Výzkum poruch spánku se soustředí na revoluční technologie i střevní mikrobiom
Vědecký výzkum probíhající na 1. LF UK v Praze i v rámci meziresortní spolupráce s jinými pracovišti je základem pro další pokrok v diagnostice a léčbě řady chorob. Potvrzují to i práce, na nichž se podílí Neurologická klinika, které se kromě výzkumu poruch spánku soustřeďují i na problematiku demencí a dalších onemocnění s poruchami spánku spojených. Vedle analýzy řeči, která se ukazuje být novým senzitivním biomarkerem umožňujícím včasný záchyt neurodegenerativních onemocnění, je středem zájmu vědců i vztah spánkových poruch a mikrobiomu.
Spánek jako jedna ze základních fyziologických potřeb člověka má zásadní význam pro mozek. Důležité je jeho trvání (optimálně 7–9 hodin), kvalita (nepřerušovaný průběh) a přiměřená doba (noc). Jak uvedl prof. MUDr. Karel Šonka, DrSc., z Neurologické kliniky 1. LF UK a VFN Praha, k poruchám spánku patří kromě v současné době nejčastější nespavosti i poruchy dýchání související se spánkem, hypersomnie, poruchy cirkadiánního rytmu, parasomnie, poruchy pohybu související se spánkem, ale i poruchy spánku ve vztahu s jinými chorobami. Důležitou roli zde hraje dodržování správné spánkové hygieny. „V zimním období a zejména v době Vánoc, kdy volným dnům s individuálně výjimečným programem často předchází hektické období provázené i výjimečnými emocemi, je potřeba dbát na zachování pravidelného režimu spánku a bdění. Důležité je přiměřeně jíst, pít, pohybovat se, exponovat se dennímu světlu v exteriéru a snažit se navodit a udržovat radostné duševní rozpoložení sobě i všem v okolí,“ doporučil prof. Šonka.
Jak vysvětluje, znalost normální a patologické fyziologie spánku a bdění a jednotlivých nemocí umožňuje tyto poruchy nejen včas diagnostikovat, ale také je léčit, zároveň dává možnost pochopit, jak mozek funguje i v souvislosti s jiným onemocněním. Na 1. LF UK v Praze se spánku a jeho poruchám věnují medici ve všech ročnících i v rámci nepovinných předmětů, jedná se také o časté téma postgraduálních prací studentů a problematika je obsahem dlouhodobého výzkumu, na němž Neurologická klinika spolupracuje v českém i celosvětovém kontextu. Jen za rok 2023 se zde poruchy spánku staly tématem 15 původních vědeckých publikací. Lékaři spolupracovali na šesti mezinárodních vědeckých multicentrických studiích, z toho dvě byly vedeny českými experty. Zájem vědců byl v tomto roce mimo jiné zaměřen i na téma poruchy chování v REM spánku a Parkinsonovy nemoci.
Objektivní analýza řeči přináší zlom v diagnostice
Poruchou chování v REM spánku (iRBD) a detekcí rizika rozvoje Parkinsonovy nemoci (PN) pomocí objektivní analýzy řeči se zabývají vědci z Neurologické kliniky 1. LF UK a VFN spolu s výzkumnou skupinou doc. Ing. Jana Rusze z Fakulty elektrotechnické ČVUT. Tento projekt byl podpořen grantem Agentury pro zdravotnický výzkum a jeho hlavním cílem je zjistit, jak lze v případě této nemoci nahradit nákladnou a kapacitně omezenou diagnostiku ve spánkové laboratoři a jak tuto nemoc efektivně vyhledávat. „Řeč patří k nejkomplexnějším motorickým dovednostem. Proto chceme za využití moderních technik a umělé inteligence z naší řeči získat zajímavé informace ve vztahu k neurodegenerativním onemocněním,“ vysvětluje doc. Rusz.
Porucha chování v REM spánku u lidí nad 50 let totiž představuje vysoké riziko onemocnění Parkinsonovou chorobou a jinými typy parkinsonismu, jako je například demence s Lewyho tělísky. „Již v loňském roce jsme představili metodu zjištění detekce brzké Parkinsonovy nemoci z analýzy hlasu při řeči a následně z mimiky,“ připomíná s tím, že letos se jeho týmu podařilo metodu rozšířit a obohatit ji o automatizovanou lingvistickou analýzu krátké spontánní řeči. „Ta funguje na principu přepisu zvukových nahrávek řeči do psaného textu a následně pomocí moderních metod umělé inteligence analyzuje struktury vět, slov a frází tak, aby bylo možné porozumět kontextu a významu. V budoucnu by se pak mohla spontánní řeč analyzovat přímo během hovorů v chytrých telefonech, což by ještě zlepšilo přesnost,“ věří doc. Rusz.
