Schlaf, Zilien und HD

Studien haben gezeigt, dass HD-Patienten tendenziell weniger effizient schlafen, weniger Stunden Schlaf bekommen und nachts häufiger aufwachen. Der Schlaf bei Huntington ist jedoch untererforscht, da Wissenschaftler HD historisch als eine Krankheit der Bewegungseinschränkung untersucht haben und Schlafprobleme scheinbar nichts mit Bewegungseinschränkungen zu tun haben.

Schlaf – wozu ist er gut?

Das Bild ist jetzt viel komplexer. Die Huntington-Krankheit betrifft eindeutig mehr Bereiche des Gehirns als nur die an der Bewegung beteiligten Strukturen. Es scheint nun, dass Schlaf – diese evolutionär zweifelhafte Aktivität, die ein Drittel unseres Lebens in Anspruch nimmt – auf wichtige Weise ins Spiel kommen könnte.

Es ist bekannt, dass Schlaf für Gesundheit und Wohlbefinden unerlässlich ist, dass bei geringem Schlafentzug Stimmung, Denkfähigkeit und Lernfähigkeit leiden; bei mäßigem Schlafentzug unsere Immunsysteme weniger effektiv sind und sogar unsere Hormone durcheinandergeraten. Bei HD kann Schlafentzug eine noch stärkere Wirkung haben.

Schlaf könnte bei HD schützend wirken

Einige Symptome von HD, wie Denkbeeinträchtigung und Ungeschicklichkeit, ähneln ein wenig den Symptomen chronischen Schlafentzugs. Wissenschaftler glauben nun, dass Schlafentzug bei HD häufig auftritt, versteckt unter anderen Symptomen, und möglicherweise die Progression der Krankheit beeinflusst.

Bisher gab es keine systematischen Studien, um festzustellen, ob Schlafentzug die Ursache für HD-Symptome ist. Dies ist ein spannendes Forschungsgebiet, denn wenn gestörter Schlaf tatsächlich die Ursache für einige HD-Symptome ist, wird er zu einem starken Kandidaten für den Fokus einer Behandlung.

Die Behandlung von Schlafstörungen bei HD-Patienten wurde ebenfalls noch nicht systematisch untersucht, aber es gibt tatsächlich einige Hinweise darauf, dass ein regelmäßiger Schlafplan in Mausmodellen von HD „schützend“ wirkt.

In einer Studie wurden Mäusen mit der HD-Mutation jede Nacht schlaffördernde Medikamente injiziert, um sie zum Schlafen zu zwingen. In einem (vielleicht überraschend) standardisierten Lern- und Gedächtnistest platzierten Forscher die Mäuse in wassergefüllte Becken mit einem Licht, das den Standort einer untergetauchten Plattform anzeigte. Da Mäuse viel lieber auf der Plattform stehen als schwimmen, konnten die Forscher beobachten, wie gut die Mäuse lernten und sich merkten, dass „Licht Plattform bedeutet“, indem sie die Richtung beobachteten, in die sie bei wiederholten Versuchen zunächst schwammen.

Wissenschaftler glauben, dass diese Art von Lernen und Gedächtnis an Gehirnstrukturen gebunden ist, die bei HD-Patienten besonders betroffen sind. Die schlafregulierten Mäuse schnitten bei dieser Aufgabe besser ab, was auf eine Erhaltung dieser Gehirnstrukturen oder zumindest ihrer Funktion hindeutet.

Diese Studie ist offensichtlich sehr weit davon entfernt, ein Test für praktikable Behandlungen beim Menschen zu sein – sie sagt uns sicherlich nicht, dass chemisch induzierter Schlaf die allgemeine Gesundheit von HD-Patienten verbessern würde. Was sie jedoch liefert, ist ein Kern von Beweisen dafür, dass gestörter Schlaf bei der Progression von HD schädlich ist.

Schlafhormone helfen HD-Mäusen

Eine Möglichkeit, wie der Körper den Schlaf auf natürliche Weise reguliert, ist über ein „Hormon“ oder einen chemischen Botenstoff namens Melatonin. Die Freisetzung von Melatonin durch das Gehirn signalisiert, dass es Zeit zum Schlafen ist, und folglich fühlen wir uns schläfrig.

Es wurde festgestellt, dass HD-Patienten nachts weniger Melatonin produzieren, und dies könnte tatsächlich zu dem manchmal bei HD auftretenden gestörten Schlaf beitragen. Um zu sehen, wie Melatoninspiegel HD-Patienten beeinflussen könnten, injizierten Forscher Mäusen mit der Huntington-Mutation täglich zusätzliches Melatonin. Diese Mäuse lebten länger und zeigten weniger Gehirnabbau als HD-Mäuse, denen eine Placebo-Injektion verabreicht wurde.

