Sömn och genetik
Genetisk risk för Alzheimers sjukdom kan bero på hur bra du sover
Ny forskning publicerad i Alzheimer's & Dementia visar att genetiska variationer relaterade till rörelser i hjärnvätskan interagerar med sömnkvalitet för att påverka minne och hjärnstruktur hos äldre personer. Resultaten tyder på att effekterna av vissa genetiska profiler på risken av Alzheimers sjukdom kan starkt bero på hur bra en person sover.
Detta pekar mot sömn som en potentiell fokuspunkt för att hjälpa individer med specifika genetiska sårbarheter att skydda sin hjärnhälsa över tid.
Alzheimers sjukdom är ett progressivt tillstånd som kännetecknas av gradvis ansamling av ett giftigt protein som kallas amyloid beta i hjärnan. med tiden klumpar detta protein ihop sig för att bilda fasta plack mellan nervceller. Dessa händelser tenderar att driva neurotoxicitet och utlösa ansamling av ett annat protein som kallas tau. Denna biologiska kaskad leder till allvarliga skador på hjärnceller, förminskning av fysisk vävnad, progressiv kognitiv nedgång och slutligen demens.
I en frisk hjärna arbetar biologiska mekanismer kontinuerligt för att tvätta ut dessa giftiga avfallsprodukter innan de kan orsaka skada. Ett viktigt nätverk i hjärnan som sköter avfallshanteringen är känt som det glymfatiska systemet. Man kan tänka på det glymfatiska systemet som ett biologisk system av rör som tvättar bort cellulärt avfall med hjälp av hjärnans inre vätskor. Detta system är starkt beroende av ett protein som transporterar vatten i det centrala nervsystemet som kallas aquaporin-4, eller AQP4.
Detta specifika protein sitter små utskott av specialiserade stödceller i hjärnan som kallas astrocyter. Från denna position fungerar AQP4-proteinet som en mikroskopisk dörrvakt, som reglerar vätskeflödet och spolar ut avfallsprodukter. Forskning tyder på att denna viktiga process av hjärntvätt främst sker medan vi befinner oss i djupsömn. Dåliga sömnvanor tenderar att begränsa hjärnans förmåga att effektivt avlägsna amyloid beta.
Eftersom AQP4-proteinet är en huvudkomponent i detta avfallssystem är forskare mer intresserade av den specifika genen som innehåller de biologiska instruktionerna för att bygga det. Människor bär naturligt på olika versioner av denna gen, vilka har små förändringar i deras DNA-sekvens. Dessa små genetiska skillnader kallas enkel nukleotid polymorfismer (SNPs), och de förs vidare genom arv. Små förändringar i DNA-sekvensen kan förändra hur mycket av AQP4-proteinet en person producerar eller hur väl det proteinet fungerar.
Ett forskarteam från Edith Cowan University, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation och andra institutioner organiserade ett projekt för att utforska denna biologiska dynamik. De ville veta om olika genetiska variationer i AQP4 påverkar markörer som förminskning av hjärnan och kognitiv nedgång. De ville också se om en persons sömnvanor påverkade effekten av dessa genetiska skillnader på hjärnans fysiska hälsa.
Forskarna tittade på data från 351 äldre personer med en medelålder på cirka 75 år. Dessa deltagare ingick i ett pågående forskningsprojekt som kallas Australian Imaging Biomarkers and Lifestyle Study. I början av observationsperioden hade alla deltagare normalt minne och normala tankeförmågor. De ansågs dock ha hög risk för Alzheimers sjukdom eftersom hjärnskanningar visade att de redan hade en betydande ansamling av amyloid beta.
För att mäta sömnvanor använde forskarna ett standardformulär där deltagarna bad att betygsätta kvaliteten på sin sömn under den senaste månaden. Denna undersökning fångade upp detaljer som hur många timmar de sov, hur lång tid det tog för dem att somna och hur ofta deras sömn stördes. Forskarteamet använde specialiserade medicinska skanningar för att utvärdera det fysiska tillståndet i varje deltagares hjärna.
Positronemissionstomografi, eller PET-skanningar, gjorde det möjligt för teamet att mäta nivåer av amyloid beta.
Författarna använde också magnetisk resonanstomografi, eller MR-skanningar, för att mäta den exakta volymen av olika hjärnregioner. För att bedöma mental prestation genomförde deltagarna en omfattande uppsättning tester som mätte flera tankeområden. Dessa mentala tester utvärderade exekutiv funktion, episodiskt minne, igenkänning, språkkunskaper och bearbetningshastighet. Slutligen analyserade teamet blodprover för att bestämma vilka versioner av 13 olika APQ4-genetiska variationer varje person bar på.
Forskarna följde många av dessa individer under flera år för att övervaka gradvisa förändringar i deras fysiska hälsa och kognitiva förmågor. Under sin statistiska analys tog teamet hänsyn till variabler som ålder, kön, kroppsvikt, depression och historia av hjärt- kärlsjukdomar. Forskarna fann en direkt koppling mellan APQ4-genetisk variant och mental prestation, oavsett sömnvanor. Personer som bar på en mindre vanlig version av en specifik genetisk variant som kallas rs162207 uppvisade bättre totalpoäng på minnes- och tanketester i början av studien.
Andra direkta kopplingar mellan enbart de genetiska variationerna och hjärnvolym eller amyloid beta-nivåer var inte statistiskt signifikanta. Studien avslöjade dock flera sätt som genetik och sömnvanor interagerade för att påverka den fysiska hjärnhälsan. Till exempel är grå substans det yttre lagret av hjärnvävnad som innehåller huvudkropparna av nervceller. Forskarna noterade att för personer med specifika genetiska variationer, kända som rs151245 och rs2339214, var kortare sömnlängd associerad med en snabbare substansförlust över tid.
