VP 5: Spánková medicína a chronobiologie Kopřivová J, Bendová Z, Bušková J, Červená K, Dudysová D, Fárková E, Janečková D, Krpešová J, Lišková M, Miletínová E, Moravcová S, Pačesová D, Saifutdinová E, Škrabalová J, Šmotek M, Veldová K, Weissová K Klecany 29.6.2017
Obsah 1 Chronobiologie 1.1 Klinicky zaměřený výzkum 1.1.1 Metodiky testování cirkadiánního systému 1.1.2 Chronoterapeutické intervence 1.2 Chronobiologický výzkum v neklinické populaci 2 Spánek 2.1 Klinicky zaměřený výzkum 2.1.1 Insomnie 2.1.2 Hypersomnie 2.1.3 Parasomnie 2.1.4 Spánková apnoe 2.1.5 Neuropsychiatrická onemocnění 2.2 Experimentální výzkum na zdravých dobrovolnících
1 CHRONOBIOLOGIE
Chronobiologie klinicky zaměřený výzkum Zavést metodiky a vytvořit systém pro rutinní laboratorní testování cirkadiánního systému pacientů s neuropsychiatrickými a spánkovými onemocněními zavedení individualizované chronoterapie, vedoucí ke zlepšení příznaků nemocí a k urychlení léčby pacientů Chronobiologický výzkum v neklinické populaci experimentální výzkum populační studie dotazníková (bude navazovat aktigrafická) aplikační potenciál (např. spolupráce s vrcholovými sportovci) Témata: chronotypy, vliv světla, interakce indukované vnitřní imunity a cirkadiánního systému, cirkadiánní systém u drogově závislých
1 Chronobiologie 1.1 Klinicky zaměřený výzkum 1.1.1 Metodiky testování cirkadiánního systému
Metodiky testování cirkadiánního systému stanovení rytmu melatoninu (kortizolu) z krve a ze slin metodou RIA a ELISA stanovení rytmu exprese hodinových genů z krve a jiných tkání metodou RT-PCR testování exprese hodinových genů v kultivovaných lymfoblastech či fibroblastech pacientů, u kterých je nežádoucí/nemožný opakovaný odběr vzorků během 24 hodin analýza cirkadiánních parametrů aktigrafických záznamů (spolupráce s VP3)
Využití metodik v diagnostice cirkadiánního systému pacientů Rytmus melatoninu: pacienti po částečném odstranění pineální cysty (MUDr. Májovský, Ústřední vojenská nemocnice) pacienti s poruchou chování vázaná na REM spánek (RBD) spolupráce s prof. Šonkou, VFN 1. LF UK dle úspěšnosti v grantových soutěžích u hypersomnií Rytmus exprese hodinových genů z krve: pacienti s poruchou chování vázanou na REM spánek (RBD) spolupráce s prof. Šonkou, VFN 1. LF UK dle úspěšnosti v grantových soutěžích u hypersomnií
Porucha chování vázaná na REM spánek (RBD) Opakované epizody vokalizací a/nebo komplexního chování s pohybem vázaným na spánek Představuje vysoké riziko neurodegenerace (rozvoj Parkinsonovy nemoci, demence s Lewyho tělísky nebo multisystémovou atrofií za 10 let ve 40-60%, v delší perspektivě až v 65-80% případů) Melatonin v léčbě 2. volba (hladiny nejsou známy) Antidepresiva mohou vyvolat/urychlit nástup RBD Škrabalová, Bušková et al.
Porucha chování vázaná na REM spánek (RBD) A/ Cirkadiánní profil sekrece melatoninu u RBD pacientů (n=9) v porovnání s kontrolami (n=7) B/ Akrofáze melatoninu u kontrolní skupiny (ve 2.05 h) a RBD pacientů (ve 4.45 h) Škrabalová, Bušková et al.
Porucha chování vázaná na REM spánek (RBD) Změny v expresi hodinových genů u pacientů s RBD v porovnání s kontrolami A) hper1, B) hper2, C ) hper3, D) hbmal1, E) hnr1d1 - Denní profily exprese hodinových genů u pacientů s RBD a zdravých kontrol se lišily s výjimkou hper1. U hper2, hbmal1 and hnr1d1 nebyla nalezena rytmicita, u hper3 byla u pacientů výrazně snížená amplituda. Škrabalová, Bušková et al.
