Opgehoopte slaperigheid, niet slaapgebrek, verergert aanvallen: nieuwe ontdekking verandert aanpak van epilepsiebehandeling

Een studie gepubliceerd in Nature Communications verandert fundamenteel ons begrip van de relatie tussen slaap en epilepsie. Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Amita Sehgal van de Universiteit van Pennsylvania toonde aan dat verhoogde slaapdruk (slaperigheid), in plaats van slaapvermindering zelf, de aanvalsactiviteit verhoogt bij organismen met een verhoogde neiging tot epilepsie.

Context: Waarom is dit belangrijk?

Epileptische aanvallen nemen vaak toe bij slaapgebrek. Dit is zowel in de klinische praktijk als in de wetenschappelijke literatuur bekend. De reden hiervoor is echter onduidelijk gebleven. Algemeen werd aangenomen dat dit te wijten was aan een kortere slaaptijd, waardoor de balans tussen excitatie en inhibitie in de hersenen verstoord raakte. Maar deze studie verschuift de focus van slaapduur naar 'slaapdrift' – de fysiologische behoefte aan slaap.

Hoe werd het onderzoek uitgevoerd?

De wetenschappers gebruikten een fruitvliegmodel (Drosophila melanogaster) voor epilepsie met een parabss1-mutatie die verhoogde aanvalsactiviteit veroorzaakt. Dit is een van de meest bestudeerde en reproduceerbare modellen voor het bestuderen van epilepsie.

Benadering:

• Onderzoekers hebben op verschillende manieren slaapbeperking veroorzaakt: via cafeïne, vasten, thermogenetische activering van neuronen en genetische mutaties die de activiteit verhogen.
• Tegelijkertijd maakten ze gebruik van een uiterst nauwkeurig videosysteem om de aanvallen in realtime vast te leggen.
• Er werd een vergelijking gemaakt van de mate van aanvallen en de mate van fysiologische ‘slaapdrift’ (hoeveel het lichaam slaap nodig heeft).

Belangrijkste bevinding:
De aanvalsactiviteit nam alleen toe wanneer de slaapdrift toenam. Wanneer de slaap werd verminderd zonder de slaperigheid te verhogen (zoals bij sommige genetisch gemodificeerde vliegen), namen de aanvallen niet toe.

Wat is slaapdrift en welke invloed heeft het op aanvallen?

Slaapdrift is een biologische druk die zich in het lichaam opbouwt sinds de laatste keer dat we geslapen hebben. Hoe langer we wakker blijven, hoe sterker de slaapdrift wordt.

Volgens de hypothese van de auteurs, wanneer de slaapdrift een bepaalde drempel bereikt:

• gespecialiseerde neuronen in de hersenen die betrokken zijn bij de slaapregulatie worden geactiveerd;
• Deze neuronen verhogen de algehele prikkelbaarheid van neurale netwerken, inclusief die welke betrokken zijn bij het ontstaan van aanvallen;
• Hierdoor ontstaat er een verhoogd risico op epileptische aanvallen.

Nieuwe rol voor serotonine en de 5-HT1A-receptor

De auteurs ontdekten dat een van de belangrijkste spelers in de vorming van slaapdrift de serotoninereceptor 5-HT1A is. De expressie ervan in slaapregulerende centra is cruciaal voor het beheersen van de mate van slaperigheid.

Wat ze deden:

• Genetische bewerking werd gebruikt om de expressie van de 5-HT1A-receptor te verminderen.
• Er werd vastgesteld dat dit de slaapdrang en de aanvalsactiviteit verminderde, zelfs na slaapbeperking.
• Bovendien testten ze buspiron, een door de FDA goedgekeurd medicijn dat een gedeeltelijke 5-HT1A-agonist is, en zagen een anticonvulsief effect na slaapgebrek.

Medische betekenis van de ontdekking

1. Paradigmaverschuiving:
   Vroeger dacht men dat het risico op epileptische aanvallen verband hield met de hoeveelheid slaap. Nu blijkt dat de kwaliteit van het waken en de mate van slaperigheid een belangrijke rol spelen.

2. Nieuwe therapeutische mogelijkheid:
   Als de resultaten bij zoogdieren worden bevestigd, is het wellicht mogelijk om medicijnen te ontwikkelen die de slaapdrift verminderen of de effecten ervan blokkeren, en zo epileptische aanvallen voorkomen.

3. Potentieel van buspirone:
   Een medicijn dat eerder werd gebruikt tegen angststoornissen, kan mogelijk worden ingezet ter voorkoming van nachtelijke aanvallen of aanvallen door slaapgebrek bij patiënten met epilepsie.

Conclusie

Deze studie is een van de eerste die het neurobiologische mechanisme van slaap en aanvalsactiviteit op het niveau van specifieke neurale circuits en receptoren met elkaar in verband brengt. Dit opent de weg naar fundamenteel nieuwe benaderingen voor de behandeling en preventie van epilepsie, met name vormen die verergeren door slaapverstoring.