Энергетический обмен мозга и сон у взрослых

Болезнь Альцгеймера (БА) быстро прогрессирует в пожилом возрасте, а патофизиологические изменения в головном мозге начинаются как минимум за 1-2 десятилетия до начала заболевания. В течение этого периода медленного прогрессирования люди могут заметить тонкие изменения в памяти, и это подмножество населения называется легкими когнитивными нарушениями (MCI). MCI представляет собой доклиническую стадию болезни Альцгеймера (БА), при которой у людей есть жалобы на нарушение памяти, но они функционально независимы и у них еще не диагностирована деменция. Новые методы потенциальной идентификации прогрессирования заболевания, включая различные биомаркеры, современные технологии, такие как отслеживание сна и магнитно-резонансная спектроскопия (МРС), могут предоставить дополнительные важные инструменты для облегчения раннего выявления заболевания, что может позволить для более раннего вмешательства и обеспечить потенциальную меру ответа на лечение.

Первая цель этого исследовательского проекта направлена ​​​​на понимание различий в энергии мозга и метаболитах фосфолипидов, измеренных с помощью магнитно-резонансной спектроскопии при 7 Тесла, в трех группах: когнитивно здоровые взрослые, MCI и AD. Мозгу требуется много энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) для поддержания активности нейронов, и он имеет богатый источник фосфолипидов для поддержания биологических функций. Следовательно, нарушения в механизме энергообеспечения и фосфолипидов могут влиять на широкий спектр функций нервных клеток. Предыдущая литература с использованием ПЭТ-сканирования с 18FDG показала нарушения метаболизма глюкозы в головном мозге, связанные со снижением когнитивных функций при MCI, даже до того, как у человека появится клинически очевидная когнитивная дисфункция. Таким образом, измерение отношения энергетических метаболитов АТФ к ПКр (АТФ/ПКр) и Pi к ПКр (Pi/ПКр) предлагает многообещающий способ прогнозирования активного состояния мозга в состоянии покоя.

Кроме того, уровни фосфолипидов начинают снижаться к двадцати (20) годам, причем более выраженное снижение отмечается после 80 лет. Таким образом, стареющий и больной мозг более восприимчив к изменениям уровня метаболитов фосфолипидов, что может привести к нейродегенеративным нарушениям. Два класса метаболитов фосфолипидов, которые можно изучать с помощью 31P MRS, представляют собой фосфомоноэфиры (ФМЭ) и фосфодиэстеразу (ФДЭ). ФМЭ являются важными строительными блоками для синтеза клеточной/нейрональной мембраны, тогда как ФДЭ являются метаболитами в результате распада клеточной/нейрональной фосфолипидной мембраны. Таким образом, более высокое отношение PME к PDE может отражать улучшение здоровья мозга, ведущее к нейрогенезу, с противоположным предположением о нейродегенерации. Таким образом, 31P MRS открыл окно для неинвазивного измерения различных нейрохимических метаболитов, что может предоставить подробную информацию о важных высокоэнергетических метаболитах фосфатов, а также метаболитах фосфолипидов в режиме реального времени. МРТ-сканер 7T со сверхвысоким магнитным полем, который в настоящее время становится все более доступным во всем мире и обеспечивает быстрое и точное измерение BEM, может обеспечить комплексный подход для помощи в диагностике нейродегенеративного процесса от когнитивно нормальных взрослых до MCI и AD, а также для мониторинга лечения. реакции на новые препараты.

Во-вторых, нарушение режима сна может повлиять на энергетический метаболизм мозга, изменив соотношение энергии мозга и метаболитов фосфолипидов, что приведет к нарушению когнитивных функций мозга. Старение является значительным модификатором качества сна и может повлиять на медленноволновой сон (SWS) без БДГ, который способствует выведению токсического материала, такого как амилоидный белок. Стабильный сон способствует восстановлению нейробиологических и нейрофизиологических реакций на энергетические потребности, влияя на изменения концентрации энергии мозга и метаболизма фосфолипидов. В настоящее время отсутствуют данные о взаимосвязи между сном, потребностью мозга в энергии и его влиянием на производительность когнитивных областей со здоровым старением, MCI и AD.

В-третьих, БЭМ регулируется специфическими генами, которые поддерживают постоянную потребность в энергии для электрической активности мозга. Следовательно, в этом исследовании мы заинтересованы в изучении влияния двух генов APOE ε4 и ABCA7 на энергию мозга и метаболиты фосфолипидов в трех группах. Важно понимать эту связь, поскольку гены регулируют синтез соответствующих белков/ферментов, таких как транспортный белок ABCA7, для метаболизма глюкозы, что приводит к выработке энергии.

Наконец, на основе «гипотезы улучшения сна в первую очередь» участникам с нарушениями сна и параметрами обструкции верхних дыхательных путей будет предложено стоматологическое вмешательство (MyTAP; терапия срединной тракционной ротовой аппаратурой (ОА)). Было показано, что терапевтический ответ на ослабление обструкции верхних дыхательных путей во сне с помощью постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP) также улучшает когнитивные функции у пациентов с БА и ОАС. В большинстве случаев обструкция верхних дыхательных путей также может быть оперативно устранена с помощью простого подогнанного, клинически проверенного, одобренного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) устройства с тракционной средней линией для восстановления качества сна и, возможно, улучшения когнитивных функций и «нормализации» BEM. В настоящее время нет сообщений об эффективности терапии пероральными приспособлениями для улучшения дневной сонливости, объективных показателей сна и когнитивных функций у пациентов с MCI или AD. MyTAP похож на другие оральные приспособления с тракционной конструкцией средней линии, которые использовались в клинической практике более 20 лет без каких-либо серьезных побочных эффектов при лечении пациентов с первичным храпом и тяжелым апноэ во сне. Оральный прибор MyTAP будет использоваться в соответствии с его показаниями к применению. и одобренная FDA маркировка. Безопасность и эффективность ротового аппарата с тракцией по средней линии уже опубликованы. В соответствии с маркировкой FDA, семейство внутриротовых устройств MyTAP® OA предназначено для лечения ночного храпа и обструктивного апноэ во сне от легкой до умеренной степени у пациентов в возрасте 18 лет и старше.

Исследование будет завершено в два этапа. На этапе 1 подходящие участники пройдут набор нейрокогнитивных тестов, сбор генетических образцов, оценку сна и сканирование MRS. Если участник заинтересован в стоматологическом вмешательстве, он перейдет к Фазе-2. На втором этапе исследования испытуемые завершат стоматологическое вмешательство в течение трех месяцев, после чего будут проведены нейрокогнитивные тесты и оценка сна.