Schlaf und zirkadiane Uhr bei Parkinson
Parkinson ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung, die durch die fortschreitende Verschlechterung dopaminerger Neuronen gekennzeichnet ist. Fast 2% der Weltbevölkerung ist betroffen. Parkinson-Patienten leiden vor allem an motorischen Störungen wie Bewegungsschwierigkeiten und Tremor. Zusätzliche nicht-motorische Symptome wie neuropsychiatrische, Verhaltens- und sensorische Veränderungen wurden in der Vergangenheit mit der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. In jüngerer Zeit wurde über eine zirkadiane und Schlafmusterstörung bei Patienten berichtet, was auf eine Rolle des zirkadianen Systems bei der Verschlimmerung von Krankheitssymptomen hindeutet. Bei zirkadianen Rhythmen handelt es sich um endogene Oszillationen wichtiger biologischer Prozesse wie Hormonfreisetzung, Körpertemperatur und Gehirnfunktion, die unserem Körper helfen zu funktionieren. Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts CircaDopamine wollten untersuchen, wie die zirkadianen Rhythmen bei der Parkinson-Krankheit beeinflusst werden. Sie arbeiteten an der Überlegung, dass bei den Säugetieren die zirkadianen Rhythmen durch Lichteinfall von der Netzhaut zum Hypothalamus und dann durch die Aktivierung von spezifischen zirkadianen Uhr-Genen mit dem Hell-Dunkel-Zyklus in Einklang gebracht werden. Dieser Teil des Hypothalamus übermittelt dann Informationen sowohl über neuronale als auch humorale Signale (über das Kreislaufsystem) an viele zentrale und periphere Regionen. „Zirkadiane Rhythmen steuern motorische Handlungen, Nahrungsaufnahme sowie kognitive Funktionen wie Lernen, Gedächtnis und Entscheidungsfindung“, erklärt Dr. Karim Fifel. „Dies geschieht teilweise durch dopaminerge Neuronen“, fährt er fort. Durch die Identifizierung der zirkadianen Komponente der dopaminergen Signaltransduktion wollte das CircaDopamin-Konsortium die physiologischen Prozesse, die von diesem neuronalen Signalweg gesteuert werden, beleuchten und zeigen, wie diese bei der Parkinson-Krankheit gestört sind. Beim Menschen ist Schlafmangel traditionell mit verschiedenen kardiovaskulären, mentalen und metabolischen Erkrankungen verbunden, aber der Mechanismus bleibt unbekannt. Es stehen keine wirksamen therapeutischen Strategien zur Verfügung, um die Fehlfunktion des Schlafs und des zirkadianen Rhythmus zu lindern, die den Krankheitszustand verschlimmern können. Verknüpfung der zirkadianen Uhr mit dopaminergen Signalen Um wissenschaftlich zu untersuchen, wie zirkadiane Rhythmen bei der Parkinson-Krankheit funktionieren, verfolgten die Wissenschaftler einen experimentellen Ansatz, der auf zwei transgenen Mausmodellen basiert, nämlich MitoPark und CircaDA. Das MitoPark-Modell imitierte die progressive altersabhängige Neurodegeneration von dopaminergen Neuronen, die bei Parkinson-Patienten beobachtet wird. Für die Projektforschung war insbesondere wichtig, dass das CircaDA-Modell speziell in dopaminergen Neuronen keine funktionale zirkadiane Uhr aufwies. Die Forscher untersuchten die Folgen von dopaminergen Signalverlusten auf die Schlafregulation und führten in vivo elektrophysiologische Untersuchungen durch, um die Rolle der zirkadianen Veränderungen bei der dopaminergen Neurotransmission zu untersuchen. Sie untersuchten mithilfe verschiedener Lichtprogramme die Wirkung der Photoperiode auf Schlaf und Dopaminfunktion. Um die Teile der molekularen Signalwege zu identifizieren, die von Dopamin zur Regulierung der Uhrgenoszillationen verwendet werden, verwendeten die Forscher selektive Dopaminrezeptorstoffe und maßen die neuronale Funktion. Klinische Bedeutung Die Ergebnisse des CircaDopamine-Projekts lieferten grundlegende Einblicke in die Verbindung zwischen der zirkadianen Uhr und der dopaminergen Neurotransmission. Zusammenfassend tragen die Ergebnisse dazu bei, den Einfluss von Licht, einschließlich kurzer und langer Photoperioden, auf den Schlaf und die Elektrophysiologie der dopaminergen Neurotransmission zu verstehen. Aus klinischer Sicht liefern diese Informationen die Grundlage für das Verständnis des zirkadianen Netzwerks bei der Parkinson-Krankheit. Darüber hinaus öffnen sie einen neuen Bereich für das Management von Schlafveränderungen und zirkadianen Anomalien bei einer Reihe von mit Dopamin assoziierten psychologischen und neurologischen Störungen. In diesem Zusammenhang kann die Lichttherapie eine vorteilhafte Behandlung umfassen, die darauf abzielt, Schlafstörungen und ihre Folgen bei Patienten mit Neurodegeneration zu lindern. Wichtig ist, dass „die Ergebnisse darauf hindeuten, dass zukünftige Bemühungen in der Medikamentenentwicklung das Konzept der Chronomedizin einbeziehen sollten“, meint Dr. Fifel.
Schlüsselbegriffe
CircaDopamin, Schlaf, Parkinson, Dopamin, zirkadianer Rhythmus, dopaminerge Signalwege
