Болезнь Альцгеймера часто приводит к нарушению привычного ритма жизни человека. Проблемы со сном, беспокойство и частые дневные дремоты являются распространенными ранними признаками заболевания. На более поздних стадиях пациенты часто испытывают “сумеречное возбуждение” — период повышенной спутанности сознания и беспокойства, который обычно наступает ближе к вечеру. Эти закономерности указывают на тесную связь между прогрессированием болезни Альцгеймера и циркадной системой — внутренними биологическими часами организма, которые регулируют сон, бодрствование и другие суточные биологические циклы. Однако до недавнего времени ученые не до конца понимали, насколько глубока эта связь.
Группа исследователей из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе продемонстрировала на мышиных моделях, что болезнь Альцгеймера нарушает циркадные ритмы в определенных клетках мозга. Это нарушение изменяет то, как и когда включаются и выключаются сотни генов, изменяя ключевые процессы, которые помогают мозгу функционировать правильно. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, предполагают, что восстановление или стабилизация этих внутренних ритмов может открыть новый подход к лечению болезни Альцгеймера.
“Существует 82 гена, которые связаны с риском развития болезни Альцгеймера, и мы обнаружили, что циркадный ритм контролирует активность примерно половины из них. У мышей, генетически модифицированных для моделирования заболевания, эти гены больше не следовали своим обычным суточным паттернам. Знание того, что многие из этих генов Альцгеймера регулируются циркадным ритмом, дает нам возможность найти способы определения терапевтических методов лечения, позволяющих манипулировать ими и предотвращать прогрессирование заболевания”, — сказал автор исследования Эрик С. Мусек, MD, PhD, профессор неврологии Шарлотты и Пола Хагеманн в Медицинской школе Вашингтонского университета.
Нарушение сна является одной из наиболее частых проблем, о которых сообщают лица, ухаживающие за пациентами с болезнью Альцгеймера. Ранние работы Эрика С. Мусека показали, что изменения сна начинаются за несколько лет до того, как становится очевидной потеря памяти. Помимо истощения как пациентов, так и лиц, ухаживающих за ними, эти нарушения создают стресс, который может ускорить прогрессирование болезни. Чтобы разорвать этот цикл, нужно сначала определить, где он начинается. Циркадная система организма регулирует примерно 20% всех генов в геноме человека, координируя такие жизненно важные процессы, как пищеварение, иммунный ответ и циклы сна и бодрствования.
В своих ранних исследованиях Мусек выявил белок YKL-40, уровень которого естественным образом колеблется в течение дня и помогает контролировать нормальный уровень амилоида в мозге. Слишком высокий уровень YKL-40, который связан с риском развития болезни Альцгеймера у людей, может вызвать накопление амилоида — липкого белка, образующего бляшки, которые являются одной из характерных черт этого заболевания.
Поскольку симптомы болезни Альцгеймера повторяются ежедневно, исследователи предположили, что в этом процессе могут участвовать и другие белки и гены, регулируемые циркадными ритмами. В новом исследовании они изучили активность генов в мозге мышей, у которых наблюдалось накопление амилоида, а также у здоровых молодых мышей и пожилых мышей без бляшек. Образцы собирались каждые два часа в течение полных 24 часов, чтобы отследить, как изменяется экспрессия генов 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 вещества, а астроциты помогают нейронам общаться и поддерживать здоровую функцию. Многие из затронутых генов обычно отвечают за способность микроглии удалять отходы, в том числе амилоид. Хотя эти гены не были полностью отключены, их обычный порядок и время работы стали хаотичными, что ослабило скоординированную систему мозга по удалению токсинов.
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 воспалительных процессах или реакции мозга на стресс и дисбаланс.
По словам ученых, эти открытия позволяют предположить, что методы лечения, направленные на корректировку циркадных ритмов в микроглии и астроцитах, могут способствовать более здоровой деятельности мозга. “Нам еще многое предстоит понять, но главное — это попытаться каким-то образом манипулировать часами, сделать их сильнее, слабее или выключить в определенных типах клеток. В конечном итоге мы надеемся узнать, как оптимизировать циркадную систему, чтобы предотвратить накопление амилоида и другие аспекты болезни Альцгеймера”.
Медицинская школа Вашингтонского университета. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