Hängt dieser „schützende“ Effekt von Melatonin mit seiner Fähigkeit zusammen, den Schlaf zu regulieren? Dies ist eine mögliche Erklärung, obwohl ein schützender Effekt von Melatonin auch in einer Schale mit HD-Zellen beobachtet wurde, die technisch gesehen nicht schlafen. Für eine ausführlichere Diskussion dieser Melatonin-Forschung bei HD kannst du diesen http://en.hdbuzz.net/057 Artikel auf HDBuzz lesen.

Wir wissen, dass sich bei HD Klumpen oder „Aggregate“ eines spezifischen Proteins namens „Huntingtin“ in Gehirnzellen ansammeln, wo sie wichtige zelluläre Prozesse stören. Für Zellen, insbesondere die langlebigen Zellen des Gehirns, ist es entscheidend, alte und beschädigte Materialien zu entsorgen, und es scheint, dass diese Aufgabe bei HD nicht korrekt erledigt wird.

Wie entsorgt das Gehirn Müll?

Eine neue Studie von Dr. Nedergaard von der University of Rochester, New York, legt nahe, dass der Wert des Schlafs darin liegen könnte, das Gehirn zu reinigen. Obwohl nicht speziell auf HD fokussiert, wirft die Studie interessante Fragen über die Rolle auf, die Schlaf bei Krankheiten wie HD spielt.

Eine Möglichkeit, wie Zellen den Müll loswerden, den sie nicht recyceln können, ist, ihn in die Flüssigkeit zwischen den Zellen, die sogenannte „interstitielle Flüssigkeit“, auszustoßen. Ein Teil der täglichen Körperpflege beinhaltet die Reinigung dieses Raums, und für den größten Teil des Körpers wird dies vom Lymphsystem übernommen – einem komplexen System, das sowohl als Abfluss als auch als Filter für interstitielle Flüssigkeit fungiert und an das Immunsystem gebunden ist. Eine Flüssigkeit namens Lymphe, die im Wesentlichen Blutplasma ist, dringt in Körpergewebe ein und spült Abfallstoffe aus.

Das Gehirn hat keinen Zugang zum Lymphsystem, muss aber dennoch zwischen seinen Zellen reinigen – vielleicht mehr als der Rest des Körpers – und verwendet daher ein ähnliches System. Die Flüssigkeit, die das Gehirn umspült, genannt Zerebrospinalflüssigkeit oder kurz CSF, übernimmt die Aufgabe der Lymphe und spült die verschmutzte interstitielle Flüssigkeit aus.

Dr. Nedergaards Team wollte wissen, wie gut die natürliche „Waschmaschine“ des Gehirns einige Problemproteine und anderen zellulären Abfall entfernen könnte, also injizierten sie einige dieser Substanzen in die interstitielle Flüssigkeit von Mäusegehirnen.

Als sie überprüften, wie viel von den verschiedenen Substanzen übrig blieb, stellten sie erfreut fest, dass das Gehirn sie ziemlich gut ausgespült hatte. Ein Protein, das überraschend gut ausgeschieden wurde, war Amyloid-beta, auch bekannt als Abeta. Abeta ist der Hauptbestandteil der großen Klumpen von Amyloidprotein, die zwischen kranken Neuronen in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten gefunden werden.

Die Grundursache von Alzheimer ist noch unbekannt, aber Wissenschaftler vermuten seit langem, dass die Ansammlung von Abeta und die daraus resultierenden Klumpen zwischen den Zellen, sogenannte „Plaques“, für die schlechte Kommunikation zwischen Neuronen und den großen Umfang des beobachteten Neuronensterbens im Verlauf der Krankheit verantwortlich sein könnten. Auf diese Weise ähnelt die Alzheimer-Krankheit der Huntington-Krankheit: Beide beinhalten die Verklumpung von Proteinen, die für die umgebenden Neuronen toxisch sind.

Das in der interstitiellen Flüssigkeit gelöste Abeta ist nicht dasselbe Abeta, das in Plaques gebunden ist, aber es gibt Hinweise darauf, dass die Mengen der beiden zusammenhängen.

Bedeutet dies, dass eine effizientere Reinigung des in der interstitiellen Flüssigkeit gelösten Abeta die Amyloid-Ansammlung reduzieren könnte? Dies muss noch getestet werden. So oder so ist dies sicherlich ein wertvoller Befund für Alzheimer-Forscher, obwohl es HD nur lose betrifft.