Využití metodik v diagnostice cirkadiánního systému pacientů Rytmus melatoninu: pacienti po částečném odstranění pineální cysty (MUDr. Májovský, Ústřední vojenská nemocnice) pacienti s poruchou chování vázaná na REM spánek (RBD) spolupráce s prof. Šonkou, VFN 1. LF UK dle úspěšnosti v grantových soutěžích u hypersomnií Rytmus exprese hodinových genů z krve: pacienti s poruchou chování vázanou na REM spánek (RBD) spolupráce s prof. Šonkou, VFN 1. LF UK dle úspěšnosti v grantových soutěžích u hypersomnií Rytmus exprese hodinových genů v kultivovaných lymfoblastech či fibroblastech pacientů Mgr. Weissová (University of McGill, Kanada) lymfoblasty podaný GA UK fibroblasty Aktigrafie: somnambulismus, insomnie a další
Rytmus exprese hodinových genů v kultivovaných lymfoblastech či fibroblastech pacientů 21 lymfoblastoidních buněčných kultur (imortalizované periferní mononukleární krevní buňky (PMBCs) pomocí EB viru) 8 lithium responzivní bipolární pacienti 6 lithium neresponzivní bipolární pacienti 7 zdravých kontrol Charakterizace rytmické exprese hodinových genů (Bmal1, Per1-3, Nr1D1,DBP)- v 52h profilu (qpcr) Synchronizace buněk pomocí sérového šoku Odběr buněk po 4h po dobu 52h CT8 CT12 CT16 CT20 CT24 CT28 CT32 CT36 CT40 CT44 CT48 CT52 0h= s. sh. 4h 8h 12h 16h 20h 24h 28h 32h 36h 40h 44h 48h 52h Weissová et al.
% of max value Závěr Fibroblasty Lymfoblasty 100 Fibroblasts: Per1 Per2 Per3 Bmal1 DBP Nr1D1 50 0 CT8 CT12 CT16 CT20 CT24 CT28 CT32 CT36 CT40 CT44 CT48 CT52 time Lymfoblasty se ukázaly jako obtížně synchronizovatelné buňky ve srovnání s buněčnou kulturou fibroblastů Podobný projekt bylo vhodnější realizovat na kulturách fibroblastů pomocí qpcr nebo s využitím lumicycleru Weissová et al.
1 Chronobiologie 1.1 Klinicky zaměřený výzkum 1.1.2 Chronoterapeutické intervence
Testování vlivu psychofarmak na cirkadiánní systém Testování vlivu klinicky schválených i potenciálních psychofarmak na cirkadiánní systém (zda na něj působí, zda jejich účinek závidí na denní době podání) Využití LumiCycle (J. Škrabalová): - in vitro, měřením cirkadiánní fáze, periody a amplitudy pomocí detekce luminiscence reportérového genu lumicyclerem. - Dokončena přípravná fáze zavedení metodiky transfekce imortalizovaných buněk genovým konstruktem vytvořeným z promotoru hodinového genu Per s konjugovaným genem pro enzym luciferázu. - V přítomnosti substrátu luciferinu dochází k emisi světla, které je zachycené lumicyclerem. Intenzita světla je přímo úměrná aktivitě promotoru, který je spínán stejným mechanismem jako vlastní hodinový gen Per buňky.