První mezinárodní studie zaměřená na řečové biomarkery u prodromální brzké PN, na níž čeští vědci spolupracovali, začala v roce 2002. Zapojeno do ní bylo 450 pacientů s brzkou PN, poruchou chování v REM spánku a kontrol a probíhala v pěti jazycích (čeština, angličtina, němčina, francouzština, italština). Výsledky potvrdily, že porucha řeči (zpomalení, zhoršená artikulace atd.) se odehrávají již v preklinických stadiích onemocnění. Zároveň se ukázalo, že již po 12 měsících se porucha řeči u PN i iRBD signifikantně zhoršila, zatímco u kontrol zůstala řeč stejná. Podle doc. Rusze je tento poznatek potvrzením, že řeč je potenciálním progresivním markerem neurodegenerativního onemocnění. Práce, která se zaměřila na kombinaci řeči a faciálních biomarkerů, ukázala více než 90procentní přesnost detekce PN už v době diagnózy.
Druhá velká multicentrická studie byla zahájena v roce 2017 a probíhala opět v pěti jazycích (n = 180 s poruchou chování v REM spánku). Zaměřila se na tzv. lingvistickou analýzu jazyka, kdy je u řeči sledována nejen motorika, ale i kognice, které predikují rozvoj PN. U čtvrtiny ze 156 pacientů, u nichž byla analýza dokončena, se do pěti let rozvinul parkinsonismus, přičemž PN (postihující primárně motoriku) se objevila u 16 osob, PN spolu s kognitivní poruchou u devíti a demence s Lewyho tělísky (demence převládá nad PN) u 15 sledovaných. „Při pohledu na schopnost motoriky řeči predikovat pět let nazpět toto onemocnění jsme zjistili, že pomalejší motorika řeči je spojena s konverzí do parkinsonismu s rizikem HR = 2, tedy pacienti, kteří měli před pěti lety zpomalené tempo řeči, měli dvakrát vyšší riziko, že se u nich rozvine Parkinsonova nemoc. V případě abnormální lingvistiky řeči se konverze do demence s Lewyho tělísky pojí s rizikem HR = 109, tedy ti, kteří měli před pěti lety abnormální lingvistiku řeči, měli riziko rozvoje demence 109× vyšší. To je neuvěřitelný poznatek pro predikci vývoje této poruchy,“ zdůraznil doc. Rusz.
Jak vysvětlil, jedním z hlavních důvodů, proč v současné době ještě nemáme neuroprotektivní léčbu, je, že nedokážeme PN zachytit dostatečně včas. Bez biomarkerů nelze změřit účinnost experimentální léčby na zpomalení progrese PN ani identifikovat osoby v riziku rozvoje tohoto onemocnění. Neexistuje téměř žádný způsob, jak v brzkém stadiu nemoci rozlišit dvě onemocnění s velmi podobnými klinickými symptomy, kterými je např. Parkinsonova nemoc a demence s Lewyho tělísky. „Výsledky naší studie mohou pomoci urychlit vývoj nových léků a zdokonalit současné léčebné postupy. Dobrá úroveň zdravotnického výzkumu a nové revoluční metody rozvinuté v ČR zvyšují šanci, že se pacienti dostanou k novým lékům již v rámci klinických studií,“ je přesvědčen doc. Rusz.
Díky projektu, na kterém tým doc. Rusze pracuje již sedm let spolu s italskými, francouzskými, rakouskými, německými, americkými a kanadskými kolegy, vědci zjistili, že pomocí analýzy jazyka a řeči jsou schopni predikovat rozvoj Parkinsonovy nemoci již tři roky před klinickou diagnózou. Porucha jazykové struktury řeči úzce souvisí s kognicí, zásadním nálezem tak bylo, že jazyková analýza je schopna predikovat, zda se u pacientů rozvine Parkinsonova nemoc s demencí či bez ní. To hraje důležitou roli při prognóze onemocnění, ale také při správném výběru pacientů do klinických studií zaměřených na vývoj neuroprotektivní léčby. Metoda byla přesná už na bázi krátkého monologu kratšího než dvě minuty. Článek, který ze spolupráce vznikl, byl přijat k publikaci v jednom z nejprestižnějších neurologických časopisů Annals of Neurology.
Střevní mikrobiom a spánek
Dalším faktorem, který může mít souvislost s některými poruchami spánku, je složení střevní mikrobiální flóry, tzv. mikrobiomu. Ten byl zatím u spánkových poruch studován jen velmi málo, nejvíce je zatím prozkoumán vztah mikrobiomu a spánkové deprivace, nespavosti a obstrukční spánkové apnoe. Je potvrzeno, že střevní mikrobiom má vliv na mozkové funkce, a tedy i na regulaci spánku a bdění. Zároveň existuje regulace opačná, kdy dochází ke změnám mikrobiálního složení střevního mikrobiomu v závislosti na cirkadiánních rytmech. Střevní mikrobiom tedy spánek reguluje a zároveň je spánkem ovlivňován. Pro regulaci spánku a bdění střevními mikroby je velmi důležitá produkce různých mikrobiálních metabolitů, a to zejména střevních neurotransmiterů a mastných kyselin s krátkým řetězcem. Vědci věří, že odhalení efektu konkrétních mikrobiálních metabolitů na regulaci spánku by mohlo pomoci v léčbě spánkových poruch.
