Cercetătorii au restabilit două ore de somn, fără a elimina plăcile cerebrale
Un studiu realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea din Kentucky a descoperit că microglia, celulele imune ale creierului, sunt principalele responsabile pentru pierderea somnului în cazul pacienților cu Alzheimer.
În cadrul cercetării publicate în jurnalul „Alzheimer’s & Dementia”, cercetătorii, conduși de Shannon L. Macauley, au demonstrat că, prin administrarea unui medicament care elimină temporar majoritatea acestor celule, animalele de laborator au câștigat mai mult de două ore de somn pe zi. Aceasta sugerează o nouă potențială țintă de tratament pentru boală, pe care Macauley a descris-o ca fiind „revoluționară”.
Până acum, pierderea somnului asociată cu Alzheimer era atribuită, în principal, neuronilor deteriorați sau prezenței fizice a plăcilor amiloide. Noile descoperiri sugerează că perturbarea somnului ar putea proveni dintr-o reacție imună mult mai amplă.
„Practic, am arătat că nu plăcile în sine sau neuronii disfuncționali sunt cei care cauzează pierderea somnului, ci de fapt microglia”, a afirmat Macauley. „Microglia sunt celule imune care, atunci când reacționează la plăci, inițiază o cascadă elaborată de inflamație, ca și cum microglia ar petrece toată noaptea ținând creierul treaz.”
Pentru a distinge modificările legate de Alzheimer de cele cauzate de îmbătrânirea normală, cercetătorii au studiat două grupuri de șoareci. Un grup avea o predispoziție genetică de a dezvolta plăci amiloide, în timp ce celălalt grup consta din șoareci „tip sălbatic” care îmbătrâneau normal.
Animalele au fost examinate la șase luni, moment în care plăcile încep să apară, și din nou la 18 luni, o etapă care reprezenta o boală avansată. Echipa a folosit mai multe instrumente avansate pentru a monitoriza modificările în somn și activitatea cerebrală. Șoarecii purtau dispozitive mici montate pe cap care înregistrau electroencefalografia (EEG) și electromiografia (EMG).
EEG-ul captează modele de activitate electrică și oscilații în rețelele cerebrale, creând ceea ce poate fi considerat o amprentă electrică a creierului. EMG-ul măsoară activitatea musculară, iar împreună, cele două metode au permis cercetătorilor să determine cu precizie când animalele erau treze, în somn profund sau în somn de vis.
Pentru a localiza celulele imune care „petreceau toată noaptea”, cercetătorii au utilizat o tehnică numită microscopie cu foaie de lumină. Această metodă face ca țesutul cerebral să devină transparent, folosind apoi un plan subțire de lumină laser pentru a construi o imagine digitală 3D detaliată.
Pentru a testa dacă microglia cauzau cu adevărat perturbarea somnului, oamenii de știință au utilizat un medicament numit Pexidartinib (PLX3397). Acest medicament, dezvoltat inițial pentru cercetarea cancerului, blochează o cale de semnalizare de care microglia depind pentru supraviețuire.
După administrarea medicamentului timp de 14 zile, aproximativ 87% din celulele imune ale creierului au fost eliminate temporar. Apoi, cercetătorii au putut determina dacă somnul s-a îmbunătățit în absența acestora.
Echipa a folosit și o metodă matematică numită Fitting Oscillations and One Over Frequency pentru a împărți activitatea electrică a creierului în două categorii: activitate periodică (unde undele ritmice sunt cele pe care le asociem de obicei cu undele cerebrale) și activitate aperiodică (zgomotul electric de fond).
Macauley a numit rezultatele „surprinzătoare și neprevăzute”. Descoperirile au arătat că acumularea plăcilor și perturbarea somnului nu au evoluat împreună într-un declin constant. „M-am așteptat ca, pe măsură ce povara plăcilor devenea mai severă, perturbarea somnului să se agraveze”, a spus Constantino. „Perturbările din somn și activitatea EEG corticală care au avut loc la șase luni, când plăcile au început să apară, nu s-au agravat la 18 luni, în ciuda unei poveri de plăci de peste două ori mai mari.”
Echipa a descris acest model ca un efect de plafon. Chiar dacă nivelurile plăcilor s-au dublat, cantitatea de somn pierdut a rămas aproximativ aceeași. Această descoperire sugerează că prima undă de activitate imună declanșată de plăcile timpurii ar putea fi suficientă pentru a stabiliza problema somnului, iar plăcile suplimentare ar putea să nu producă o creștere proporțională a perturbării somnului.
Studiul a ajutat, de asemenea, la diferențierea efectelor îmbătrânirii normale de cele legate de patologia Alzheimer. Îmbătrânirea normală a redus în principal somnul cu mișcări rapide ale ochilor (REM), etapa asociată cu visul și consolidarea memoriei. În contrast, patologia amiloidă a redus selectiv somnul fără mișcări rapide ale ochilor (NREM), etapa profund restauratoare a somnului.
„Acest somn restaurator este extrem de important pentru repararea fizică, învățare și memorie și eliminarea toxinelor acumulate în timpul zilei”, a explicat Macauley. „Când pacienții cu Alzheimer pierd această etapă, ei își pierd ciclul principal de curățare al creierului, creând un ciclu vicios care poate provoca daune suplimentare.”
Pierderea acestui moment restaurator ar putea, prin urmare, să genereze un ciclu dăunător. Somnul slab ar putea reduce capacitatea creierului de a curăța deșeurile, ceea ce ar putea contribui la daune suplimentare și la și mai multe perturbări ale somnului.
Cel mai remarcabil rezultat a fost observat după ce cercetătorii au eliminat microglia. Șoarecii cu patologie legată de Alzheimer au câștigat mai mult de două ore de somn pe noapte, odată ce majoritatea celulelor imune ale creierului au fost eliminate. Perioadele lor de somn NREM restaurator au devenit, de asemenea, mai lungi, oferindu-le mai multe oportunități de a intra în somnul sănătos de vis care susține formarea de noi amintiri.
Importanța este că îmbunătățirea a avut loc chiar dacă cantitatea de placă amiloidă din creier nu s-a schimbat. Această descoperire sugerează că răspunsul inflamator la plăci ar putea fi o cauză reversibilă a pierderii somnului și ar putea fi tratată separat de plăcile în sine.
Întrebarea majoră pentru cercetările viitoare este: ar putea restabilirea acestui somn esențial la oameni să ajute la întreruperea ciclului vicios asociat cu boala Alzheimer?
Descoperirea a crescut din mediul de cercetare al laboratorului lui Macauley din Departamentul de Fiziologie de la Sanders-Brown Center on Aging. Macauley a creditat progresul unui „parteneriat frumos” între ea, studenții săi și alți stagiari. „Îi apreciez pe cei care își iau inițiativa, își găsesc pasiunea, sunt curioși și continu
