Alzheimerova choroba často narúša každodenné zvyky človeka. Poruchy spánku, nepokojné prehadzovanie a otáčanie a časté denné spanie sú bežnými včasnými varovnými príznakmi. V neskorších štádiách pacienti často trpia „sundowningom“, obdobím zvýšenej zmätenosti a nepokoja, ktoré sa zvykne vyskytovať večer. Tieto vzorce naznačujú úzku súvislosť medzi progresiou Alzheimerovej choroby a cirkadiánnym systémom – vnútornými telesnými hodinami, ktoré regulujú spánok, bdelosť a ďalšie denné biologické cykly. Vedci však donedávna nemali úplne jasno v tom, aké hlboké je toto prepojenie.

82 génov spojených s rizikom Alzheimerovej choroby

Tím výskumníkov z Washington University School of Medicine v St Louis teraz pomocou myších modelov dokázal, že Alzheimerova choroba narúša cirkadiánny rytmus v určitých mozgových bunkách. Toto narušenie mení spôsob a čas zapínania a vypínania stoviek génov, čím sa menia dôležité procesy, ktoré prispievajú k správnemu fungovaniu mozgu. Ich zistenia uverejnené v časopise Nature Neuroscience naznačujú, že obnovenie alebo stabilizácia týchto vnútorných rytmov by mohla priniesť nový prístup k liečbe Alzheimerovej choroby.

„Existuje 82 génov spojených s rizikom Alzheimerovej choroby a my sme zistili, že cirkadiánny rytmus riadi aktivitu približne polovice týchto génov,“ povedal doktor Erik S. Musiek, profesor neurológie na WashU Medicine, ktorý viedol štúdiu. U myší chovaných ako modely ochorenia sa tieto gény už neriadili obvyklými dennými vzorcami. „Poznanie, že mnohé z týchto génov Alzheimerovej choroby sú regulované cirkadiánnym rytmom, nám dáva možnosť nájsť spôsoby, ako identifikovať terapeutické postupy, ktoré ich môžu manipulovať a zabrániť progresii ochorenia.“

Záťaž spôsobená poruchami spánku

Musiek, ktorý je jedným z riaditeľov Centra pre biologické rytmy a spánok (COBRAS) na WashU Medicine a špecializuje sa na starnutie a demenciu, poznamenal, že poruchy spánku sú jedným z najčastejších problémov, ktoré uvádzajú opatrovatelia pacientov s Alzheimerovou chorobou. Jeho predchádzajúca práca ukázala, že zmeny spánku sa začínajú roky predtým, ako dôjde k strate pamäti.

Okrem toho, že tieto poruchy vyčerpávajú pacientov a opatrovateľov, spôsobujú stres, ktorý môže urýchliť progresiu ochorenia. Aby sme tento cyklus prerušili, musíme podľa neho najprv zistiť, kde sa začína. Cirkadiánny systém tela reguluje približne 20 % všetkých génov v ľudskom genóme a riadi životne dôležité procesy, ako je trávenie, imunitná odpoveď a cykly spánku a bdenia.

V predchádzajúcom výskume Musiek identifikoval proteín s názvom YKL-40, ktorý prechádza prirodzenými výkyvmi počas dňa a pomáha regulovať normálnu hladinu amyloidu v mozgu. Príliš veľa YKL-40, ktorý sa spája s rizikom Alzheimerovej choroby u ľudí, môže vyvolať hromadenie amyloidu – lepkavého proteínu, ktorý vytvára plaky, jeden z charakteristických znakov tejto choroby.

Vplyv amyloidu na časové mechanizmy mozgu

Keďže príznaky Alzheimerovej choroby sa riadia denne sa opakujúcim vzorcom, tím mal podozrenie, že by sa na tom mohli podieľať aj iné proteíny a gény regulované cirkadiánnym časom. V novej štúdii skúmali aktivitu génov v mozgoch myší, v ktorých sa vytvorili amyloidové ložiská, ako aj v zdravých mladých myšiach a starších myšiach bez plakov. Vzorky sa odoberali každé dve hodiny počas 24 hodín, aby sa sledovalo, ako sa expresia génov mení počas cirkadiánneho cyklu.

Výskumníci zistili, že amyloidové usadeniny narušili normálny rytmus stoviek génov v dvoch dôležitých typoch mozgových buniek – mikrogliách a astrocytoch. Mikroglie fungujú ako imunitné bunky mozgu, ktoré odstraňujú odpad a škodlivé látky, zatiaľ čo astrocyty podporujú komunikáciu medzi neurónmi a udržiavajú ich zdravú funkciu. Mnohé z postihnutých génov sú za normálnych okolností zodpovedné za schopnosť mikroglie odstraňovať odpadové produkty vrátane amyloidu. Hoci tieto gény neboli úplne vypnuté, ich zvyčajná postupnosť a načasovanie boli narušené, čo oslabilo koordinovaný systém mozgu na odstraňovanie toxínov.

Nové rytmy a potenciálne terapie

Štúdia tiež ukázala, že amyloidové plaky zrejme vytvárajú nové rytmické vzorce v génoch, ktoré sa bežne neriadia denným cyklom. Mnohé z týchto génov sa podieľajú na zápale alebo reakcii mozgu na stres a nerovnováhu. Podľa Mužíka tieto zistenia naznačujú, že terapie zamerané na úpravu cirkadiánnych rytmov v mikrogliach a astrocytoch by mohli podporiť zdravšiu činnosť mozgu.

„Stále musíme mnohému porozumieť, ale kľúčové je, že sa snažíme hodiny nejakým spôsobom manipulovať, aby sme ich posilnili, oslabili alebo vypli v určitých typoch buniek,“ povedal. „V konečnom dôsledku dúfame, že sa naučíme optimalizovať cirkadiánny systém, aby sme zabránili ukladaniu amyloidu a ďalším aspektom Alzheimerovej choroby.