نقش میکروگلیا در بی خوابی زودهنگام بیماری آلزایمر

یک سامانه آب‌پاش را تصور کنید که برای خاموش کردن آتش کوچکی در آشپزخانه، کل خانه را زیر آب می‌برد. تهدید اولیه محدود است، اما واکنش، اوضاع را بدتر می‌کند. دانشمندان دانشگاه کنتاکی اکنون از همین تصویر برای توصیف یک عامل شگفت‌انگیز در کاهش خواب در یک مدل آلزایمر استفاده می‌کنند: سلول‌های ایمنی خود مغز.

پژوهشگرانی به سرپرستی شانون ال. مکالی و نیکلاس جی. کنستانتینو بررسی کردند که میکروگلیا، نگهبانان سلولی مغز، چگونه به رسوبات اولیه آمیلوئید واکنش نشان می‌دهند و در همین فرایند، یک آبشار التهاب عصبی را فعال می‌کنند که مغز را بیدار نگه می‌دارد. این پژوهش که در نشریه آلزایمر و دمانس منتشر شده است، توجه را از پلاک‌ها به‌تنهایی فراتر می‌برد و به سمت پاسخ ایمنی‌ای می‌کشاند که در سراسر قشر مغز گسترش می‌یابد.

آن‌ها هدماونت‌های بسیار کوچکی برای ثبت نوار مغزی و فعالیت عضلانی روی موش‌ها نصب کردند تا امواج مغزی و تون عضلانی را اندازه‌گیری کنند. این سنجش‌ها به پژوهشگران امکان داد بیداری، خواب غیر رم، یعنی خواب عمیق و ترمیم‌کننده، و خواب رم، مرحله رؤیا دیدن که با حافظه ارتباط دارد، را از هم جدا کنند. این گروه همچنین با میکروسکوپی لایت‌شیت، مغزها را به‌طور کامل شفاف‌سازی کرد تا پلاک‌ها و فعالیت میکروگلیا را به‌صورت سه‌بعدی نقشه‌برداری کند. داده‌ها تصویر روشنی نشان دادند: اختلال خواب خیلی زود، هم‌زمان با نخستین نشانه پلاک‌ها، افزایش یافت و سپس حتی با ادامه تجمع پلاک‌ها به یک سقف ثابت رسید.

چرا اختلال خواب به آن نقطه ثابت رسید؟ پاسخ زمانی به دست آمد که گروه پژوهشی به موش‌ها پکسیدارتینیب (پی‌ال‌ایکس ۳۳۹۷) داد، دارویی که شناخته شده است میکروگلیا را از یک پیام حیاتی برای بقا محروم می‌کند. پس از دو هفته، حدود ۸۷ درصد میکروگلیا به‌طور موقت از بین رفت. نتیجه حیرت‌آور بود. حذف بیشتر میکروگلیا بیش از دو ساعت خواب روزانه را بازگرداند، بدون آنکه سطح پلاک‌ها کاهش یابد. به بیان ساده، به نظر می‌رسید عامل برگشت‌پذیری که مغز را بیدار نگه می‌دارد، خود پاسخ ایمنی است، نه صرفا حجم پلاک‌ها.

جمله کوتاه. اثرگذار. حالا جزئیات بیشتر. پژوهشگران از یک ابزار تحلیلی به نام فوف استفاده کردند تا امواج ریتمیک مغز را از «نویز» الکتریکی پس‌زمینه، یعنی سیگنال غیرتناوبی، جدا کنند. شبیه این است که بررسی کنیم آیا موتور حتی وقتی خودرو ظاهرا پارک شده، با دور بالا کار می‌کند یا نه. در مدل آلزایمر، برخی جنبه‌های نوار مغزی قشری با پیری طبیعی تفاوت داشت. پیری بیشتر با کاهش خواب رم مرتبط بود. اما آسیب‌شناسی شبیه آلزایمر به‌طور انتخابی خواب غیر رم را فرسوده کرد، مرحله‌ای که بیشترین ارتباط را با پاک‌سازی مواد زائد، ترمیم متابولیک و تثبیت حافظه دارد.

