Creierul poate curăța plăcile Alzheimer în timpul somnului

Dacă privarea de somn face îndepărtarea deșeurilor defectuoasă, aceasta poate dezvolta boala legată de pierderea memoriei.

Neurologul  Barbara Bendlin studiază creierul în privința dezvoltării bolii Alzheimer.

Atunci când ea se îndreaptă spre acasă, încearcă să-şi lase munca în laborator.

Dar un proiect de cercetare recent  s-a intersectat cu viaţa ei personală: acum ea are o atitudine mult mai serioasă faţă de somn .

Bendlin lucrează la Universitatea din Wisconsin-Madison, unde se află Registrul Wisconsin pentru Prevenirea Alzheimer, un studiu a mai mult de 1500 de persoane, ce aveau vârste  între 40 şi 65 de ani la momentul înscrierii.

Vedeţi şi: Noul tratament “inversează” Boala Alzheimer

Membrii registrului nu au avut simptome de demenţă atunci când au devenit voluntari, dar mai mult de 70% au avut un istoric familial al bolii Alzheimer (en).

Începând cu anul 2001, participanții au fost testați regulat în vederea pierderii memoriei şi a altor semne ale bolii, cum ar fi prezenţa de beta-amiloid (A-beta), fragment proteic care se poate aglomera în plăcile adezive din creier.

Aceste plăci reprezintă o caracteristică distinctivă a bolii Alzheimer, cea mai cunoscută formă de demenţă.

De asemenea, fiecare persoană completează chestionare lungi despre viaţa lor, în speranța că într-o zi aceste informații vor oferi indicii despre boală.

Printre care sunt astfel de întrebări ca: Cât de obosiți sunteți?

Unele răspunsuri privitor la întrebările de somn au fost o nouă revelație.

Bendlin şi colegii ei au identificat 98 de persoane din registru, care şi-au înregistrat calitatea somnului şi au scanat creierul.

Cei care dormeau prost — unul din indici fiind oboseala în timpul zilei — aveau tendința de a avea mai multe plăci de beta-amiloid vizibile pe imagistica creierului (en), au raportat cercetătorii în Neurobiology of Aging, în 2015.

Într-un alt subgrup diferit de 101  de persoane doritori de a avea puncție lombară, somnul prost a fost asociat cu markerii biologici ai bolii Alzheimer din lichidul spinal (en), a raportat echipa lui Bendlin anul trecut în Neurology.

Printre markeri, erau cei legaţi de plăcile beta-amiloid, precum şi cei ai inflamațiilor şi a proteinelor tau (en), care prezintă nivele mai ridicate în creierul persoanelor cu Alzheimer.

Vedeţi şi: Noua injecţie de proteine inversează simptomele Alzheimer la şoareci, în doar o săptămână

Studiile lui Bendlin sunt parte a unei modeste, dar în creștere, cercetări a corpului, ce sugerează că creierul lipsit de somn ar putea fi mai vulnerabil la boala Alzheimer.

În studiile pe animale, nivelele de formare a plăcii beta-amiloid scad în timpul somnului.

Alte cercetări, sugerează că un creier adormit porneşte „ciclul de curățare”, ce are drept scop îndepărtarea resturilor metabolice ale zilei — în special a beta-amiloidelor — o acţiune ce ar putea proteja împotriva bolii.

Chiar şi doar o singură noapte fără somn pare să lase în urmă un exces problematic de fragmente de proteine (en).

Dar, în timp ce noile cercetări sunt convingătoare, mai rămân multe lacune.

Nu există încă suficiente dovezi pentru a determina măsura în care somnul ar putea influenţa boala, iar rezultatele studiului nu sunt coerente.

O analiză din 2017 a combinat 27 de studii cu privire la relaţia dintre somn şi problemele cognitive, inclusiv Alzheimer.

În general, cei cu probleme de somn par să aibă un risc cu aproximativ 68% mai mare la aceste tulburări, decât cei care dormeau suficient, au raportat cercetătorii anul trecut în Sleep.

Având în vedere aceste relatări, putem spune că majoritatea studiilor au aşa numita problemă, „oul sau găina”.

