Sen i rytm dobowy organizmu w chorobie Parkinsona
Choroba Parkinsona (PD) jest drugą pod względem częstości występowania chorobą neurodegeneracyjną, u której podłoża leży postępujący proces zwyrodnieniowy neuronów dopaminergicznych. Niemal 2% globalnej populacji cierpi na to schorzenie, a dotknięci nim pacjenci doświadczają zaburzeń funkcji ruchowych, włączając w to trudności z poruszaniem się i drżenie kończyn. Również objawy niemotoryczne, w tym zaburzenia neuropsychiatryczne, behawioralne i sensoryczne, zostały retrospektywnie powiązane z chorobą Parkinsona. W ostatnim czasie pojawiły się doniesienia o zaburzeniach rytmu dobowego i snu u pacjentów z PD, co wskazuje na związek zegara okołodobowego z nasilaniem się objawów choroby. Na rytm dobowy składają się endogenne wahania w obrębie kluczowych procesów biologicznych, takich jak uwalnianie hormonów, regulacja temperatury ciała i praca mózgu, które wspierają funkcjonowanie naszego organizmu. Celem naukowców uczestniczących w finansowanym z funduszy unijnych projekcie CircaDopamine było bardziej dogłębne zbadanie wpływu choroby Parkinsona na rytm dobowy. Założyli oni, iż u ssaków jest on powiązany z dobowymi zmianami warunków świetlnych rejestrowanymi jako ilość światła przekazywana przez siatkówkę oka do podwzgórza, co w następnej kolejności prowadzi do aktywacji określonych genów związanych z zegarem biologicznym. Ta część podwzgórza przekazuje otrzymane informacje zarówno za pośrednictwem sygnałów nerwowych, jak i humoralnych (poprzez układ krążenia) do wielu obszarów centralnych i obwodowych. „Rytm dobowy kontroluje motorykę, spożycie pokarmów, a także funkcje poznawcze, takie jak nauka, pamięć i podejmowanie decyzji” – wyjaśnia dr Karim Fifel. „Odbywa się to po części przy udziale neuronów dopaminergicznych” – dodaje. Identyfikując aspekt dobowy w sygnalizacji dopaminergicznej, konsorcjum projektu CircaDopamine miało nadzieję rzucić nowe światło na procesy fizjologiczne kontrolowane przez wspomniany szlak nerwowy oraz ich zaburzenia w przebiegu choroby Parkinsona. Aczkolwiek u ludzi niedobór snu tradycyjnie wiązany jest z szeregiem chorób układu sercowo-naczyniowego oraz zaburzeń psychicznych i metabolicznych, odpowiedzialny za to mechanizm pozostaje nieznany. Wciąż brakuje skutecznych terapii, które łagodziłyby zaburzenia snu i rytmu dobowego potencjalnie zaostrzające przebieg choroby. Zegar biologiczny a sygnalizacja dopaminergiczna Aby przyjrzeć się rytmowi dobowemu w przebiegu choroby Parkinsona z naukowej perspektywy, badacze przeprowadzili eksperyment z wykorzystaniem dwóch transgenicznych modeli mysich: MitoPark i CircaDA. Model MitoPark naśladował postępującą i związaną z procesem starzenia neurodegenerację neuronów dopaminergicznych, którą obserwuje się u pacjentów dotkniętych chorobą Parkinsona. Z kolei ważny w kontekście prowadzonych badań model CircaDA cechował się brakiem funkcjonalnego zegara biologicznego w neuronach dopaminergicznych. Uczeni przeanalizowali wpływ utraty sygnalizacji dopaminergicznej na rytm snu oraz monitorowali procesy elektrofizjologiczne in vivo, aby określić znaczenie zmian dobowych dla przewodnictwa dopaminergicznego. Zbadano również wpływ fotoperiodu na sen i działanie dopaminy w różnych warunkach świetlnych. Aby zidentyfikować szlaki molekularne wykorzystywane przez dopaminę w celu regulacji oscylacji genów zegara biologicznego, badacze posłużyli się lekami ukierunkowanymi na selektywne receptory dopaminowe i dokonali pomiaru funkcji neuronalnych. Znaczenie kliniczne Wyniki projektu CircaDopamine dostarczyły podstawowych informacji na temat związków pomiędzy dobowym zegarem biologicznym a przewodnictwem dopaminergicznym. Dokonane odkrycia pomogą zrozumieć potencjalny wpływ światła – obejmujący zarówno krótkie, jak i długie fotoperiody – na sen i elektrofizjologię wspomnianego neuroprzewodnictwa. Z klinicznego punktu widzenia informacje te stanowią podstawę do zrozumienia mechanizmów funkcjonowania szlaków rytmu dobowego w przebiegu choroby Parkinsona. Ponadto otwierają one drzwi do leczenia zaburzeń snu i nieprawidłowości w obrębie zegara biologicznego w szerokim wachlarzu zaburzeń psychicznych i neurologicznych związanych z dopaminą. W tym kontekście fototerapia może okazać się skuteczną metodą leczenia mającą na celu złagodzenie problemów ze snem i ich skutków u pacjentów dotkniętych chorobami neurodegeneracyjnymi. Co ważne, „wyniki badań sugerują, że w przyszłości powinniśmy wykorzystać wiedzę z dziedziny chronomedycyny w procesie opracowywania leków” – przewiduje dr Fifel.
Słowa kluczowe
CircaDopamine, sen, choroba Parkinsona, dopamina, rytm dobowy, sygnalizacja dopaminergiczna
