Nová zjištění o narušených cirkadiánních rytmech a riziku demence
Celosvětově postihuje Alzheimerova choroba a související demence již 55 milionů lidí, přičemž každoročně přibývá 10 milionů nových případů. V reakci na tento nárůst se pozornost výzkumu přesouvá od známých příčin k méně zřejmým biologickým spouštěčům, které mohou vést k neurodegeneraci desetiletí před objevením se prvních příznaků.
Spánek, a konkrétněji cirkadiánní rytmy, které jej řídí, se jeví jako jeden z klíčových faktorů. Vědci z Texas A&M University zkoumají, jakým způsobem desynchronizované rytmy působí jako tichý spouštěč zánětlivých změn v mozku, které zvyšují riziko demence. Nový grant od Dementia & Alzheimer’s Research Initiative univerzity podpoří výzkum zaměřený na možnost zvrátit tyto změny pomocí extracelulárních vezikul odvozených z kmenových buněk.
Vliv narušených cirkadiánních rytmů na stárnoucí mozek
Data shromážděná za poslední dekádu naznačují, že spánek je pro zdraví mozku zásadní. Epidemiologické důkazy propojující směnný provoz a narušené cirkadiánní rytmy s poklesem kognitivních funkcí jsou rozsáhlé. Přesto dosud chybělo přesné biologické vysvětlení, jak narušený světelný cyklus přímo ovlivňuje stárnutí mozku.
Tuto mezeru se snaží vyplnit tým Karienn Souza z Texas A&M. V experimentech na zvířecích modelech, které simulovaly chronické narušení cirkadiánních rytmů podobné směnnému provozu, vědci zaznamenali nejen známky únavy mozku, ale i zásadní změny v imunitním systému. Konkrétně bylo pozorováno, že mikroglie, které jsou klíčovými imunitními buňkami mozku, změnily své chování.
Mikroglie obvykle vykazují rozvětvenou, stromovitou morfologii, která jim umožňuje monitorovat nervovou tkáň. Při chronickém narušení cirkadiánních rytmů však tyto buňky začaly přecházet do stavu, který vědci popisují jako „stresově primovaný“. Tato strukturální změna je spojována se zánětlivou signalizací a sníženou imunitní kontrolou. Souza uvádí, že mikroglie mění svůj tvar v závislosti na dění v těle nebo mozku.
Podle výzkumníků mohou dysfunkční mikroglie ztrácet účinnost při odstraňování odpadu a poškozených buněk z nervové tkáně. To může vést k hromadění toxických proteinů nebo zánětlivých signálů v průběhu času. Souza dále vysvětluje, že mikroglie mohou přejít z normálně fungujících buněk na buňky typu zánětlivé reakce, kde mohou atrofovat nebo měnit tvar v závislosti na typu zánětu nebo stavu mozku.
Výzkum terapie extracelulárními vezikuly
S podporou nové iniciativy Texas A&M se tým Karienn Souza zaměřuje na možnosti intervence, konkrétně na to, zda extracelulární vezikuly dokážou čelit tomuto zánětlivému procesu. Tyto drobné, membránou ohraničené částice fungují jako vnitřní komunikační systém těla. Předpokládá se, že by mohly být použity k nápravě funkce imunitních buněk v mozku.
Koncept, jehož průkopníkem je Ashok Shetty z Texas A&M, využívá vezikuly odvozené z kmenových buněk k doručení proteinů a signálních molekul, které mají ovlivnit chování imunitního systému. Namísto toho, aby mikroglie přešly do trvalého zánětlivého stavu, tyto vezikuly působí jako stabilizační síla a dodávají protizánětlivé signály, které udržují schopnost mozku odstraňovat nečistoty a udržovat pořádek.
Výzkum je v experimentální fázi. Extracelulární vezikuly nabízejí možnost využití regeneračního potenciálu kmenových buněk bez logistických nebo bezpečnostních komplikací spojených s transplantací celých buněk. V modelu Texas A&M je cílem zjistit, zda toto signalizační působení na bázi vezikul může fungovat jako jistič, který by přerušil zánětlivou kaskádu dříve, než dojde k nezvratné neurodegeneraci.
Environmentální faktory a prevence
Tento výzkum se dotýká často přehlížené skutečnosti v oblasti studia Alzheimerovy choroby: genetika je zřídka primární příčinou. Podle Souzy je pouze asi 3 % rizika striktně genetických. Zbývajících 97 % představuje pozvolné hromadění environmentálních faktorů a faktorů životního stylu, které se hromadí během života. Toto zjištění naznačuje značný potenciál pro prevenci.
Toto je v souladu s mnoha důkazy, které naznačují, že faktory jako spánkové návyky, soulad s cirkadiánními rytmy a metabolické zdraví nejsou pouze „životním stylem“, ale primárními determinanty naší kognitivní trajektorie. Pokud tyto faktory ovlivňují imunitní dráhy mozku prostřednictvím aktivace mikroglií, představují body, kde je možné zasáhnout k ochraně odolnosti mozku dlouho před stanovením diagnózy.
Souza doufá, že nové financování pomůže objasnit tyto souvislosti. S daty získanými z tohoto grantového projektu, jak uvádí, doufají, že rozšíří porozumění tomu, jak environmentální faktory, jako jsou nepravidelné pracovní nebo sociální plány, ovlivňují riziko Alzheimerovy choroby, a identifikují strategie pro prevenci progrese onemocnění.
Širší souvislosti
Spánek byl dříve v neurovědě považován spíše za okrajové téma, možná za něco, co obnovuje síly, ale zřídka za centrální. Tento pohled se mění. Cirkadiánní biologie, imunitní signalizace a udržování mozkových funkcí se nyní jeví jako hluboce propojené; narušení jednoho vede k reakci ostatních.
Tato zjištění naznačují, že v současném světě, který se vyznačuje umělým osvětlením, nočními směnami a neustálou dostupností 21. století, se cirkadiánní rytmy, které po tisíciletí formovaly lidskou biologii, staly flexibilními. K našim vnitřním hodinám se přistupuje, jako by šlo o software, který lze jednoduše přepsat.
Je však možné, že mozek a jeho imunitní systém je méně tolerantní, než jsme dosud předpokládali.