"Vår studie visar att individer som bär på vissa APQ4-varianter uppvisade snabbare grå substansförlust när de rapporterade kortare sömn", säger Ayeisha Milligan Armstrong, forskare vid Edith Cowan University. För individer utan dessa specifika genetiska profiler visade färre timmars sömn inte samma accelererande krympning. "Det handlar inte bara om vilka gener du bär på, det handlar om hur dessa gener interagerar med världen omkring dig", säger Armstrong. "Samma variant kan se skyddande eller skadlig ut beroende på hur någon sover."
Armstrong noterade att dessa interaktioner belyser en konkret väg för intervention. "Det är viktigt eftersom sömn är en av de få modifierbara faktorer som människor faktiskt kan påverka", sa hon. Teamet tittade också på hur hjärnans ventriklar, vilka är inre vätskefyllda hålrum. Dessa utrymmen expanderar naturligt när den omgivande hjärnvävnaden krymper på grund av åldrande eller sjukdom.
Forskarna fann att desto längre tid man spenderade på att försöka somna var kopplad till större ventriklar, men bara hos personer som bär på en genetisk variant som heter rs7240333. Sämre övergripande sömnkvalitet förutspådde snabbare expansion av dessa ventriklar över tid för personer med varianten rs2339214. vit substans består av de isolerade nervfibrerna som förbinder olika delar av hjärnan. Forskarna rapporterade att längre sömnlängd var kopplad till mindre volymer av vit substans för personer med en annan variant, rs68006382.
Intressant nog fann forskarna också att vissa genetiska varianter verkade erbjuda en skyddande effekt vid dålig sömn. För deltagare som bar på på två kopior av de mer sällsynta versionerna av varianterna rs12968026 eller rs3875089, motsvarade en ökning av sömnstörningar faktiskt en långsammare kognitiv nedgång.
"Vi har vetat ett tag att dålig sömn och risken för Alzheimers sjukdom har en koppling", säger Tenielle Proter, forskare vid Edith Cowan University. "Vad detta visar är att snarare än att anta att alla i riskzonen följer samma väg, kan en mer riktad och personlig strategi för att förebygga Alzheimers sjukdom behövas."
Avsaknaden av ett samband mellan dessa gener och förändringar i amyloid beta-nivåer var något oväntad. Eftersom APQ4-proteinet tros hjälpa till att ta bort just detta protein, förväntade forskarna ett mätbart samband. Författarna föreslår att eftersom amyloid beta-uppbyggnad sker mycket långsamt under årtionden, kan de relevanta genetiska effekterna ha inträffat mycket tidigare i deltagarnas liv. När denna studie ägde rum var de efterföljande konsekvenserna av denna uppbyggnad, som förminskning av hjärnvävnad helt enkelt mer synliga.
Läsare bör komma ihåg att denna typ av observationsforskning inte kan bevisa att dålig sömn direkt orsakar försämringar i hjärnan hos personer med dessa gener. Studien ger bevis för ett samband, men den fastställer inte definitivt orsak och verkan. Det är också viktigt att notera att de observerade skillnaderna i hjärnvolym och minnespoäng var relativt små. Att ha en av dessa genetiska varianter garanterar inte att någon kommer att utveckla Alzheimers sjukdom.
Forskarna påpekade några specifika begränsningar i sin metod. Sömndata förlitade sig helt på självrapporterade frågeformulär, vilka är notoriskt subjektiva. Mänskligt minne är ofta ofullkomligt, och deltagarna kanske inte minns sina sömnvanor exakt från den föregående månaden. Dessutom var urvalsstorleken för den långsiktiga uppföljningsdelen av studien liten, vilket kan göra det svårare att upptäcka subtila biologiska förändringar.
Studiegruppen bestod också mestadels av kaukasiska och högutbildade individer.
Denna brist på mångfald innebär att resultaten kanske inte gäller jämnt över olika populationer. Forskarna valde också specifikt deltagare som redan hade betydande amyloid beta-uppbyggnad i sina hjärnor. Dessa specifika urvalskriterier innebär att resultaten kanske inte överförs till den bredare, friskare allmänheten.
"Men vi är inte vid den punkt där vi rekommenderar genetisk testning: våra resultat behöver replikeras i större och mer mångsidiga kohorter", sa Porter. Att förstå de exakta biologiska funktionerna hos dessa genetiska varianter i laboratoriemiljö kan också bidra till att förklara hur de fysiskt påverkar hjärnan. Fram till dess belyser dessa resultat potentialen för personlig medicin inom neurologisk vård. Att spåra genetiska sårbarheter kan så småningom hjälpa läkare att ge rekommendationer på riktade livsstilsförändringar till äldre personer.
"Detta för oss närmare att förstå varför vissa människor försämras snabbare än andra, även när de har en liknande risk på pappret", sa Simon Laws, chef för Center for Precision Health vid Edith Cowen University. "Att identifiera ven som är mest sårbar och vem som mest sannolikt kommer dra nytta av livsstilsinterventioner är där precisionshälsa behöver gå snarare än att behandla alla som riskerar Alzheimers sjukdom på samma sätt." Att vidta proaktiva åtgärder för att förbättra sömnhygien kan fungera som ett praktiskt försvar mot åldersrelaterad kognitiv nedgång.
Kommentarer
Skicka en kommentar