Alzheimer este cunoscut pentru faptul că provoacă dificultăți de somn.

Dacă Alzheimer afectează somnul şi în același timp este provocat de lipsa lui, atunci care din aceste două cauze ar cea primară?

Pentru moment, direcția şi puterea indicatorului cauză-efect rămâne neclar.

Dar, spre exemplu, aproximativ o treime din adulţi din SUA duc lipsă de somn (en) (au mai puțin de 7 ore de somn pe noapte), iar de boala Alzheimer se așteaptă să fie loviți aproape 14 milioane de adulți până în anul 2050 (5,7 milioane au această boală la moment).

Vedeţi şi: Lipsa “catastrofică” a somnului în lumea modernă ne ucide, avertizează un cercetător în ştiinţa somnului

Țesătorii de vise

Privarea de somn ar putea fi mai ușor de înțeleasă, dacă oamenii de știință vor şti mai multe despre însăși somnul.

Creierul pare să folosească somnul pentru a consolida şi procesa amintirile (en) şi a cataloga gândurile din ziua respectivă.

Dar, aceasta nu poate fi totul. Chiar şi cele mai simple animale au nevoie de somn. Muştele şi viermii tot dorm.

În timp ce, mamiferele par a fi în mod particular dependente de somn, chiar dacă unele din ele, aşa ca elefanții şi girafele, de abia de ațipesc.

Dacă şobolanii sunt forțați să rămână treji, ei mor într-o lună, uneori în câteva zile.

Mai mult ca atât, corpul şi creierul suferă schimbări atunci când şobolanii sunt menținuți treji, spune neurologul David Holtzman, de la Şcoala de Medicină a Universităţii Washington din St. Louis.

Într-un experiment marcant, Holtzman s-a jucat cu somnul șoarecilor chiar în momentul când creierul în mod normal începea să cureţe beta-amiloidul.

Vedeţi şi: 62 de curiozităţi despre creier şi mituri demascate care sunt încă răspândite

Comparativ cu șoarecii bine odihniți, animalele care au fost lipsite de somn, în aproximativ o lună au dezvoltat un număr de plăci de amiloid mai mare de două ori, spune Holtzman.

El crede că boala Alzheimer este un fel de problemă de colectare a gunoiului.

În timp ce celulele nervoase își caută de treabă, ele au tendinţa de a lăsa gunoi în jurul lor.

Ele abandonează beta-amiloidul, o rămășită rămasă din urma unei proteine mai mari care se crede că formează legături dintre neuronii din creierul în curs de dezvoltare, rolul cărora la adulți încă se studiază.

De obicei, organismul îndepărtează beta-amiloidul.

Dar uneori, mai ales atunci când este privat de somn, creierul nu reușește să curățe toate beta-amiloidele produse de neuroni, potrivit unui consens în curs de dezvoltare.

Beta-amiloidul începe să se colecteze în cusăturile mici dintre celulele creierului, precum murdăria într-un jgheab.

Dacă se strânge prea mult beta-amiloid, el se poate acumula în plăci, ceea ce se crede că în cele din urmă poate duce la alte probleme, cum ar fi inflamația şi acumularea de tau, ce pare să distrugă neuronii şi să provoace boala Alzheimer.

Aproximativ un deceniu în urmă, Holtzman a vrut să afle cum se schimbă nivelele de A-beta din lichidul care spală neuronii, pe măsură ce șoarecii mâncau, se exersau, dormeau sau în procesul a orice altceva ce fac ei de obicei.

Aceasta părea o întrebare ordinară.

Spre surprinderea lui Holtzman, timpul zilei a fost important.

Nivelurile de A-beta au fost cele mai ridicate atunci când animalele erau treze, dar scădeau când şoarecii dormeau (en).

„Noi pur şi simplu am dat întâmplător peste aceste lucru”, spune Holtzman.

Cu toate acestea, nu era clar dacă diferenţa se referea la oră sau la însuși somn.

Prin urmare, Holtzman şi colegii lui, au proiectat un experiment în care au folosit un medicament pentru a forța șoarecii să rămână treji sau să adoarmă.