LumiCycle v NUDZ
Testování vlivu světla na cirkadiánní systém Pilotní testování účinku světla velmi nízké intenzity a krátké vlnové délky na hladinu melatoninu potenciální terapeutický nástroj (u většiny subjektů došlo k poklesu melatoninu)
1 Chronobiologie 1.2 Chronobiologický výzkum v neklinické populaci
Chronotypy Chronotypy jednovaječných dvojčat a jejich matek (V. Spišská diplomová práce, spolupráce s PřF UK): Rozdílný vývoj chronotypu u jednovaječných dvojčat žijících ve stejném prostředí Testování fyzické a kognitivní výkonnosti vyhraněných chronotypů (K. Červená, spolupráce s PřF UK): měření časně ráno a pozdě večer, v zimě i v létě Vliv chronotypu na pracovní paměť (K. Baranyaiová, GA UK může chronotyp a čas testování klinicky významně ovlivnit výsledky psychologického testování?) Chronotypy v populaci - souvislosti s dalšími proměnnými (sociální jet lag, světelné podmínky), stabilita dotazníkového určení chronotypu v různých ročních dobách aj. dotazníky a příští rok ve spolupráci s Mindpax s.r.o. také aktigrafy (zdroj velkého množství dat a zdroj probandů pro další studie)
Vliv světla na cirkadiánní systém - field study na Svalbardu Schopnost adaptace cirkadiánního systému člověka na podmínky konstantního světla (polární den) na Svalbardu Analýza funkčního stavu cirkadiánního systému pomocí: Aktigrafů (behaviorální marker) Melatonin (hormonální marker) Stanovení exprese hodinových genů (molekulární marker)
Mimo medicínu: Subjektivní a objektivní charakteristiky vigility po expozici světlu různé vlnové délky Vliv umělého světla (zejména modré složky) na bdělost/vigilitu Sběř elektrofyziologických (resting state EEG, ERP P300, spektrální analýza, sloreta), neuropsychologických (PVT) a dotaz. dat
2 SPÁNEK
Spánek klinicky zaměřený výzkum Propojení s chronobiologií (v ČR unikátní) Propojení neurologické a psychiatrické odbornosti Využití QEEG, v příštím roce též fmri, high density EEG experimentální výzkum u zdravých dobrovolníků Vliv čichových stimulů na afektivní ladění snů (GA ČR spolupráce s VP3, L. Martinec-Nováková) Spánek a paměť
2 Spánek 2.1 Klinicky zaměřený výzkum
Přehled vědeckých a klinických aktivit Odd. spánkové medicíny Výzkumné aktivity Vliv čichových stimulů na afektivní ladění snů (GA ČR; spolupráce s dr. Martinec Novákovou) Snížená vřeténková aktivita v NREM spánku jako endofenotyp schizofrenie (v rámci studie ESO) Elektrofyziologické koreláty spánku a bdění u obsedantněkompulzivní poruchy Spánek a paměť Výzkumné aktivity Profil melatoninu u pacientů po odstranění pineální cysty (ÚVN) Spolupráce s doc. Bendovou Klinika Diagnostika pacientů s posunutou fází spánku V plánu spuštění ambulantní chronoterapie Výzkumné aktivity Vysokofrekvenční EKG u těžkých apneiků (vyšetřeno 5 pacientů) Spolupráce českými i s evropskými centry; Členství v ESADA databázi (aktuálně zařazeno 32 pacientů) Klinika Komplexní diagnostika a dlouhodobá léčba spánkové apnoe pomocí CPAP Další studie aktuálně probíhající V rámci oddělení Chronobiologie a cirkadiánní rytmy Oddělení spánkové medicíny Spánková apnoe Insomnie Parasomnie Hypersomnie Výzkumné aktivity Denní spavost u insomniků, příčiny odlišné percepce denních symptomů u pacientů s insomnií (zařazeno 80 pacientů) Klinika Celkově vyšetřeno asi 300 pacientů Ambulantní péče, KBT-I V indikovaných případech vpsg; t.č. vyšetřeno 270 pacientů Výzkumné aktivity Diferenciální diagnostika hypersomnií s využitím biomarkerů Spolupráce s evropskými centry; Členství v EU_NN databázi Klinika Komplexně vyšetřeno asi 40 pacientů (včetně vpsg, MSLT) Dlouhodobá ambulantní péče Výzkumné aktivity Patofyziologie NREM parasomnií, s využitím HD EEG/fMR a biochemických metod Profil melatoninu u pacientů s RBD Validizace dotazníků RBD RBD v psychiatrické populaci (zatím vyšetřeno 38 pacientů) Klinika Komplexně vyšetřeno 38 NREM a 10 REM parasomniků Dlouhodobá ambulantní péče
