Alzheimer: Wissenschaftler finden die Ursache für abendliche Unruhe
Eine neue Studie hat einen biologischen Uhrenkreislauf aufgedeckt, der möglicherweise erklärt, warum Menschen mit Alzheimer-Krankheit oder anderen Formen von Demenz am frühen Abend aufgeregter oder aggressiver werden können.
Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse zu neuen Behandlungen führen werden, die dazu beitragen, die Aggressivität und Unruhe zu beruhigen, die Menschen mit Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen häufig als Teil einer als "Sonnenuntergang" bekannten Erkrankung erleben.
In einer Studie von Mäusen, die sie in der Zeitschrift berichten NaturneurowissenschaftenZum ersten Mal erklären sie, wie sich die biologische Uhr mit Gehirnzellen oder Neuronen verbindet, die die Aggression steuern.
"Wir haben die Gehirnschaltungen der biologischen Uhr untersucht", bemerkt der leitende Studienautor Prof. Clifford B.Saper, Vorsitzender der Abteilung für Neurologie am Beth Israel Deaconess Medical Center in Boston, MA, "fand eine Verbindung zu einer Population von Neuronen, von denen bekannt ist, dass sie bei Stimulation bei männlichen Mäusen gewalttätige Angriffe verursachen."
Was ist Sonnenuntergang?
Sonnenuntergang ist eine Erkrankung, die typischerweise bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit auftritt, wenn das Verhalten unruhig, aufgeregt und aggressiv wird, begleitet von Verwirrung.
Sein Name leitet sich von der Tatsache ab, dass es normalerweise am späten Nachmittag oder frühen Abend beginnt oder sich verschlechtert - wenn die Sonne untergeht und das Tageslicht zu verblassen beginnt. Leider ist dies oft die Zeit, in der Pflegekräfte müde sind und eine Pause einlegen müssen.
Wir wissen noch nicht genau, was den Sonnenuntergang verursacht. Vorgeschlagene Möglichkeiten sind Depressionen, übermäßige Müdigkeit, Schmerzen oder sogar Langeweile, Hunger und Durst.
Die Forscher hinter der neuen Studie untersuchten eine andere Möglichkeit: dass Gehirnveränderungen, die durch neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer hervorgerufen werden, die biologische Uhr stören.
Sie waren besonders daran interessiert herauszufinden, ob die Uhr „aggressives Verhalten direkt reguliert“ oder nicht.
Biologische Uhren und Tagesrhythmus
Biologische Uhren sind spezifische Gruppen von Proteinen, die mit Zellen in nahezu jedem Organ und den meisten Geweben im Körper kommunizieren.
Sie reagieren auf Veränderungen von Licht und Dunkelheit in der Umgebung und führen zu zirkadianen Rhythmen - das sind physische, Verhaltens- und mentale Veränderungen, die „einem täglichen Zyklus folgen“.
Die meisten Lebewesen, von Mikroben bis zu Pflanzen und Tieren, haben einen zirkadianen Rhythmus. Zum Beispiel ist es ein zirkadianer Rhythmus, tagsüber wach zu sein und nachts zu schlafen, der sich aus biologischen Uhren ergibt, die auf Änderungen der Lichtverhältnisse in der Umgebung des Organismus reagieren.
Wissenschaftler haben entdeckt, dass die Gene, die die verschiedenen Komponenten biologischer Uhren herstellen und steuern, bei Menschen, Mäusen, Fruchtfliegen, Pilzen und vielen anderen Organismen weitgehend ähnlich sind.
Während biologische Uhren fast überall im Körper zu finden sind, werden sie alle durch eine „Hauptuhr“ im Gehirn synchronisiert.
Bei Menschen, Mäusen und anderen Wirbeltieren befindet sich die Hauptuhr im suprachiasmatischen Kern, einem Cluster von Neuronen innerhalb der Hypothalamusregion des Gehirns. Der Cluster enthält rund 20.000 Zellen und empfängt Signale direkt von den Augen.
Zirkadianes Aggressionsmuster
Für ihre Studie haben Prof. Saper und seine Kollegen die Häufigkeit und Intensität von Interaktionen zwischen männlichen Mäusen gemessen, als „ansässige Mäuse“ ihr Territorium gegen „Eindringlingsmäuse“ verteidigten, die zu verschiedenen Tageszeiten in ihre Käfige eingeführt wurden.
Sie berichteten zum ersten Mal in einer veröffentlichten Studie, dass die Angriffe auf die Eindringlingsmäuse ein zirkadianes Aggressionsmuster zeigten - das heißt, ihre Intensität und Häufigkeit hingen von der Tageszeit ab.
"Die Mäuse", erklärt Prof. Saper, "waren am frühen Abend eher aggressiv, wenn das Licht aus war, und am frühen Morgen am wenigsten aggressiv, wenn das Licht an war."
"Es sieht nach Aggressivität aus", fährt er fort, "baut sich bei Mäusen während der Lichtperiode auf und erreicht gegen Ende der Lichtperiode einen Höhepunkt."
In einer anderen Reihe von Experimenten manipulierten die Forscher die biologische Hauptuhr der Mäuse, indem sie Gene in den Neuronen optimierten, die sie regulieren.
Sie fanden heraus, dass die Mäuse ihr zirkadianes Aggressionsmuster verloren, als sie die Neuronen der Hauptuhr daran hinderten, einen bestimmten chemischen Botenstoff oder Neurotransmitter herzustellen. Die Aggressivität blieb die ganze Zeit hoch und zeigte keine Höhen und Tiefen.
Die Forscher verwendeten dann ein Werkzeug namens Optogenetik, um die beteiligten Gehirnschaltungen abzubilden. Das Tool stimuliert und deaktiviert mithilfe von Laserlicht gezielte Gehirnzellen.
Biologische Uhr, die an Aggressionsneuronen gebunden ist
Die Forscher entdeckten zwei parallele Schaltkreise, die die biologische Uhr mit einer Subregion des Gehirns verbinden, die als „ventrolateraler Teil des ventromedialen Hypothalamus“ bezeichnet wird und bekanntermaßen die Aggression reguliert. Das Stimulieren von Neuronen führt dazu, dass Mäuse gewalttätig und aggressiv werden.
Sie schließen daraus, dass ihre Ergebnisse einen „funktionalen“ Kreislauf aufzeigen, durch den „die suprachiasmatische Kernuhr die Aggression reguliert“.
Die Muster, die sie bei den Mäusen beobachteten, ahmen laut Prof. Saper „die Muster einer erhöhten Aggression nach, die bei Patienten während des Sonnenuntergangs beobachtet wurden.“
Dies würde darauf hindeuten, dass der Kreislauf bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer auf irgendeine Weise beschädigt ist, bemerkt er.
Weitere Untersuchungen darüber, wie sich dieser biologische Taktkreis bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit verändert, könnten sehr nützlich sein, um die Lebensqualität von Patienten und Pflegepersonen zu verbessern.
"Sonnenuntergang ist oft der Grund, warum Patienten institutionalisiert werden müssen. Wenn Kliniker diesen Kreislauf kontrollieren können, um die Aggressivität am Ende des Tages zu minimieren, können Patienten möglicherweise länger zu Hause leben."
Prof. Clifford B. Saper