Fără îndoială, nivelurile de A-beta din lichidul ce scaldă creierul au crescut şi au scăzut odată cu somnul, indiferent de oră indicată de ceas.

Nivelurile de A-beta la șoarecii aflați în somn adânc, comparativ cu a celor treji, se deosebeau cu aproximativ 25%.

La prima vedere nu pare a fi o scădere dramatică, dar pe termen lung, „aceasta cu siguranță va influenţa probabilitatea [că A-beta] se va agrega pentru a forma plăci de amiloid”, spune Holtzman.

Studiul a interpretat concepția convențională într-o manieră diametral opusă: Posibil că Alzheimer nu doar îngreunează somnul. Posibil că somnul întrerupt conduce la însăşi dezvoltarea bolii Alzheimer (en).

Publicată în Science în anul 2009, lucrarea a declanșat o serie de cercetări privitor la somn şi Alzheimer.

În timp ce, iniţial experimentul a constatat că starea se înrăutățește pe măsură ce animalele stau mai mult treze, cercetările efectuate de atunci, au constatat că procesul invers la fel e valabil, cel puțin la muște şi la șoareci.

Folosind muştele de oţet, programate genetic pentru a imita daunele neurologice ale bolii Alzheimer, o echipă condusă de cercetătorii de la Universitatea de Medicină din Washington, a inversat problemele cognitive ale bolii prin simpla forţare a muştelor la somn (en).

Cercetătorii din Germania şi Israel au raportat în anul 2015 în Nature Neuroscience că somnul cu un ritm lent — somnul profund care ocupă cel mai mult creierul în timpul unui ațipit de lungă durată şi se presupune că este implicat în stocarea memoriei — a fost perturbat la şoarecii care aveau depuneri de beta-amiloid în creierul lor (en).

Atunci când șoarecilor li s-a administrat doze mici de medicamente care provoacă somn, animalele dormeau mai bine şi îşi îmbunătățeau memoria şi capacitatea de a naviga într-un labirint de apă.

Materia cenușie

Chiar şi având aceste studii pe animalele de laborator, care indică asupra faptul că pierderea somnului accelerează boala Alzheimer, cercetătorii ezită să afirme că acesta este valabil şi la oameni. Sunt prea puţine date.

Studiile în cazul oamenilor sunt mai grele şi mai complicat de realizat.

Un obstacol mare: Sunt schimbările cerebrale la oameni, ce duc la apariția bolii Alzheimer timp de decenii.

Şi voi nu puteți face un experiment controlat cu oameni, în care jumătate din voluntarii studiului, sunt forțați să suporte ani de privare a somnului.

În plus, problema sâcâitoare a oului şi găinii e greu de depășit, deși un studiu, publicat în iunie în JAMA Neurology, a încercat.

Cercetătorii de la clinica Mayo din Rochester,  Minnesota, SUA, au examinat dosarele medicale a 283 de persoane mai în vârstă 70 de ani.

Nimeni din ei nu avea demenţă atunci când ei s-au înrolat la Clinica Mayo a Studierii Îmbătrânirii.

La începutul studiului, participanții au răspuns la întrebări privind calitatea somnului şi au fost supuși scanării cerebrale pentru depistarea depunerilor de plăci.

Persoanele care au raportat somnolenţă excesivă în timpul zilei  — un indicator a unui somn cu întreruperi — din start au avut mai multe plăci în creierul lor.

Când au fost verificați din nou, aproximativ doi ani mai târziu, aceiași oameni au arătat o acumulare mai rapidă, decât cei care au dormit fără probleme.

Alţi oameni de ştiinţă, au utilizat scanările creierului pentru a măsura ceea ce se întâmplă cu beta-amiloidul în creierul oamenilor după o noapte fără somn.

Cercetătorii de la Institutul Național al Sănătății şi alți colegi, au finalizat un studiu care a implicat 20 de oameni sănătoși ce au avut o scanare a creierului în timp ce s-au odihnit şi alta, după ce au fost forțați să stea treji timp de 31 de ore.

Nora Volkow, şeful Institutului pentru Abuzul de Droguri din Bethesda, Maryland, SUA, a condus studiul.