Insomnie Výzkumné aktivity Denní spavost u insomniků, příčiny odlišné percepce denních symptomů u pacientů s insomnií (zařazeno 80 pacientů) Spánková mispercepce u chronické insomnie (databáze více než 200 pacientů s chronickou insomnií, probíhá analýza polysomnografických a dotazníkových dat) Efektivita KBT u insomnie (retrospektivní studie a prospektivní sledování pomocí aktigrafů a polysomnografie) Klinika Celkově vyšetřeno asi 300 pacientů Ambulantní péče, KBT-I V indikovaných případech vpsg; t.č. vyšetřeno 270 pacientů
Hypersomnie Výzkumné aktivity Diferenciální diagnostika hypersomnií s využitím biomarkerů Spolupráce s evropskými centry; Členství v EU_NN databázi Klinika Komplexně vyšetřeno asi 40 pacientů (včetně vpsg, MSLT) Dlouhodobá ambulantní péče
Parasomnie Výzkumné aktivity Realizované: Spánková obrna dvě dotazníkové studie (výskyt a prediktivní faktory spánkové obrny, strategie používané k předcházení a přerušení epizod spánkové obrny) Porucha chování vázaná na REM spánek (RBD) - profil melatoninu a exprese hodinových genů Somnambulismus aktigrafická studie Množství aktivity během spánku není vyšší než u zdravé populace Míra únavy a ospalosti první dvě hodiny po probuzení se neliší od hodnot u zdravé populace Probíhající: Noční můry - vliv KBT programu zaměřeného na úzkostné poruchy na frekvenci a distres z nočních můr Patofyziologie NREM parasomnií, s využitím high density EEG/fMRI a biochemických metod RBD v psychiatrické populaci (zatím vyšetřeno 38 pacientů) Klinika Komplexně vyšetřeno 38 NREM a 10 REM parasomniků Dlouhodobá ambulantní péče
Spánková apnoe Výzkumné aktivity ultravysokofrekvenční EKG u těžkých apneiků (vyšetřeno 5 pacientů) spolupráce s prof. Jurákem (MEDISIG ÚPT AV ČR, Brno) a Ing. Leinveberem (BME FNUSA-ICRC, Brno) Spolupráce českými i s evropskými centry; Členství v ESADA databázi (aktuálně zařazeno 32 pacientů) Klinika
Polysomnografie u neuropsychiatrických poruch Snížená vřeténková aktivita v NREM spánku jako endofenotyp schizofrenie (v rámci studie ESO) pacienti a jejich sourozenci Elektrofyziologické koreláty spánku a bdění u pacientů s obsedantně-kompulzivní poruchou Pacienti s RBD užívající SSRIs
2 Spánek 2.2 Experimentální výzkum na zdravých dobrovolnících
Vliv čichových stimulů na afektivní ladění snů Podpořeno GA ČR (L. Martinec-Nováková) Probíhá sběr dat
Spánková vřeténka a atrofie talamu Podpořeno GA UK Ve spolupráci s AD centrem (A. Bartoš, D. Greguš) Metody: polysomnografie, MRI, test párového asociačního učení (CZ PAL) Výsledky projektu: sběr dat u starších osob (n=20) Plán pro tento a příští rok: sběr dat (párované mladší kontroly), analýzy dat, 1. publikace
Konsolidace emoční paměti Cíl: validizace paměťového testu pro další experimenty Metody: test emoční paměti (stimuly z IAPS) Bc. práce Evy Šragové (Psychologie UPOL), podpořeno grantem FF UPOL, konzultant Daniela D. Výsledky: sběr dat Plán na roky 2016 a 2017 Finalizace sběru dat, analýzy dat, publikace
Spánek a učení se od druhých Cíl: Zjistit, zda je učení ovlivněné sociálním kontextem závislé na spánku Zahraniční stáž D. Dudysové (3 měsíce, Tuebingen) Financováno DAAD, Fond mobility UK Výsledky 2016: pilotní studie (n=20), analýzy dat
Akustická stimulace paměti během spánku Cíl: zavedení metody v NUDZ pro další experimenty Metoda: online detekce pomalých oscilací a jejich stimulace Výsledky: pilotní ověřování metody offline i online Plány na 2016 a 2017 Pilotní ověřování metody na zdravých dobrovolnících Plánovány 2 experimenty na klinické populaci: insomnie, mírná kognitivní porucha Ngo et al., 2013
Psilocybin a neuroplasticita během spánku Cíl: Zjistit, zda neuroplastické změny indukované psilocybinem mají vliv na pomalovlnnou aktivitu a konsolidaci paměti během spánku Metody: CZPAL, polysomnografie, EEG Spolupráce s výzkumnou skupinou translační neurofyziologie (T. Páleníček) Plány na 2016 a 2017: sběr dat, analýzy dat
Konsolidace a abstrakce navigační paměti během spánku Cíl: Zjistit, zda se pomalé oscilace podílí na konsolidaci jednotlivých aspektů epizodické navigační paměti a zda dochází k abstrakci kognitivních map Metody: test navigační paměti, polysomnografie Spolupráce s výzkumnou skupinou neurobiologie spánku, paměti a kognice (E. Kelemen) Plány na 2016 a 2017: pilotní ověřování paměťového testu, sběr dat (spánek během zdřímnutí)
Poděkování a týmu laborantů