Sen, rzęski i HD

Badania wykazały, że pacjenci z HD mają tendencję do mniej efektywnego snu, krótszego czasu snu i częstszego budzenia się w nocy. Jednak sen w chorobie Huntingtona jest słabo zbadany, ponieważ historycznie naukowcy badali HD jako chorobę zaburzeń ruchu, a problemy ze snem wydają się nie mieć nic wspólnego z zaburzeniami ruchu.

Sen – do czego jest potrzebny?

Obraz jest teraz znacznie bardziej złożony. Choroba Huntingtona wyraźnie obejmuje więcej obszarów mózgu niż tylko struktury związane z ruchem. Okazuje się, że sen — ta ewolucyjnie wątpliwa aktywność, która zajmuje jedną trzecią naszego życia — może odgrywać ważną rolę.

Powszechnie wiadomo, że sen jest niezbędny dla zdrowia i dobrego samopoczucia, że przy niewielkim niedoborze snu cierpią nastrój, zdolność rozumowania i uczenia się; przy umiarkowanym niedoborze snu nasz układ odpornościowy jest mniej skuteczny, a nawet hormony ulegają rozregulowaniu. W HD niedobór snu może mieć jeszcze silniejszy wpływ.

Sen może być ochronny w HD

Niektóre objawy HD, takie jak zaburzenia myślenia i niezdarność, wyglądają trochę jak objawy przewlekłego niedoboru snu. Naukowcy uważają teraz, że niedobór snu często występuje w HD, ukryty wśród innych objawów i prawdopodobnie wpływa na postęp choroby.

Do tej pory nie przeprowadzono systematycznych badań, które określiłyby, czy niedobór snu jest przyczyną jakichkolwiek objawów HD. Jest to ekscytujący obszar badań, ponieważ jeśli zaburzenia snu są rzeczywiście przyczyną niektórych objawów HD, staje się to silnym kandydatem do skupienia się na leczeniu.

Leczenie zaburzeń snu u pacjentów z HD również nie zostało jeszcze systematycznie zbadane, ale istnieją pewne dowody na to, że narzucenie regularnego harmonogramu snu działa „ochronnie” w mysich modelach HD.

W jednym badaniu myszom z mutacją HD wstrzykiwano co noc leki nasenne, aby zmusić je do snu. W (być może zaskakująco) standardowym teście uczenia się i pamięci, naukowcy umieścili myszy w zbiornikach wypełnionych wodą, ze światłem wskazującym lokalizację zanurzonej platformy. Ponieważ myszy znacznie bardziej wolały stać na platformie niż pływać, naukowcy mogli obserwować, jak dobrze myszy nauczyły się i zapamiętały, że „światło oznacza platformę”, na podstawie kierunku, w którym początkowo pływały podczas powtarzanych prób.

Naukowcy uważają, że ten typ uczenia się i pamięci jest związany ze strukturami mózgu szczególnie dotkniętymi u pacjentów z HD. Myszy z regulowanym snem lepiej radziły sobie z tym zadaniem, co sugeruje zachowanie tych struktur mózgu lub przynajmniej ich funkcji.

To badanie jest oczywiście bardzo odległe od testowania realnych metod leczenia u ludzi — z pewnością nie mówi nam, że chemicznie wywołany sen poprawiłby ogólny stan zdrowia pacjentów z HD. Dostarcza jednak ziarna dowodów na to, że zaburzenia snu są szkodliwe w postępie HD.

Hormony snu pomagają myszom z HD

Jednym ze sposobów, w jaki organizm naturalnie reguluje sen, jest „hormon” lub przekaźnik chemiczny, zwany melatoniną. Uwalnianie melatoniny przez mózg sygnalizuje, że nadszedł czas na sen, a w konsekwencji czujemy się senni.

Stwierdzono, że pacjenci z HD produkują mniej melatoniny w nocy i faktycznie może to przyczyniać się do zaburzeń snu czasami doświadczanych w HD. Aby zobaczyć, jak poziomy melatoniny mogą wpływać na pacjentów z HD, badacze wstrzykiwali myszom z mutacją Huntingtona dodatkową melatoninę każdego dnia. Te myszy żyły dłużej i wykazywały mniejsze pogorszenie stanu mózgu niż myszy z HD, którym podawano placebo.

