Циркадный ритм не ритмичен: болезнь Паркинсона и ночные повреждения нейронов
Исследователи углубились в загадку нарушений сна и их связь с болезнью Паркинсона. Используя плодовых мух, ученые обнаружили, что клеточный стресс, связанный с болезнью Паркинсона, сильнее повреждает нейроны в ночное время. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Практическая значимость работы
Этот прорыв может привести к более глубокому пониманию корреляции болезни с внутренними часами нашего организма. Результаты также намекают на то, что наши циркадные ритмы потенциально обеспечивают защитный щит от дегенерации нейронов.
Актуальность исследования
Нарушения режима сна и внутренних биологических часов часто связаны с болезнью Паркинсона. Однако связь между биологическим ритмом и дегенерацией нейронов остается неясной.
Ученые из Женевского университета (UNIGE) исследовали разрушение нейронов в разное время суток, используя плодовую мушку в качестве модели исследования. Ученые обнаружили, что тип клеточного стресса, связанного с болезнью Паркинсона, более вреден для нейронов, когда он возникает ночью.
Болезнь Паркинсона — это прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, характеризующееся разрушением определенных нейронов головного мозга: дофаминовых нейронов. Основными симптомами этого заболевания являются тремор, замедленность движений и ригидность мышц. Эпидемиологические исследования показывают, что могут быть связаны и другие расстройства, такие как нарушения сна и циркадного цикла.
Этот цикл, определяемый чередованием периодов бодрствования и сна, длится около 24 часов и представляет собой внутренние часы человеческого организма, регулирующие почти все его биологические функции. В частности, циркадные часы контролируют секрецию «гормона сна» (мелатонина) в конце дня, колебания температуры тела (ниже утром и выше в течение дня) и обмен веществ в периоды голодания (во время сна) или потребления энергии (во время дневного приема пищи).
Причина или следствие?
Нарушения циркадных ритмов и ритмов сна могут наблюдаться за годы до появления двигательных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона. Но способствует ли нарушение циркадного цикла развитию заболевания или это лишь его следствие?
Этот вопрос лежит в основе работы лаборатории Эми Нагоши (Emi Nagoshi), сотрудника кафедры генетики и эволюции факультета естественных наук UNIGE. Ученые используют плодовую мушку в качестве модели для изучения болезни Паркинсона и для анализа механизмов дегенерации дофаминовых нейронов. Ученые могут смоделировать начало заболевания, подвергая мух в течение нескольких часов воздействию препарата, вызывающего окислительный стресс, приводящий к гибели дофаминергических нейронов в последующие дни.
Нейроны мух более чувствительны ночью
Несмотря на то, что мухи и люди очень разные, биологические часы мух и людей сопоставимы. Чтобы определить, может ли циркадный цикл влиять на возникновение болезни Паркинсона, мух подвергали окислительному стрессу в шесть разных времен дня и ночи.
«Мы ждали семь дней, чтобы наблюдать за выживанием целевых нейронов под микроскопом, и обнаружили большее количество разрушенных дофаминергических нейронов, когда воздействие было произведено в ночные часы», — объясняет Микаэла Дорчикова (Michaëla Dorcikova), автор исследования.
Чтобы понять, зависят ли эти наблюдения от циркадного ритма, ученые подвергли мух-мутантов с нарушенными циркадными циклами тому же стрессу. Исследователи заметили, что нейроны мух без внутренних часов более чувствительны к окислительному стрессу. Эти результаты позволяют предположить, что циркадные часы оказывают защитное действие на дофаминергические нейроны от окислительного стресса.
Изучение факторов риска болезни Паркинсона
Большинство случаев болезни Паркинсона являются результатом взаимодействия множества генетических факторов риска и воздействия на протяжении всей жизни факторов окружающей среды, таких как пестициды, растворители и загрязнение воздуха. Результаты показывают, что окислительный стрессор, такой как пестицид, вводимый в определенное время суток, может оказать решающее влияние на выживаемость дофаминергических нейронов.
«Наши результаты также показывают, что генетические вариации в генах циркадных часов могут представлять собой фактор риска дофаминергической нейродегенерации. Теперь нам необходимо убедиться в значимости этих результатов для людей», — заключает Эми Нагоши, последний автор исследования.
Статья по теме: Теория возникновения болезни Паркинсона под сомнением
Запись Циркадный ритм не ритмичен: болезнь Паркинсона и ночные повреждения нейронов впервые появилась Medical Insider.