Microglia au un rol important în pierderea somnului la pacienții cu boala Alzheimer
Un incendiu mic izolat în bucătăria ta poate fi stins cu instrumentele potrivite. Însă, dacă sistemul de sprinklere se activează, poate inunda întreaga casă. O reacție automată la o problemă devine acum o distrugere totală a bunurilor tale.
Aceasta este analogia pentru ceea ce se întâmplă în creierul persoanelor cu boala Alzheimer: plăcile amiloide, aglomerări de proteine lipicioase care se acumulează în creier, reprezintă focul din bucătărie. Microglia, celulele imune rezidente ale creierului, acționează ca sprinklerele. Un mecanism destinat protecției organismului duce, în final, la autovătămare.
Cercetătorii de la Universitatea din Kentucky au descoperit pentru prima dată acest proces dăunător și au găsit o metodă de a-l opri.
Într-un studiu publicat în revista „Alzheimer’s & Dementia”, o echipă condusă de Shannon L. Macauley și de primul autor Nicholas J. Constantino a dezvăluit că microglia sunt principalii responsabili pentru pierderea somnului. Folosind un medicament pentru a elimina temporar aceste celule în modele animale, cercetătorii au reușit să restabilească peste două ore de somn pe zi, oferind o nouă direcție pentru tratamentul bolii, pe care Macauley a descris-o ca fiind „transformatoare”.
Anterior, oamenii de știință credeau că pierderea somnului în Alzheimer era cauzată de neuronii morți sau de aglomerările fizice ale plăcilor amiloide. Totuși, concluziile echipei de la UK sugerează că problema este un scenariu de „răspuns total”.
„Practic, am arătat că nu plăcile în sine, sau neuronii disfuncționali, sunt cei care cauzează pierderea somnului, ci, de fapt, microglia. Acestea sunt celule imune care, atunci când reacționează la plăci, declanșează o cascadă elaborată de inflamație, ca și cum microglia ar petrece toată noaptea, menținând creierul treaz”, a declarat Shannon L. Macauley.
Pentru a izola efectele bolii Alzheimer de modificările naturale ale îmbătrânirii, echipa a comparat două grupuri de șoareci: cei cu predispoziție genetică de a dezvolta plăci amiloide și șoareci „wild-type” care au îmbătrânit normal. Aceștia au fost studiați la șase luni, când plăcile apar pentru prima dată, și la 18 luni, reprezentând stadiul avansat al bolii.
Cercetătorii au folosit tehnologii sofisticate pentru a urmări aceste schimbări. Șoarecii au fost echipați cu dispozitive pentru a înregistra electroencefalografia (EEG) și electromiografia (EMG). EEG-ul acționează ca o amprentă electrică a creierului, înregistrând modelele unice de activitate electrică, în timp ce EMG-ul urmărește mișcarea musculară. Aceasta a permis echipei să monitorizeze exact când șoarecii erau în somn profund, somn de vis sau treji.
Pentru a observa unde celulele imune „petrec toată noaptea”, echipa a utilizat o tehnică avansată numită microscopică cu foaie de lumină. Acest proces implică transparentizarea țesutului cerebral și folosirea unui fascicul subțire de lumină laser pentru a crea o hartă digitală 3D de înaltă rezoluție. Aceasta a permis cercetătorilor să vizualizeze peisajul întreg al plăcilor și celulelor imune simultan.
Pentru a demonstra că microglia erau cauza pierderii somnului, echipa a utilizat un medicament numit Pexidartinib (PLX3397). Această medicație, folosită inițial în cercetarea cancerului, blochează un semnal de care microglia au nevoie pentru a supraviețui. Prin administrarea acestui medicament șoarecilor timp de 14 zile, au reușit să elimine temporar 87% din celulele imune ale creierului pentru a observa dacă somnul ar reveni.
Echipa a folosit un algoritm matematic numit Fitting Oscillations and One Over Frequency pentru a separa activitatea electrică a creierului în diferite părți: activitate periodică (unde gândim la undele cerebrale) și activitate aperiodică (zgomotul electric de fundal).
Macauley a descris descoperirile ca fiind „minunante și neașteptate”. Studiul a arătat că relația dintre acumularea plăcilor și pierderea somnului nu este una simplă.
„M-am așteptat ca, pe măsură ce povara plăcilor devine mai severă, perturbările somnului să se agraveze”, a spus Constantino. „Perturbările în somn și activitatea EEG corticală care apar la șase luni, când plăcile apar pentru prima dată, nu s-au agravat la 18 luni, în ciuda faptului că povara plăcilor s-a dublat.”
Cercetătorii au descris acest fenomen ca fiind un efect de plafonare: chiar și atunci când nivelurile plăcilor s-au dublat, deficitul de somn a rămas stabil. Acest lucru sugerează că furtuna imunitară inițială declanșată de plăcile timpurii este cea care cauzează daune, indiferent de câte plăci urmează.
Studiul a clarificat, de asemenea, cum se schimbă creierul în timpul îmbătrânirii normale comparativ cu boala. Îmbătrânirea normală reduce în mod selectiv somnul cu mișcări rapide ale ochilor (REM) — etapa în care visăm și consolidăm amintirile. Patologia amiloidică prezentă în Alzheimer vizează în mod selectiv somnul non-REM (NREM) sau somnul de restaurare.
„Somnul de restaurare este extrem de important pentru repararea fizică, învățare și memorie și pentru eliminarea toxinelor acumulate în timpul zilei”, a menționat Macauley. „Atunci când pacienții cu Alzheimer pierd această etapă, își pierd ciclul principal de curățare a creierului, creând un ciclu care poate genera daune suplimentare.”
Cel mai semnificativ rezultat a fost rezultatul eliminării microgliei. Când celulele imune au fost eliminate, șoarecii cu Alzheimer au câștigat mai mult de două ore de somn pe noapte. Episoadele lor de somn NREM de restaurare au devenit mai lungi, oferindu-le mai multe oportunități de a trece în somnul sănătos de vis, important pentru formarea de noi amintiri.
Este important de menționat că acest somn a fost restabilit fără a modifica cantitatea de plăci amiloide din creier. Acest lucru sugerează că răspunsul inflamator al organismului reprezintă o cauză reversibilă a pierderii somnului care poate fi tratată independent de plăci.
Și se ridică întrebarea: poate acest somn vital fi restabilit pentru oameni, permițând creierelor lor să rupă acest ciclu dăunător?
Descoperirea a fost posibilă datorită culturii unice din laboratorul lui Macauley, din cadrul Departamentului de Fiziologie al Sanders-Brown Center on Aging. Macauley își atribuie descoperirea unei „parteneriate frumoase” cu studenții și colaboratorii săi.
„Îmi plac oamenii care își asumă inițiativa, își găsesc pasiunea, sunt curioși și continuă să caute un răspuns”, a afirm
