Alzheimer: wetenschappers vinden de oorzaak van avondagitatie
Een nieuwe studie heeft een biologisch klokcircuit blootgelegd dat zou kunnen verklaren waarom mensen met de ziekte van Alzheimer of andere vormen van dementie in de vroege avond geagiteerd of agressiever kunnen worden.
De onderzoekers hopen dat hun bevindingen zullen leiden tot nieuwe behandelingen die helpen de agressiviteit en opwinding te verminderen die mensen met de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten vaak ervaren als onderdeel van een aandoening die bekend staat als 'zonsondergang'.
In een studie van muizen die ze in het tijdschrift vermelden Nature Neuroscience, leggen ze voor het eerst uit hoe de biologische klok zich verbindt met hersencellen, of neuronen, die agressie beheersen.
"We hebben het hersencircuit van de biologische klok onderzocht", merkt senior studie auteur prof. Clifford B.Saper, voorzitter van de afdeling Neurologie van het Beth Israel Deaconess Medical Center in Boston, MA, "en vond een verbinding met een populatie van neuronen waarvan bekend is dat ze gewelddadige aanvallen veroorzaken wanneer ze worden gestimuleerd bij mannelijke muizen."
Wat is zonsondergang?
Sundowning is een aandoening die typisch wordt gezien bij mensen met de ziekte van Alzheimer, waarbij het gedrag rusteloos, geagiteerd en agressief wordt, vergezeld van verwarring.
De naam is afgeleid van het feit dat het meestal begint of erger wordt in de late namiddag of vroege avond - als de zon ondergaat en het daglicht begint te vervagen. Helaas is dit vaak het moment waarop zorgverleners moe zijn en een pauze nodig hebben.
We weten nog niet precies wat de oorzaak is van zonsondergang. Mogelijke mogelijkheden zijn onder meer depressie, overmatige vermoeidheid, pijn of zelfs verveling, honger en dorst.
De onderzoekers achter de nieuwe studie kozen ervoor om een andere mogelijkheid te onderzoeken: dat hersenveranderingen veroorzaakt door neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer de biologische klok verstoren.
Ze waren vooral geïnteresseerd om erachter te komen of de klok 'agressief gedrag rechtstreeks reguleert'.
Biologische klokken en circadiaans ritme
Biologische klokken zijn specifieke groepen eiwitten die communiceren met cellen in bijna elk orgaan en het meeste weefsel in het lichaam.
Ze reageren op veranderingen in licht en donker in de omgeving en veroorzaken circadiane ritmes - dat zijn fysieke, gedrags- en mentale veranderingen die 'een dagelijkse cyclus volgen'.
De meeste levende wezens, van microben tot planten en dieren, hebben een circadiane ritme. Overdag wakker zijn en 's nachts slapen is bijvoorbeeld een circadiaans ritme dat ontstaat doordat biologische klokken reageren op veranderingen in lichtniveaus in de omgeving van het organisme.
Wetenschappers hebben ontdekt dat de genen die de verschillende componenten van biologische klokken maken en beheersen, grotendeels vergelijkbaar zijn bij mensen, muizen, fruitvliegjes, schimmels en vele andere organismen.
Hoewel biologische klokken bijna overal in het lichaam worden aangetroffen, worden ze allemaal gesynchroniseerd door een "hoofdklok" in de hersenen.
Bij mensen, muizen en andere gewervelde dieren bevindt de hoofdklok zich in de suprachiasmatische kern, een cluster van neuronen in het hypothalamusgebied van de hersenen. Het cluster bevat ongeveer 20.000 cellen en ontvangt signalen rechtstreeks van de ogen.
Circadiaans patroon van agressie
Voor hun onderzoek maten Prof. Saper en zijn collega's de frequentie en intensiteit van interacties tussen mannelijke muizen, aangezien "residente muizen" hun territorium verdedigden tegen "indringersmuizen" die op verschillende tijdstippen van de dag in hun kooien werden geïntroduceerd.
Ze meldden, voor het eerst in een gepubliceerde studie, dat de aanvallen op de indringermuizen een circadiaans patroon van agressie vertoonden - dat wil zeggen dat hun intensiteit en frequentie afhingen van het tijdstip van de dag.
"De muizen", legt prof. Saper uit, "waren eerder agressief in de vroege avond rond lichten uit, en het minst agressief in de vroege ochtend rond lichten aan."
"Het lijkt erop dat agressiviteit," vervolgt hij, "zich opstapelt in muizen tijdens de lichtperiode en een piek bereikt rond het einde van de lichtperiode."
In een andere reeks experimenten manipuleerden de onderzoekers de biologische hoofdklok van de muizen door genen aan te passen in de neuronen die deze reguleren.
Ze ontdekten dat de muizen hun circadiane agressiepatroon verloren toen ze de hoofdklokneuronen ervan weerhielden een specifieke chemische boodschapper of neurotransmitter te maken. De agressiviteit bleef de hele tijd hoog en vertoonde geen hoogte- en dieptepunten.
De onderzoekers gebruikten vervolgens een tool genaamd optogenetica om de betrokken hersencircuits in kaart te brengen. De tool gebruikt laserlicht om gerichte hersencellen te stimuleren en te deactiveren.
Biologische klok gekoppeld aan agressie-neuronen
De onderzoekers ontdekten twee parallelle circuits die de biologische klok verbinden met een hersensubgebied dat het "ventrolaterale deel van de ventromediale hypothalamus" wordt genoemd en waarvan bekend is dat het agressie reguleert. Het stimuleren van neuronen zorgt ervoor dat muizen gewelddadig en agressief worden.
Ze concluderen dat hun resultaten een "functioneel" circuit onthullen waardoor "de suprachiasmatische kern [master] klok agressie reguleert".
De patronen die ze bij de muizen zagen, zegt prof. Saper, "bootsen de patronen van verhoogde agressie na die bij zonsondergangen bij patiënten worden waargenomen".
Dit zou suggereren dat het circuit op de een of andere manier beschadigd is bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, merkt hij op.
Verder onderzoek naar hoe dit biologische klokcircuit verandert bij mensen met de ziekte van Alzheimer, kan zeer nuttig zijn om de kwaliteit van leven van patiënten en zorgverleners te verbeteren.
"Sundowning is vaak de reden dat patiënten in een instelling moeten worden opgenomen, en als clinici dit circuit kunnen beheersen om de agressiviteit aan het eind van de dag tot een minimum te beperken, kunnen patiënten mogelijk langer thuis blijven wonen."
Prof. Clifford B. Saper
