Vergrößerte perivaskuläre Räume im Säuglingsalter sind mit Schlafproblemen und Autismusrisiko verbunden

Tagsüber und nachts pulsiert die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF) durch kleine, mit Flüssigkeit gefüllte Kanäle, die die Blutgefäße im Gehirn umgeben und perivaskuläre Räume genannt werden, um Neuroinflammationen und andere neurologische Abfälle auszuspülen. Eine Störung dieses lebenswichtigen Prozesses kann zu neurologischen Funktionsstörungen, kognitivem Verfall oder Entwicklungsverzögerungen führen.

Zum ersten Mal entdeckten die Forscher Dea Garic, PhD, und Mark Shen, PhD, beide von der Abteilung für Psychiatrie der UNC School of Medicine, dass Säuglinge mit abnormal vergrößerten perivaskulären Räumen ein 2,2-mal höheres Risiko haben, Autismus zu entwickeln, verglichen mit Säuglingen mit gleiches genetisches Risiko. Ihre Forschung zeigte auch, dass vergrößerte perivaskuläre Räume im Säuglingsalter sieben bis zehn Jahre nach der Diagnose mit Schlafproblemen verbunden sind.

„Diese Ergebnisse legen nahe, dass perivaskuläre Räume als früher Marker für Autismus dienen könnten“, sagte Garic, Assistenzprofessor für Psychiatrie und Mitglied des Carolina Institute for Developmental Disabilities (CIDD).

Die Forscher untersuchten Säuglinge mit einem erhöhten Risiko, an Autismus zu erkranken, weil sie ein älteres Geschwisterkind mit Autismus hatten. Sie beobachteten diese Säuglinge im Alter von 6 bis 24 Monaten, bevor die Autismusdiagnose erreicht wurde. Ihre Studie, veröffentlicht in JAMA-Netzwerk geöffnetfanden heraus, dass dreißig Prozent der Säuglinge, die später Autismus entwickelten, um 12 Monate vergrößerte perivaskuläre Räume aufwiesen. Im Alter von 24 Monaten hatten fast die Hälfte der mit Autismus diagnostizierten Säuglinge vergrößerte perivaskuläre Räume.

Die Bedeutung von Liquor und Schlaf

Seit zehn Jahren gibt es eine Wiederbelebung der Forschung zu den wichtigen Funktionen des Liquor bei der Regulierung der Gesundheit und Entwicklung des Gehirns. Shens Labor war das erste, das berichtete, dass bei Säuglingen, die später Autismus entwickelten, im Alter von 6 Monaten ein übermäßiges Liquorvolumen festzustellen war. Die aktuelle Studie zeigte, dass ein übermäßiges Liquorvolumen nach 6 Monaten mit vergrößerten perivaskulären Räumen nach 24 Monaten verbunden war.

Alle sechs Stunden stößt das Gehirn eine CSF-Welle aus, die durch perivaskuläre Räume fließt, um potenziell schädliche neuroinflammatorische Proteine ​​wie Amyloid Beta von der Ansammlung im Gehirn abzuhalten. Der CSF-Reinigungsprozess ist besonders effizient, wenn wir schlafen, da der Großteil der CSF-Zirkulation und -Clearance im Schlaf stattfindet.

Schlafstörungen können jedoch die Liquor-Clearance aus perivaskulären Räumen verringern und zu einer Dilatation oder Vergrößerung führen. Dies wurde bisher jedoch nur in Tierstudien oder in Humanstudien an Erwachsenen untersucht. Dies ist die erste Studie dieser Art bei Kindern.

Shen, leitender Autor des JAMA-Netzwerk geöffnet Auf der Grundlage von Shens früherer Forschung stellte Garic die Hypothese auf, dass Liquoranomalien im Säuglingsalter mit späteren Schlafproblemen zusammenhängen würden. Die aktuelle Schlafanalyse ergab, dass Kinder, die im Alter von zwei Jahren über vergrößerte perivaskuläre Räume verfügten, im Schulalter häufiger an Schlafstörungen litten.

Da Autismus so stark mit Schlafproblemen verbunden ist, waren wir in der einzigartigen Lage, die Liquordynamik und den Schlaf zu untersuchen. Es war wirklich erstaunlich, eine so starke Assoziation zu beobachten, die über einen so langen Zeitraum in der Kindheit getrennt war. Aber es zeigt wirklich, dass perivaskuläre Räume nicht nur früh im Leben Auswirkungen haben, sondern auch langfristige Auswirkungen haben können.“

Dea Garic, PhD, Erstautorin des Artikels

Neue klinische Relevanz im Säuglingsalter

Die Forschung wurde in Verbindung mit der Infant Brain Imaging Study (IBIS) durchgeführt, einem landesweiten Netzwerk von Forschern, die sich mit der Entwicklung des Gehirns, Autismus und damit verbundenen Entwicklungsstörungen befassen. Das Netzwerk besteht aus fünf Universitäten, deren Hauptstandort die University of North Carolina-Chapel Hill ist.

Für ihre Studie analysierten Garic und Shen 870 MRTs von IBIS, um übermäßiges Liquorvolumen und vergrößerte perivaskuläre Räume zu messen. MRTs wurden von Babys während des natürlichen Schlafs im Alter von sechs, 12 und 24 Monaten angefertigt, um Veränderungen im Laufe der Zeit zu beobachten.

Das kindliche Gehirn entwickelt sich in dieser Zeit rasant weiter. Bisher wurde davon ausgegangen, dass die Messung perivaskulärer Räume nur bei Altersstörungen bei älteren Erwachsenen, beispielsweise bei Demenz, klinisch relevant ist. Diese Ergebnisse legen nahe, dass jüngere Bevölkerungsgruppen möglicherweise in Betracht gezogen und auf diese Art von Gehirnanomalien überwacht werden müssen.

„Unsere Ergebnisse waren bemerkenswert, da Neuroradiologen bei Erwachsenen normalerweise vergrößerte perivaskuläre Räume als Zeichen einer Neurodegeneration betrachten, diese Studie jedoch bei Kleinkindern berichtete“, sagte Garic. „Dies ist ein wichtiger Aspekt der Gehirnentwicklung in den ersten Lebensjahren, der überwacht werden sollte.“

Zukünftige Studien und Möglichkeiten

Garic und Shen gehen davon aus, dass überschüssiges Liquorvolumen stagniert oder verstopft ist und nicht so effizient durch das Gehirn zirkuliert, wie es sollte. Für ihr nächstes Forschungsvorhaben planen die Forscher erneut die Verwendung von MRTs zur Messung des Liquor im Gehirn eines schlafenden Säuglings, diesmal jedoch mit Schwerpunkt auf der Physiologie und Geschwindigkeit des Liquorflusses durch das Gehirn.

Das Forschungsteam arbeitet auch mit anderen Mitarbeitern zusammen, um die Größe perivaskulärer Räume und die Schwere der Verhaltensfolgen zu quantifizieren. Das Team plant außerdem, seine Forschung auf mit Autismus verbundene neurogenetische Syndrome wie das Fragile-X-Syndrom und das Down-Syndrom auszudehnen.

„Insgesamt hat unsere Forschung gezeigt, dass Liquoranomalien im ersten Lebensjahr nachgelagerte Auswirkungen auf eine Vielzahl von Folgen haben können, darunter spätere Autismusdiagnose, Schlafprobleme, Neuroinflammation und möglicherweise andere Entwicklungsstörungen“, sagte Shen.