Mikrobiálních genů je v lidském organismu 100–150× více než genů lidských. Mikrobiom je mezi jedinci značně variabilní, nicméně mikrobiom dvou Čechů si je podobnější než mikrobiom příslušníků jiné země. Pro lidský organismus je střevní mikrobiom velmi prospěšný, podílí se na řadě různých dějů, jako je trávení, syntéza vitaminů (K a B), ochrana proti patogenním mikroorganismům a ovlivnění imunitního systému včetně imunitních reakcí.
„Mluvíme‑li o dysbióze, tedy o mikrobiální nerovnováze, znamená to, že daný jedinec má nízkou diverzitu různých druhů mikroorganismů a vyšší podíl bakterií, které se za určitých podmínek mohou stát patogenními. Při dysbióze dochází ke změně produkce důležitých mediátorů biologických reakcí, dysbióza může být příčinou nebo i důsledkem řady onemocnění, jako je diabetes, obezita, onkologické onemocnění, střevní záněty, ale i onemocnění mozku a poruchy spánku,“ říká Mgr. Janet Ježková z Mikrobiologického ústavu AV ČR, která je zároveň postgraduální studentkou 1. LF UK a vztahem mezi změnami mikrobiomu a nemocemi s nadměrnou denní spavostí, tzv. centrálními hypersomniemi, se v rámci spolupráce MÚ AV ČR s Neurologickou klinikou 1. LF UK a VFN věnuje.
„Podařilo se nám zjistit, že pacienti trpící centrální hypersomnií mají odlišné zastoupení střevních bakterií oproti zdravým kontrolám,“ říká Mgr. Ježková. Tento rozdíl je způsoben odlišnými hodnotami BMI, věkem, pohlavím a jídelníčkem studovaných skupin. Výsledky studie byly nedávno publikovány v prestižním mezinárodním mezioborovém spánkovém časopise Sleep Medicine.
Jak Mgr. Ježková připomíná, mikrobiom je ovlivňován řadou faktorů – nemocemi, dietou, léky, ale i místem bydliště nebo stresem a genetickou predispozicí. Ovlivnit jej lze především změnou životního stylu, zejména zdravou stravou obsahující fermentované potraviny, ovoce, zeleninu, potraviny bez průmyslové úpravy a upřednostňováním domácí stravy. Neméně důležitý je také kvalitní a dlouhý spánek. Ten podporuje zdravou mikrobiotu a zpětně, zdravá mikrobiota je základem zdravého spánku. Posílit střevní mikrobiotu lze i užíváním probiotik, prebiotik, synbiotik, postbiotik nebo fekální mikrobiomovou transplantací (FMT). Studium poruch spánku po podání FMT je však teprve v začátcích.
Ne všechny moderní technologie jsou pro každého vhodné
S rostoucím výskytem potíží se spánkem roste i zájem o jeho sledování. Obdobně jako v kardiologii začínají mít i v neurologii své místo moderní technologie, například chytré hodinky, které délku i kvalitu spánku monitorují. „V ambulanci se občas na výstupy z chytrých zařízení podíváme. Zpracování a grafické výstupy jednotlivých zařízení se liší, některé jsou více spolehlivé, některé méně. Úzkostným pacientům tato zařízení ale nedoporučujeme, protože neustálé sledování informací o spánku jejich problémy zhoršuje,“ vysvětluje prof. Šonka a připouští, že je možné, že v budoucnu miniaturizovaná registrační zařízení klasickou polysomnografii prováděnou ve spánkové laboratoři nahradí a že jednou výsledky z chytrých přenosných zařízení budou dostatečně správné ve všech individuálních případech. Lékaři však prozatím spoléhají na podrobné dotazování nemocného a jeho okolí a ve vybraných případech indikují speciální vyšetření na pracovištích zabývajících se spánkem nebo ve spánkových laboratořích. Jedině tak mohou zatím zaznamenat všechny parametry důležité pro identifikaci změn ve spánku a spánkových poruch.
Spolupráce vědců z různých pracovišť a odvětví spolu s využitím moderních technologií pacienty přibližuje rychlejší diagnostice a kvalitnější léčbě. V budoucnu budou nepochybně s vyhledáváním mnoha nemocí pomáhat i další záznamová a analyzační zařízení cílená na biologické funkce. Umělá inteligence některé postupy zjednoduší a zlepší dostupnost diagnózy určitých chorob. Prozatím se ale diagnostika poruch spánku zcela jistě neobejde bez informací od pacientů a práce zkušených lékařů.