Rattenstudie legt Zusammenhang zwischen Kognition, Schlaf und Schizophrenie nahe

Schizophrenie ist eine psychische Erkrankung, von der mehr als 3,2 Millionen Amerikaner betroffen sind. Die Krankheit ist nicht selten, da jedes Jahr rund 100.000 Amerikaner neu diagnostiziert werden.

Die mit der Krankheit verbundenen Symptome sind vielfältig, einschließlich visueller und auditorischer Halluzinationen, kognitiver Probleme und Motivationsprobleme. Ein weiterer Aspekt der Krankheit, der weniger Beachtung findet als andere Symptome, sind kognitive Probleme.

Viele mit der Krankheit haben Probleme mit Lernen und Gedächtnis. Für viele ist dies das erste Anzeichen der Krankheit. Eine neue Studie von Forschern der University of Maryland School of Medicine hat nun interessante Zusammenhänge zwischen Schlaf, Kognition und einer Verbindung namens Kynurenin gefunden.

Die Forscher glauben, dass diese Zusammenhänge den Mechanismus beleuchten könnten, der kognitive Probleme bei den Betroffenen verursacht, und den Weg zu neuen Behandlungen weisen könnten, um einige der Krankheitssymptome zu reduzieren.

Die Studie, die in der Zeitschrift erscheint Schlafist der erste, der die Zusammenhänge zwischen Kynurenin, seinem Metaboliten Kynurensäure, Schlaf und Kognition im Detail untersucht.

"Niemand hat sich zuvor eingehend mit der Beziehung zwischen Schlaf und dem Kynureninweg befasst", sagte Ana Pocivavsek, Forscherin am SOM Maryland Psychiatric Research Center (MPRC) der Universität Maryland und Assistenzprofessorin an der Abteilung für Psychiatrie.

"Diese Forschung stellt einen klaren Zusammenhang zwischen Erhöhungen des Kynurenins und Schlafproblemen her."

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Kynurensäure als potenziellen Schlüsselakteur bei Schizophrenie identifiziert. Kynurensäure ist ein neuroaktiver Metabolit von Kynurenin, der im Gehirn gebildet wird. Menschen mit Schizophrenie haben einen höheren Kynurensäurespiegel als normal im Gehirn.

Wissenschaftler haben theoretisiert, dass diese erhöhten Werte mit einer Reihe von Symptomen verbunden sein könnten, die bei der Krankheit auftreten, einschließlich Lern- und Gedächtnisproblemen.

Obwohl die Mechanismen, die den kognitiven Beeinträchtigungen bei Personen mit Schizophrenie zugrunde liegen, unklar geblieben sind, vermuten die Forscher, dass ein Zusammenspiel zwischen erhöhter Kynurensäure und Schlaf eine Rolle spielen könnte.

Sie erklären, dass zahlreiche Beweise zeigen, dass Schlafstörungen zu Lern- und Gedächtnisproblemen führen. Darüber hinaus haben Forscher und Kliniker seit langem festgestellt, dass Menschen mit Schizophrenie häufig auch Probleme mit dem Schlaf haben.

Für diese Experimente untersuchten Pocivavsek und ihre Kollegen Ratten. Sie führten Vergleiche im Verhalten von Ratten mit erhöhter Kynurensäure im Gehirn mit Tieren mit normalen Konzentrationen der Verbindung durch.

Sie verbanden das Gehirn der Tiere mit einem Gerät, das die Menge und Qualität des Schlafes maß, und stellten fest, dass die Tiere mit höheren Kynurensäurespiegeln signifikant weniger schnelle Augenbewegungen (REM) hatten. Dies ist die Schlafphase, in der Träume auftreten, und sie wird als entscheidend für die Festigung des vorherigen Lernens angesehen.

Die Forscher fanden heraus, dass die Gruppe mit hohem Kynurensäuregehalt auch Lernprobleme hatte. Um dies zu testen, legen sie Ratten in eine Kiste und strahlen Licht in die Kiste. Auf einer Seite der Box befindet sich eine Öffnung in einen dunkleren Bereich. Ratten sind nachtaktive Tiere und bevorzugen die Dunkelheit, so dass die Tiere normalerweise in den dunklen Bereich laufen.

In diesem Bereich erhalten sie einen kleinen elektrischen Schlag. Wenn das Experiment am nächsten Tag wiederholt wird, rennen normale Tiere nicht in den dunkleren Bereich und erinnern sich an den Schock vom Vortag. Im Vergleich dazu erinnern sich Tiere mit einem erhöhten Gehalt an hoher Kynurensäure und damit Schlafstörungen nicht an den Schock vom Vortag und rennen in den dunklen Bereich. Mit anderen Worten, sie haben nicht aus den Erfahrungen des Vortages gelernt.

"Wir beginnen darüber nachzudenken, dass Kynurensäure den Schlaf stört, was dann die Wahrnehmung stört", sagte sie. Es gibt jedoch andere Möglichkeiten, sagt sie: Es kann sein, dass Schlafstörungen zu einer erhöhten Kynurensäure führen, die dann zu kognitiven Problemen führt. "Es ist nicht klar, was zuerst passiert", sagt sie. "Das ist eine wirklich interessante Frage, die wir untersuchen."

Dr. Pocivavsek und andere Forscher theoretisieren, dass die Reduzierung von Kynurensäure Probleme mit Schlaf und Kognition bei Patienten mit Schizophrenie reduzieren könnte. "Wir glauben sicherlich, dass ein hoher Gehalt an Kynurensäure ein entscheidender Aspekt der Schizophrenie ist", sagt sie.

Die Forschung bietet mehr Grund, Medikamente zu entwickeln, die den Kynurensäurespiegel im Gehirn senken. Eine wichtige Möglichkeit besteht darin, ein Enzym namens Kynurenin-Aminotransferase II oder KAT II zu hemmen, das Kynurenin in Kynurensäure umwandelt.

Mithilfe von Verbindungen, die dieses Enzym hemmen, konnten Forscher die Menge an Kynurensäure im Gehirn reduzieren. Im Laufe der Jahre haben verschiedene Pharmaunternehmen daran gearbeitet, Inhibitoren von KAT II zu entwickeln, die das Gehirn erreichen können und beim Menschen sicher und wirksam sind. Die Forschung von Dr. Pocivavsek liefert Hinweise darauf, dass dieser Ansatz klinisches Potenzial hat.

"Diese Studie ergänzt den Beweis, dass hohe Kynurensäurespiegel zur kognitiven Dysfunktion beitragen", sagt sie. "Wenn wir Wege finden, um diese Werte zu senken, können wir diese Symptome möglicherweise für Patienten reduzieren."

Quelle: Universität von Maryland