvou důležitých typech mozkových buněk – mikroglie a astrocytech. Mikroglie fungují jako imunitní buňky mozku, které odstraňují odpadní a škodlivé látky, zatímco astrocyty podporují komunikaci mezi neurony a udržují jejich zdravou funkci. Mnohé z postižených genů jsou normálně zodpovědné za schopnost mikroglie odstraňovat odpadní produkty, včetně amyloidu. Ačkoli tyto geny nebyly zcela vypnuty, jejich obvyklá posloupnost a načasování byly narušeny, což oslabilo koordinovaný systém mozku pro odstraňování toxinů.

Nové rytmy a potenciální terapie

Studie také ukázala, že amyloidní plaky zřejmě vytvářejí nové rytmické vzorce v genech, které se normálně neřídí denním cyklem. Mnohé z těchto genů se podílejí na zánětech nebo na reakci mozku na stres a nerovnováhu. Podle Musieka tato zjištění naznačují, že terapie zaměřené na úpravu cirkadiánních rytmů v mikroglie a astrocytech by mohly podpořit zdravější mozkovou činnost.

„Je toho ještě hodně, čemu musíme porozumět, ale klíčové je, že se snažíme hodiny nějakým způsobem manipulovat, posílit je, oslabit nebo vypnout v určitých typech buněk,“ řekl. „Nakonec doufáme, že se naučíme, jak optimalizovat cirkadiánní systém, abychom zabránili ukládání amyloidu a dalším aspektům Alzheimerovy choroby.