Czy ten „ochronny” efekt melatoniny jest związany z jej zdolnością do regulowania snu? Jest to jedno z możliwych wyjaśnień, chociaż efekt ochronny melatoniny zaobserwowano również na płytce komórek HD, które technicznie rzecz biorąc nie śpią. Aby uzyskać bardziej szczegółową dyskusję na temat tych badań nad melatoniną w HD, możesz przeczytać ten artykuł http://en.hdbuzz.net/057 na HDBuzz.

Wiemy, że w HD, wewnątrz komórek mózgowych gromadzą się skupiska lub „agregaty” specyficznego białka zwanego „Huntingtyną”, gdzie zakłócają ważne procesy komórkowe. Dla komórek, zwłaszcza długowiecznych komórek mózgu, pozbywanie się starych i uszkodzonych materiałów jest kluczowe, a wydaje się, że w HD to zadanie nie jest wykonywane prawidłowo.

Jak mózg pozbywa się śmieci?

Nowe badanie dr Nedergaard z Uniwersytetu w Rochester w Nowym Jorku sugeruje, że wartość snu może polegać na pomocy w oczyszczaniu mózgu. Chociaż nie skupia się konkretnie na HD, badanie to rodzi interesujące pytania o rolę snu w chorobach takich jak HD.

Jednym ze sposobów, w jaki komórki pozbywają się śmieci, których nie mogą poddać recyklingowi, jest wydalanie ich do płynu międzykomórkowego, zwanego „płynem śródmiąższowym”. Część codziennej konserwacji organizmu polega na oczyszczaniu tej przestrzeni, a w większości ciała zajmuje się tym układ limfatyczny — złożony system, który działa zarówno jako rynna, jak i filtr dla płynu śródmiąższowego i jest powiązany z układem odpornościowym. Płyn zwany limfą, który jest zasadniczo osoczem krwi, wsiąka w tkanki ciała i wypłukuje odpady.

Mózg nie ma dostępu do układu limfatycznego, ale nadal musi czyścić przestrzeń między komórkami — być może bardziej niż reszta ciała — więc używa podobnego systemu. Płyn, który obmywa mózg, zwany płynem mózgowo-rdzeniowym lub w skrócie PMR, pełni funkcję limfy, wypłukując zanieczyszczony płyn śródmiąższowy.

Zespół dr Nedergaard chciał wiedzieć, jak dobrze naturalna pralka mózgu może usuwać niektóre problematyczne białka i inne odpady komórkowe, więc wstrzyknęli niektóre z tych substancji do płynu śródmiąższowego mysich mózgów.

Kiedy sprawdzili, ile z różnych substancji pozostało, byli zadowoleni, odkrywając, że mózg wykonał całkiem dobrą pracę w ich wypłukiwaniu. Jednym z białek, które zostało zaskakująco dobrze usunięte, było amyloid-beta, znane również jako Abeta. Abeta jest głównym składnikiem dużych skupisk białka amyloidowego znajdowanych między chorymi neuronami w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera.

Pierwotna przyczyna choroby Alzheimera jest nadal nieznana, ale naukowcy od dawna podejrzewają, że nagromadzenie Abeta i wynikające z tego skupiska między komórkami, zwane „blaszkami”, mogą być odpowiedzialne za słabą komunikację między neuronami i dużą liczbę śmierci neuronów obserwowaną w miarę postępu choroby. W ten sposób choroba Alzheimera jest dość podobna do choroby Huntingtona: obie obejmują zlepianie się białka, które jest toksyczne dla otaczających neuronów.

Abeta znalezione rozpuszczone w płynie śródmiąższowym nie jest tym samym Abeta związanym w płytkach, ale istnieją pewne dowody na to, że ilości obu są ze sobą powiązane.

Czy to oznacza, że bardziej efektywne oczyszczanie Abeta rozpuszczonego w płynie śródmiąższowym mogłoby zmniejszyć nagromadzenie amyloidu? To pozostaje do przetestowania. Tak czy inaczej, jest to z pewnością cenne odkrycie dla badaczy choroby Alzheimera, chociaż tylko luźno dotyczy HD.

