Mausstudie: Tiefschlaf hilft dem Gehirn, giftige Proteine ​​wegzuwaschen

Tiefschlaf ermöglicht es dem Gehirn, Abfall und toxische Proteine ​​effizienter abzuwaschen, so eine neue Mausstudie, die im Journal veröffentlicht wurde Fortschritte in der Wissenschaft. Die neuen Erkenntnisse werfen ein Licht auf frühere Erkenntnisse, die die Alzheimer-Krankheit mit Alterung und Schlafentzug in Verbindung bringen.

"Der Schlaf ist für die Funktion des Abfallbeseitigungssystems des Gehirns von entscheidender Bedeutung. Diese Studie zeigt, dass je tiefer der Schlaf, desto besser", sagte Dr. Maiken Nedergaard, DMSc, Co-Direktor des Zentrums für translationale Neuromedizin an der University of Rochester Medical Zentrum (URMC) und Hauptautor der Studie.

"Diese Ergebnisse tragen auch zu den zunehmend eindeutigen Beweisen bei, dass Schlafqualität oder Schlafentzug den Beginn von Alzheimer und Demenz vorhersagen können."

Die Studie legt nahe, dass die langsame und stetige Gehirn- und Herz-Lungen-Aktivität, die mit einem tiefen Nicht-REM-Schlaf verbunden ist, für die Funktion des glymphatischen Systems, des Abfallbeseitigungssystems des Gehirns, optimal ist. Die Ergebnisse können auch erklären, warum einige Formen der Anästhesie bei älteren Erwachsenen zu kognitiven Dysfunktionen führen können.

Das zuvor nicht untersuchte glymphatische System wurde erstmals 2012 von Nedergaard und ihren Kollegen beschrieben. Zuvor hatten die Wissenschaftler nicht vollständig verstanden, wie das Gehirn, das sein eigenes geschlossenes Ökosystem aufrechterhält, Abfall entfernt. Das Team entdeckte ein Sanitärsystem, das Blutgefäße huckepack trägt und cerebrale Wirbelsäulenflüssigkeit (CSF) durch das Gehirngewebe pumpt, um Abfall abzuwaschen. Eine andere Studie ergab, dass dieses System hauptsächlich im Schlaf funktioniert.

Da toxische Proteine ​​wie Beta-Amyloid und Tau mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung stehen, haben sich Forscher gefragt, ob die Funktionsstörung des glymphatischen Systems aufgrund von Schlafstörungen ein Treiber der Krankheit sein könnte. Dies steht im Einklang mit klinischen Beobachtungen, die darauf hindeuten, dass schlechter Schlaf mit dem Alzheimer-Risiko verbunden ist.

In der neuen Studie führten die Forscher Experimente mit Mäusen durch, die mit sechs verschiedenen Anästhesieschemata anästhesiert wurden. Während die Nagetiere unter Narkose waren, verfolgte das Team die elektrische Aktivität des Gehirns, die kardiovaskuläre Aktivität und den Reinigungsfluss von CSF durch das Gehirn.

Die Forscher entdeckten, dass eine Kombination der Wirkstoffe Ketamin und Xylazin (K / X) die langsame und stetige elektrische Aktivität im Gehirn und die langsame Herzfrequenz, die mit einem tiefen Nicht-REM-Schlaf verbunden sind, am besten nachahmte. Zusätzlich schien die elektrische Aktivität im Gehirn von Mäusen, denen K / X verabreicht wurde, für die Funktion des glymphatischen Systems optimal zu sein.

"Die synchronisierten Wellen neuronaler Aktivität während des tiefen Schlafes mit langsamen Wellen, insbesondere die Feuermuster, die sich von der Vorderseite des Gehirns nach hinten bewegen, stimmen mit dem überein, was wir über den Fluss von Liquor im glymphatischen System wissen", sagte Dr. Lauren Hablitz , Postdoktorand in Nedergaards Labor und Erstautor der Studie.

Insbesondere scheint es, dass die Chemikalien, die am Auslösen von Neuronen beteiligt sind, einen Prozess antreiben, der dabei hilft, die Flüssigkeit durch das Gehirngewebe zu ziehen, sagte Hablitz.

Die Studie verstärkt den Zusammenhang zwischen Schlaf, Altern und Alzheimer und zeigt auch, dass das glymphatische System durch Verbesserung des Schlafes manipuliert werden kann. Dies kann auf mögliche klinische Ansätze wie Schlaftherapie oder andere Methoden zur Verbesserung der Schlafqualität hinweisen für gefährdete Bevölkerungsgruppen.

Die Studie beleuchtet auch die kognitiven Probleme, die ältere Patienten nach der Operation häufig haben. "Eine kognitive Beeinträchtigung nach Anästhesie und Operation ist ein großes Problem", sagte Dr. med. Tuomas Lilius vom Zentrum für translationale Neuromedizin an der Universität Kopenhagen in Dänemark und Mitautor der Studie. "Ein signifikanter Prozentsatz älterer Patienten, die sich einer Operation unterziehen, erleidet eine postoperative Delirphase oder hat bei der Entlassung eine neue oder verschlechterte kognitive Beeinträchtigung."

Diese Studie schlägt bestimmte Klassen von Arzneimitteln vor, die verwendet werden könnten, um dieses Problem zu vermeiden, da Mäuse in der Studie, die Anästhetika ausgesetzt waren, die keine langsame Gehirnaktivität induzierten, eine verringerte glymphatische Aktivität zeigten.

Quelle: Medizinisches Zentrum der Universität von Rochester