Ea este interesantă de relațiile potențiale ale somnului cu demenţa, deoarece persoanele dependente de droguri au tulburări masive ale somnului.

Pentru studiu, cercetătorii au injectat oamenii cu un compus care se atașează de A-beta şi o face vizibilă sub un scanner TC (tomografie computerizată).

Creierii lipsiți de somn au prezentat o creştere a acumulării A-beta (en), care a fost aproximativ cu 5% mai mare în două zone ale creierului, ce sunt adesea afectate la începutul dezvoltării bolii Alzheimer: talamusul şi hipocampul.

Alte regiuni au avut o creștere mai mică.

Eu  într-adevăr m-am mirat că diferența era atât de considerabilă”, spune co-autorul studiului Ehsan Shokri-Kojori, de la Institutul Național pentru Abuzul de Alcool şi Alcoolism (SUA).

„Cinci la sută, de la o noapte cu privare de somn, sunt departe de a fi banale”.

Şi, în timp ce creierul se poate recupera după o noapte de somn bun, întrebarea este: Ce se întâmplă atunci când privarea de somn poartă un caracter periodic, noapte după noapte, an după an?

„Aceasta evidențiază faptul că somnul este indispensabil pentru funcționarea corectă a creierului”, spune Volkow.

„Ceea ce ar trebui să ne întrebăm, este ceea se întâmplă atunci când sunteți în mod consecvent lipsiți de somn”.

Studiul a fost publicat pe 24 aprilie în  Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cât de promițătoare nu ar fi studiile asemănătoare cu acesta, există încă neconcordanțe, pe care oamenii de știință încearcă să le rezolve.

Luaţi în considerație studiul unei echipe de cercetători suedezi şi britanici publicat în luna mai în Sleep.

Ei intenționau să măsoare nivelurile de A-beta în lichidul cefalorahidian şi markerii leziunilor neuronale la 13 voluntari, o parte din care au fost privați de somn, iar alta nu.

Primele măsurători au avut loc după cinci nopţi de somn adânc.

Apoi, somnul participanților a fost redus la patru ore, pe parcursul a cinci nopţii.

Patru participanți chiar au continuat opt zile, cu doar patru ore de somn pe noapte.

Măsurătorile după un somn bun, comparativ cu cele după un somn mult mai neînsemnat, nu au indicat diferențele așteptate.

„Aceasta a fost surprinzător”, spune Henrik Zetterberg de la Universitatea Gothenburg din Suedia.

Având în vedere studiile anterioare, cât şi cele propriile, „aş fi așteptat o schimbare”.

Totuşi, el a notat că participanții la studiu au fost oameni sănătoși la a lor 20-30 de ani.

Creierele lor tinere ar putea face faţă privării de somn mai uşor, decât în cazul celor cu vârstă mijlocie şi celor mai vârstnici.

Dar aceasta e doar o ipoteză. „Ea ne indică faptul de ce trebuie să facem cercetări suplimentare”, spune el.

Ciclul de clătire

Rezolvarea problemelor a fi posibilă, dacă oamenii de știință ar fi în stare să găsească un mecanism ce ar explica cum lipsa de somn noaptea ar putea agrava boala Alzheimer.

În 2013, oamenii de știință au dezvăluit un indiciu important.

Sistemul limfatic curge prin țesuturile organismului pentru a colecta deșeurile şi a le elimina.

Toate vasele limfatice se îndreaptă spre ficat, centrala corpului nostru de reciclare a proteinelor utilizate din urma funcţionării fiecărui organ.

Dar, sistemul limfatic nu ajunge la creier.

„Eu am găsit acest lucru ciudat, deoarece creierul este cel mai prețios organ la nostru — de ce el ar trebui să fie singurul organ care își reciclează propriile proteine?” întreabă Maiken Nedergaard, neurolog de la Universitatea din Rochester, New York.

Poate, se gândește ea, creierul are „un sistem limfatic propriu ascuns”.

Nedergaard şi colegii săi au decis să măsoare lichidul cefalorahidian în întregul creier.

Atunci când șoarecii erau treji se părea că există puţină circulație a fluidului în creier.