این تفاوت مهم است. از دست دادن خواب غیر رم فقط کم‌خوابی نیست. یعنی از دست دادن خدمات شست‌وشوی شبانه مغز. بدون آن، سموم ممکن است باقی بمانند و مغز به سمت آسیب بیشتر پیش برود. آیا بازگرداندن این خواب می‌تواند یک چرخه معیوب را بشکند؟ داده‌های به‌دست‌آمده از موش‌ها می‌گویند شاید چنین چیزی ممکن باشد.

این نتایج همچنین راه‌های کاربردی تازه‌ای باز می‌کند. این گروه الگوهای الکتریکی‌ای را شناسایی کرد که اختلال مرتبط با آلزایمر را از پیری معمولی متمایز می‌کنند. سامانه‌های قابل‌حمل نوار مغزی که از نظر راحتی و هزینه به‌سرعت در حال بهتر شدن هستند، می‌توانند به ابزارهای عملی غربالگری تبدیل شوند و تغییرات اولیه ناشی از فعالیت میکروگلیا در معماری خواب را تشخیص دهند. تصور کنید پایش معمول نوار مغزی در خانه بتواند تغییرات ظریف را مدت‌ها پیش از آنکه افت شناختی، آزمایش‌های پرهزینه و تهاجمی را ضروری کند، هشدار دهد.

با این حال، انتقال این یافته‌ها به انسان بخش دشوار ماجراست. حذف گسترده میکروگلیا برای انسان‌ها یک درمان بلندمدت قابل‌قبول نیست. بنابراین آزمایشگاه مکالی در حال بررسی راهکارهای ملایم‌تری است: تغییر متابولیسم میکروگلیا و مهار پاسخ التهابی آن‌ها به‌جای پاک کردن خود سلول‌ها. داروهای بازکاربردی در حال بررسی شامل متفورمین و استیریپنتول هستند که به دلیل اثرشان بر پردازش سوخت سلولی و تحریک‌پذیری نورونی انتخاب شده‌اند. هدف این است که هیاهوی ایمنی آرام شود، بدون آنکه یکی از اجزای ضروری سلامت مغز خاموش شود.

علم همیشه مسیر مستقیم را دنبال نمی‌کند. در این مورد، کنجکاوی و آمادگی برای کنار گذاشتن فرضیات، گروه پژوهشی را از تمرکز صرف بر نورون‌ها و پلاک‌ها به‌عنوان تنها مظنونان دور کرد و به سوی روایتی پیچیده‌تر درباره ایمنی مغز برد. کنستانتینو و همکارانش تأکید می‌کنند که برخی از آشکارکننده‌ترین آزمایش‌ها زمانی آغاز شدند که فرضیه‌های اولیه شکست خوردند. آن‌ها داده‌ها را دنبال کردند. همین رویکرد یک هدف مکانیکی برای بازگرداندن خواب آشکار کرد که می‌تواند نگاه پزشکان به مداخلات زودهنگام آلزایمر را تغییر دهد.

پرسش‌ها همچنان باقی است. آیا همین رفتار میکروگلیا در انسان‌ها نیز دیده خواهد شد؟ آیا می‌توانیم میکروگلیا را طوری تنظیم کنیم که خواب حفظ شود، بی‌آنکه نقش‌های محافظتی آن‌ها آسیب ببیند؟ و اگر در بازگرداندن خواب غیر رم موفق شویم، آیا افت شناختی کندتر خواهد شد؟ فعلا این مطالعه یک اثبات اصل ارائه می‌کند: سیستم ایمنی مغز می‌تواند باعث کاهش خواب شود و این فرایند در یک جاندار مدل قابل قطع کردن است. اگر آرام کردن میکروگلیا بتواند ساعت‌های ازدست‌رفته خواب ترمیم‌کننده را بازگرداند، شاید زمان ارزشمندی نیز برای حافظه و شناخت بخرد.