Причиной болезни Альцгеймера может быть нарушенный цикл сна и бодрствования

Группа исследователей из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе продемонстрировала на моделях мышей, что болезнь Альцгеймера нарушает циркадные ритмы в определенных клетках мозга. Это нарушение меняет то, как и когда сотни генов включаются и выключаются, изменяя ключевые процессы, которые помогают мозгу функционировать должным образом.

Их выводы, опубликованные 23 октября в журнале Природа Нейронаукипредполагают, что восстановление или стабилизация этих внутренних ритмов может открыть новый подход к лечению болезни Альцгеймера.

«Существует 82 гена, связанных с риском болезни Альцгеймера, и мы обнаружили, что циркадный ритм контролирует активность примерно половины из них», — сказал Эрик С. Мусик, доктор медицинских наук, профессор неврологии Шарлотты и Пола Хагеманн в медицинском университете Вашингтона, который руководил исследованием. У мышей, созданных для моделирования заболевания, эти гены больше не следовали своему обычному ежедневному режиму. «Знание того, что многие из этих генов болезни Альцгеймера регулируются циркадным ритмом, дает нам возможность найти способы определения терапевтических методов воздействия на них и предотвращения прогрессирования заболевания».

Бремя нарушения сна

Мусик, который является соруководителем Центра биологических ритмов и сна (COBRAS) при Университете медицины и специализируется на проблемах старения и деменции, отметил, что нарушения сна — одна из наиболее частых проблем, о которых сообщают лица, осуществляющие уход за пациентами с болезнью Альцгеймера. Его более ранняя работа показала, что изменения сна начинаются за годы до того, как потеря памяти становится очевидной. Помимо истощения как пациентов, так и лиц, осуществляющих уход, эти нарушения создают стресс, который может ускорить прогрессирование заболевания.

По его словам, разрыв этого цикла начинается с определения того, где он начинается. Циркадная система организма регулирует примерно 20% всех генов в геноме человека, управляя жизненно важными процессами, такими как пищеварение, иммунный ответ и циклы сна и бодрствования.

В более ранних исследованиях Мусик выявил белок под названием YKL-40, уровень которого естественным образом колеблется в течение дня и помогает контролировать нормальный уровень амилоида в мозге. Слишком большое количество YKL-40, которое связано с риском развития болезни Альцгеймера у людей, может спровоцировать накопление амилоида — липкого белка, который образует бляшки, что является одним из признаков заболевания.

Влияние амилоида на механизмы синхронизации мозга

Поскольку симптомы болезни Альцгеймера повторяются ежедневно, команда предположила, что в этом могут быть задействованы больше циркадно-регулируемых белков и генов. В новом исследовании они изучили активность генов в мозге мышей, у которых развилось накопление амилоида, а также у здоровых молодых мышей и пожилых мышей без бляшек. Образцы собирали каждые два часа в течение полного 24-часового периода, чтобы отслеживать, как экспрессия генов менялась в течение циркадного цикла.

Исследователи обнаружили, что отложения амилоида нарушают нормальный ритм сотен генов в двух ключевых типах клеток мозга — микроглии и астроцитах. Микроглия действует как иммунные клетки мозга, удаляя отходы и вредные материалы, а астроциты помогают нейронам общаться и поддерживать здоровое функционирование. Многие из затронутых генов обычно отвечают за способность микроглии удалять отходы, включая амилоид.

Хотя эти гены не были полностью отключены, их обычный порядок и время стали хаотичными, что ослабило скоординированную систему мозга по выведению токсинов.

Новые ритмы и потенциальные методы лечения

Исследование также показало, что амилоидные бляшки, по-видимому, создают новые ритмические паттерны в генах, которые обычно не следуют суточному циклу. Многие из этих генов участвуют в воспалении или реакции мозга на стресс и дисбаланс.

По словам Мусьека, эти открытия позволяют предположить, что методы лечения, направленные на корректировку циркадных ритмов в микроглии и астроцитах, могут поддерживать более здоровую деятельность мозга.

«Нам еще многое предстоит понять, но там, где резина встречается с дорогой, мы пытаемся каким-то образом манипулировать часами, сделать их сильнее, ослабить или отключить в определенных типах клеток», — сказал он. «В конечном итоге мы надеемся узнать, как оптимизировать циркадную систему, чтобы предотвратить накопление амилоида и другие аспекты болезни Альцгеймера».

Это исследование было поддержано Национальным институтом старения (R01AG054517, T32AG058518), Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (R01NS102272) и Национальными институтами здравоохранения (R00AG061231). Авторы отмечают, что содержание отражает их выводы и не обязательно отражает официальную точку зрения НИЗ.