Apoi, echipa a examinat șoarecii în timpul somnului.

„Luaţi șoarecii şi antrenați-i să stea liniștiți sub microscop”, spune Nedergaard.

„După câteva zile șoarecii se simt foarte calmi. Mai ales dacă o faceți în timpul zilei când ei trebuie să adoarmă, ei sunt calzi şi le dați apă cu zahăr. Ei nu se mai tem”.

Fluxul adormirii

Fluxul de lichid cefalorahidian într-un creier al șoarecelui este mult mai mare în timpul somnului (stânga, roşu), decât atunci când animalul este treaz (dreapta, verde).

În ziua experimentului, oamenii de ştiinţă au făcut o gaură în craniul șoarecului, l-au acoperit şi i-au injectat un colorant pentru a măsura lichidul cefalorahidian în creier.

În timpul somnului, spaţiile dintre celulele creierului s-au mărit cu aproximativ 60% (en), permițând fluidului să treacă mai liber prin ele, astfel curățând şi luând cu sine resturile metabolice, inclusiv beta-amiloidele.

„E ca şi cum ai porni mașina de spălat vase”, spune Nedergaard.

Ea a numit acest fenomen „sistem glimfatic (glymphatic)”, deoarece pare a fi controlat de celulele gliale, celule ale creierului care ajută la izolarea neuronilor şi efectuează o mare parte din munca de rutină a întreținerii a creierului.

Observaţii similare privind circulația lichidului cefalorahidian au fost efectuate şi la oameni, dar cu metode mai puţin invazive de măsurare.

Într-una, cercetătorii de la Spitalul Universitar Rikshospitalet din Oslo,  au comparat 15 pacienți care au prezentat o afecţiune numită hidrocefalie cu presiune normală, un fel de demenţă cauzată de acumularea de fluid cefalorahidian în cavităţile creierului, cu alte opt persoane care n-au avut această afecțiune.

Cercetătorii au folosit un marker pentru lichidul cefalorahidian şi imagistica prin rezonanţă magnetică, pentru a măsura fluxul timp de 24 de ore.

Imediat după somnul de noapte, lichidul cefalorahidian a fost drenat la oamenii sănătoşi, dar a persistat la pacienţii cu demenţă (en), au raportat cercetătorii în Brain, în anul 2017.

Nu ațipiți, de altfel pierdeți?

Întrebarea centrală — una la care medicii într-adevăr doresc să răspundă — este dacă un somn mai bun ar putea trata sau chiar ar preveni boala Alzheimer.

Pentru a încerca să înțeleagă acest lucru, Bendlin şi colegii ei din Wisconsin, studiază acum persoanele cu apnee în somn.

Persoanele cu această afecțiune încetează să respire în timpul nopții, fapt cei trezește şi le afectează somnul.

O maşină, numită pe scurt CPAP (continuous positive airway pressure), tratează condiția.

„Odată ce oamenii încep tratamentul, ce am putea noi vedea în creier? Există un efect benefic al CPAP asupra markerilor Alzheimer?” se întreabă Bendlin.

„Eu cred că aceasta este o întrebare mare, deoarece implicațiile sunt atât de mari”.

Un studiu prezentat în 2015 în Neurology, oferă un motiv să credem că CPAP ar putea ajuta.

Utilizând datele de la aproape 2 500 de persoane din cadrul Inițiativei Neuroimagistice a Bolii Alzheimer, cercetătorii de la Școala Medicală a Universității din New York, au constatat că persoanele cu tulburări de somn, precum apneea obstructivă de somn, aveau semne de probleme cognitive ușoare şi boală Alzheimer la vârste mai tinere, decât cei care nu aveau astfel de dereglări.

Dar, la cei la care a fost folosit CPAP, debutul unor probleme cognitive uşoare a întârziat.

„Dacă găsim că problemele de somn contribuie la acumularea de amiloid cerebral — ceea ce aceasta ne indică cu adevărat e că există o fereastră pentru a interveni”, spune Bendlin.

Iar soluţia ar fi — mai multă atenţie la somn — este o rețetă fără efecte secundare.