Wynoszenie śmieci każdej nocy

Kolejne pytanie Nedergaard i jego współpracowników doprowadziło ich do bardziej uniwersalnego zagadnienia: funkcji snu. Wiedzieli z wcześniejszych badań, że więcej Abeta znajduje się w płynie śródmiąższowym u czuwających niż śpiących myszy i ludzi. Zastanawiali się więc, czy Abeta jest lepiej wypłukiwane podczas snu, czy po prostu powstaje go mniejsza ilość.

Aby zbadać to pytanie, nauczyli myszy zasypiać podczas podłączenia do sprzętu testowego i powtórzyli wcześniejszą procedurę wstrzykiwania substancji odpadowych do ich płynu śródmiąższowego. U śpiących myszy usuwanie odpadów było znacznie bardziej efektywne i, co godne uwagi, Abeta było wypłukiwane dwa razy lepiej niż gdy myszy były rozbudzone.

Co mogłoby wyjaśnić dramatyczny wpływ snu na efektywność oczyszczania mózgu?

Jednym prostym wyjaśnieniem jest to, że podczas snu niektóre komórki mózgowe kurczą się, aby zwiększyć przestrzeń między komórkami. Gdyby tak było, rzeka płynu przepływająca przez tkankę mózgową byłaby szersza, unosząc więcej śmieci. Test potwierdził, że przestrzeń śródmiąższowa była rzeczywiście znacznie większa w mózgach śpiących myszy.

Ta przełomowa praca dr Nedergaard rodzi wiele pytań. Czy zaburzony sen w chorobie Alzheimera może wpływać na usuwanie nagromadzonego białka i przyczyniać się do choroby? Czy zaburzenia snu mogą również wpływać na nagromadzenie białka w HD? Jeszcze nie wiemy, ale możesz być pewien, że naukowcy pracują nad znalezieniem odpowiedzi.

Sen na ratunek?

Te nowe wyniki mogą nadać nowy kontekst starszym odkryciom w badaniach nad HD. Jak HDBuzz wcześniej informował, prace kilku grup naukowców zajmujących się HD wykazały, że „rzęski” nie działają prawidłowo w mózgach osób z HD.

Rzęski są mikroskopijnymi komórkowymi wiosełkami, które kontrolują przepływ PMR w mózgu poprzez synchroniczne bicie. W HD rzęski komórek mózgowych są słabymi wioślarzami i w konsekwencji przepływ PMR jest zmniejszony.

To nowe badanie Nedergaard daje nam dodatkową perspektywę na to, jak dysfunkcyjne rzęski mogą przyczyniać się do HD. Pytanie brzmi: czy istnieje związek między zmienionym snem u pacjentów z HD a nagromadzeniem szkodliwych skupisk białka w ich mózgach? Ponadto, czy te problemy mają cokolwiek wspólnego ze zmienioną funkcją rzęsek w mózgach pacjentów z HD?

Ważne jest, aby być świadomym ograniczeń tego, co możemy bezpośrednio wziąć z tych badań nad snem i ABeta. Po pierwsze, zostały one przeprowadzone na myszach i całkiem możliwe, że mózgi myszy zachowują się inaczej niż ludzkie mózgi podczas snu. Ponadto, żadne z badań dr Nedergaard nie było skierowane na HD, które wiąże się z nagromadzeniem specyficznego białka wewnątrz komórki, a nie na zewnątrz komórek. Zatem, jak bardzo ta informacja wpływa na to, co wiemy o HD, z pewnością pozostaje do zobaczenia.

Mając na uwadze te zastrzeżenia, warto się ekscytować wieloma nowymi pytaniami naukowymi, które pojawiły się w wyniku tej pracy. Pojawiły się nowe kropkowane linie — czekają tylko na wypełnienie lub wymazanie.

Dowiedz się więcej

• Link do oryginalnego artykułu Nedergaard i współpracowników (pełny artykuł wymaga opłaty lub subskrypcji)
• Krótki film przedstawiający opis pracy grupy dr Nedergaard