Boala Alzheimer ar putea deturna ceasul biologic al creierului, iar restabilirea acestuia ar putea fi cheia încetinirii bolii.
Cercetătorii au descoperit că boala Alzheimer distorsionează ceasul intern al creierului, aruncând activitatea genică în celulele de suport cheie din ritm. Restabilirea echilibrului circadian poate ajuta la protejarea împotriva acumulării de amiloid și la încetinirea avansării bolii.
Boala Alzheimer aruncă adesea tiparele zilnice ale unei persoane în dezordine. Dificultatea de a dormi toată noaptea, mișcările neliniștite și somnurile frecvente în timpul zilei sunt semne de avertizare timpurii comune. În etapele ulterioare, pacienții se confruntă adesea cu "sundowning", o perioadă de confuzie și agitație crescută care tinde să apară mai târziu în cursul zilei. Aceste tipare sugerează o relație strânsă între progresia Alzheimer și sistemul circadian - ceasul intern al corpului care reglează somnul, starea de veghe și alte cicluri biologice zilnice.
Până de curând, însă, oamenii de știință nu au înțeles pe deplin cât de profundă este această conexiune. O echipă de cercetători de la Școala de Medicină a Universității Washington din St. Louis a demonstrat acum, în modele de șoarece, că boala Alzheimer perturbă ritmurile circadiene din interiorul anumitor celule cerebrale. Această tulburare modifică modul și momentul în care sute de gene se activează și se dezactivează, modificând procesele cheie care ajută creierul să funcționeze corect.
Constatările lor, publicate pe 23 octombrie în Nature Neuroscience, sugerează că restabilirea sau stabilizarea acestor ritmuri interne ar putea deschide o nouă abordare a tratării bolii Alzheimer.
"Există 82 de gene care au fost asociate cu riscul bolii Alzheimer și am descoperit că ritmul circadian controlează activitatea a aproximativ jumătate dintre ele", a spus Erik S. Musiek, MD, PhD, profesorul Charlotte & Paul Hagemann de neurologie la WashU Medicine, care a condus studiul. La șoarecii proiectați să modeleze boala, aceste gene nu au mai urmat tiparele lor zilnice obișnuite. "Știind că multe dintre aceste gene Alzheimer sunt reglementate de ritmul circadian ne oferă posibilitatea de a găsi modalități de a identifica tratamente terapeutice pentru a le manipula și a preveni progresia bolii."
Povara perturbării somnului
Musiek, care co-direcționează Centrul pentru Ritmuri Biologice și Somn (COBRAS) de la WashU Medicine și este specializat în îmbătrânire și demență, a menționat că somnul perturbat este una dintre cele mai frecvente probleme raportate de îngrijitorii pacienților cu Alzheimer. Lucrarea sa anterioară a arătat că modificările somnului încep cu ani înainte ca pierderea memoriei să devină evidentă. Dincolo de epuizarea atât pentru pacienți, cât și pentru îngrijitori, aceste perturbări creează stres care poate accelera progresia bolii. Întreruperea acestui ciclu, a spus el, începe cu identificarea locului în care începe.
Sistemul circadian al corpului reglează aproximativ 20% din toate genele din genomul uman, orchestraând procese vitale precum digestia, răspunsul imunitar și ciclurile somn-veghe. Într-o cercetare anterioară, Musiek a identificat o proteină numită YKL-40 care fluctuează în mod natural pe parcursul zilei și ajută la controlul nivelurilor normale de amiloid din creier. Prea mult YKL-40, care este legat de riscul de Alzheimer la oameni, poate declanșa acumularea de amiloid - o proteină lipicioasă care formează plăci, una dintre caracteristicile bolii.
Efectul amiloidului asupra mecanismelor de sincronizare ale creierului
Deoarece simptomele Alzheimer urmează un tipar zilnic repetat, echipa a suspectat că ar putea fi implicate mai multe proteine și gene reglementate circadian. În noul studiu, ei au examinat activitatea genică în creierul șoarecilor care au dezvoltat acumulare de amiloid, precum și în șoareci tineri sănătoși și șoareci mai în vârstă fără plăci. Probele au fost colectate la fiecare două ore pe o perioadă completă de 24 de ore pentru a urmări modul în care expresia genică s-a modificat pe parcursul ciclului circadian.
Cercetătorii au descoperit că depozitele de amiloid au perturbat ritmul normal a sute de gene în două tipuri cheie de celule cerebrale - microglia și astrocite. Microglia acționează ca celulele imune ale creierului, îndepărtând deșeurile și materialele dăunătoare, în timp ce astrocitele ajută neuronii să comunice și să mențină o funcție sănătoasă. Multe dintre genele afectate sunt în mod normal responsabile pentru capacitatea microgliei de a elimina deșeurile, inclusiv amiloidul. Deși aceste gene nu au fost complet dezactivate, ordinea și sincronizarea lor obișnuite au devenit haotice, slăbind sistemul coordonat al creierului pentru eliminarea toxinelor.
Ritmuri noi și terapii potențiale
Studiul a mai dezvăluit că plăcile de amiloid păreau să creeze modele ritmice noi în gene care nu urmează de obicei un ciclu zilnic. Multe dintre aceste gene sunt implicate în inflamație sau în răspunsul creierului la stres și dezechilibru.
Potrivit lui Musiek, aceste descoperiri sugerează că terapiile care vizează ajustarea ritmurilor circadiene în microglia și astrocite ar putea sprijini o activitate cerebrală mai sănătoasă.
"Mai avem multe lucruri pe care trebuie să le înțelegem, dar acolo unde cauciucul întâlnește șoseaua este încercarea de a manipula ceasul într-un fel, de a-l face mai puternic, de a-l face mai slab sau de a-l opri în anumite tipuri de celule", a spus el. "În cele din urmă, sperăm să învățăm cum să optimizăm sistemul circadian pentru a preveni acumularea de amiloid și alte aspecte ale bolii Alzheimer."