Jede Nacht den Müll rausbringen

Nedergaard und die nächste Frage seiner Kollegen würde sie zu einer universeller anwendbaren Frage führen: der Funktion des Schlafs. Sie wussten aus früheren Studien, dass mehr Abeta in der interstitiellen Flüssigkeit von wachen als von schlafenden Mäusen und Menschen gefunden wird. Sie fragten sich also, ob Abeta während des Schlafs besser weggespült wird oder ob einfach eine kleinere Menge davon entsteht.

Um diese Frage zu testen, trainierten sie Mäuse, während sie an Testgeräte angeschlossen waren, einzuschlafen und wiederholten ihr früheres Verfahren, Abfallstoffe in ihre interstitielle Flüssigkeit zu injizieren. Bei schlafenden Mäusen war die Abfallbeseitigung viel effizienter und, bemerkenswerterweise, wurde Abeta doppelt so gut ausgespült wie bei wachen Mäusen.

Was könnte den dramatischen Effekt erklären, den Schlaf auf die Effizienz der Gehirnreinigung hatte?

Eine einfache Erklärung ist, dass während des Schlafs einige Gehirnzellen schrumpfen, um den Raum zwischen den Zellen zu vergrößern. Wäre dies der Fall, würde der Flüssigkeitsstrom, der durch das Gehirngewebe fließt, breiter sein und mehr Müll abtransportieren. Ein Test bestätigte, dass der interstitielle Raum in den Gehirnen schlafender Mäuse tatsächlich viel größer war.

Diese bahnbrechende Arbeit von Dr. Nedergaard wirft viele Fragen auf. Könnte der gestörte Schlaf bei Alzheimer die Beseitigung von Proteinablagerungen beeinflussen und zur Krankheit beitragen? Könnte gestörter Schlaf auch die Proteinablagerung bei HD beeinflussen? Wir wissen es noch nicht, aber du kannst davon ausgehen, dass Wissenschaftler daran arbeiten, dies herauszufinden.

Schlaf zur Rettung?

Diese neuen Ergebnisse könnten älteren Erkenntnissen in der HD-Forschung einen neuen Kontext geben. Wie HDBuzz zuvor berichtet hat, haben Arbeiten mehrerer Gruppen von HD-Wissenschaftlern gezeigt, dass „Zilien“ in HD-Gehirnen nicht korrekt funktionieren.

Zilien sind die mikroskopisch kleinen zellulären Paddel, die den CSF-Fluss im Gehirn steuern, indem sie synchron schlagen und CSF durch das gesamte Gehirn drücken. Bei HD sind die Zilien der Gehirnzellen schlechte „Paddler“, und folglich ist der CSF-Fluss reduziert.

Diese neue Studie von Nedergaard gibt uns eine zusätzliche Perspektive darauf, wie dysfunktionale Zilien zu HD beitragen könnten. Die Frage ist: Gibt es einen Zusammenhang zwischen verändertem Schlaf bei HD-Patienten und der Ansammlung schädlicher Proteinklumpen in ihren Gehirnen? Haben diese Probleme außerdem etwas mit der veränderten Funktion der Zilien in den Gehirnen von HD-Patienten zu tun?

Es ist wichtig, sich der Einschränkungen bewusst zu sein, was wir direkt aus diesen Studien über Schlaf und ABeta ableiten können. Zum einen wurden sie an Mäusen durchgeführt, und es ist durchaus möglich, dass Mäusegehirne während des Schlafs anders funktionieren als menschliche Gehirne. Auch waren keine von Dr. Nedergaards Studien auf HD ausgerichtet, bei der es um die Ansammlung eines spezifischen Proteins innerhalb einer Zelle geht, nicht außerhalb von Zellen. Daher bleibt abzuwarten, wie sehr diese Informationen unser Wissen über HD beeinflussen.

Mit diesen Vorbehalten im Hinterkopf lohnt es sich absolut, sich über die vielen neuen wissenschaftlichen Fragen zu freuen, die diese Arbeit aufwirft. Neue gestrichelte Linien haben sich gebildet – sie warten nur darauf, ausgefüllt oder gelöscht zu werden.

Mehr erfahren

• Link zum Originalartikel von Nedergaard und Kollegen (vollständiger Artikel erfordert Bezahlung oder Abonnement)
• Ein kurzes Video mit der Beschreibung der Arbeit ihrer Gruppe von Dr. Nedergaard