Alzheimerjeva bolezen: kako lahko svetlobna terapija zaščiti možgane
Raziskovalci so že prej pokazali, da bi vrsta svetlobne terapije lahko zmanjšala toksične beljakovine, ki se v možganih kopičijo pri Alzheimerjevi bolezni. Zdaj je ista ekipa ugotovila, kaj se zgodi na ravni celic, da bi dosegli ta rezultat.
Leta 2016 so znanstveniki z Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridgeu ugotovili, da lahko svetleča utripajoča svetloba v oči miši zmanjša toksično kopičenje amiloidnih in tau beljakovin, ki se pojavijo v možganih z Alzheimerjevo boleznijo.
Svetlobna terapija pospeši obliko možganskega vala, imenovano gama nihanje, za katero raziskave kažejo, da je pri ljudeh z Alzheimerjevo boleznijo oslabljena.
Pred kratkim je ekipa MIT razkrila, da je kombinacija svetlobne terapije z zvočno terapijo še izboljšala blagodejne učinke.
Te študije so tudi pokazale, da lahko svetlobna terapija izboljša spomin pri miših, ki so genetsko nagnjene k razvoju Alzheimerjeve bolezni in prostorskem spominu pri starejših miših brez bolezni.
Najnovejša preiskava, ki je zdaj objavljena v reviji Nevron, je pokazala, da lahko povečana nihanja gama izboljšajo povezavo med živčnimi celicami, zmanjšajo vnetje in preprečijo celično smrt pri mišjih modelih Alzheimerjeve bolezni.
Prav tako kaže, da daljnosežni učinki zdravljenja ne vključujejo le živčnih celic ali nevronov, temveč tudi vrsto imunske celice, imenovano mikroglija.
"Zdi se," pravi starejši avtor študije Li-Huei Tsai, profesor nevroznanosti in direktor Picowerjevega inštituta za učenje in spomin na MIT, "da je nevrodegeneracija v veliki meri preprečena."
Alzheimerjeve in toksične beljakovine
Alzheimerjeva bolezen je stanje, ki postopno uničuje možgansko tkivo in s tem povezano funkcijo z nepopravljivo izgubo celic.
Poročilo Alzheimer's Disease International iz leta 2018 razkriva, da ima 50 milijonov ljudi po vsem svetu demenco in da je za dve tretjini od njih vzrok Alzheimerjeva bolezen.
Čeprav lahko nekateri načini zdravljenja za nekaj časa upočasnijo Alzheimerjeve simptome, pa nobeno stanje še ne more ozdraviti.
Pri ljudeh z Alzheimerjevo boleznijo se možgani začnejo spreminjati že dolgo, preden se pojavijo simptomi demence. Takšni simptomi vključujejo težave z razmišljanjem in spominjanjem.
Dve spremembi sta zlasti razvoj toksičnih usedlin ali oblog beljakovin beta-amiloida med živčnimi celicami in tvorba strupenih zapletov beljakovin tau znotraj celic.
Profesorica Tsai in njeni sodelavci pojasnjujejo, da ljudje z Alzheimerjevo boleznijo kažejo še eno spremembo v možganih: "zmanjšana moč nihanja v frekvenčnem pasu gama."
Znanstveniki so predlagali, da so nihanja gama vrsta možganskega valovanja, pomembnega za funkcije, kot sta spomin in pozornost.
V svojem prejšnjem delu so raziskovalci pokazali, da je izpostavljenost svetlobi, ki utripa s hitrostjo 40 ciklov na sekundo, ali herci, pri miših spodbudila nihanje gama v vidni možganski skorji.
Dodajanje zvočnih tonov, ki utripajo na isti frekvenci, je povečalo učinek svetlobne terapije na zmanjšanje plaka in ga razširilo preko vidne skorje v hipokampus in nekatere predfrontalne skorje.
Gama nihanja obeh zdravljenj so privedla tudi do izboljšanja spominske funkcije na mišjih modelih Alzheimerjeve bolezni.
Izjemna raven nevrozaščite
Z novo študijo so raziskovalci želeli izvedeti več o osnovnih mehanizmih, ki so privedli do teh koristi.
Za to so uporabili dva modela miške Alzheimerjeve bolezni: Tau P301S in CK-p25. Profesor Tsai pravi, da pri obeh vrstah miši izgubljajo živčne celice veliko več kot model, ki so ga uporabili v prejšnjih študijah svetlobne terapije.
Miši Tau P301S proizvajajo mutirani protein tau, ki tvori zaplete znotraj celic, kakršne se pojavijo znotraj možganskih celic ljudi z Alzheimerjevo boleznijo. Miške CK-p25 proizvajajo protein, imenovan p25, ki povzroča "hudo nevrodegeneracijo".
Ekipa je videla, da je vsakodnevna svetlobna terapija, ki se je začela pred pričakovanim začetkom nevrodegeneracije, imela izjemne učinke na obe vrsti miši.
Miše Tau P301S, ki so bile zdravljene 3 tedne, niso pokazale znakov degeneracije nevronov v primerjavi s 15–20% izgube nevronov pri nezdravljenih miših.
Rezultat je bil enak pri miših CK-p25, ki so bile zdravljene 6 tednov.
Profesorica Tsai trdi, da "z beljakovinami p25 sodeluje že več kot 20 let", beljakovine pa so zelo strupene za možgane. Vendar česa takega še ni videla. "Zelo šokantno je," dodaja.
"Ugotovili smo, da so ravni ekspresije transgena p25 popolnoma enake pri zdravljenih in nezdravljenih miših, vendar pri zdravljenih miših ni nevrodegeneracije," pojasnjuje.
Ko so raziskovalci preizkusili prostorski spomin miši, so našli tudi presenetljive rezultate: terapija s svetlobo je izboljšala delovanje starejših miši, ki niso bile genetsko programirane za razvoj Alzheimerjeve bolezni, vendar ni vplivala na mlajše, podobne miši.
Opažene razlike v genski aktivnosti
Raziskovalci so preučili tudi genske spremembe pri zdravljenih in nezdravljenih miših. Ugotovili so, da imajo živčne celice neobdelanih miši zmanjšano aktivnost v genih, ki obnavljajo DNA, in v tistih, ki pomagajo pri delovanju povezav med živčnimi celicami. Po drugi strani pa so zdravljene miši pokazale večjo aktivnost v teh genih.
Ugotovili so tudi, da imajo zdravljene miši več povezav med živčnimi celicami in da delujejo bolj usklajeno.
Znanstveniki so raziskali tudi gensko aktivnost v mikrogliji ali imunskih celicah, ki pomagajo odstraniti celične odpadke in druge ostanke v možganih.
Te preiskave so pokazale, da so bili geni, ki spodbujajo vnetje, bolj aktivni pri miših, ki niso prejemale svetlobne terapije. Vendar pa so zdravljene miši pokazale izrazito pomanjkanje aktivnosti v teh genih. Pokazali so tudi povečano aktivnost genov, ki vplivajo na sposobnost mikroglije, da se premika.
Avtorji študije pojasnjujejo, da te ugotovitve kažejo, da je svetlobna terapija okrepila sposobnost mikroglije pri obvladovanju vnetja. Morda jim je omogočilo boljše odstranjevanje odpadnih materialov, vključno z okvarjenimi beljakovinami, ki se lahko kopičijo in tvorijo strupene obloge in zaplete.
Profesor Tsai nas opominja, da eno pomembno vprašanje še vedno nima odgovora: kako nihanje gama povzroča te različne oblike zaščite?
Morda nihanja sprožijo nekaj znotraj živčnih celic. Profesorica Tsai pravi, da rada misli, da so živčne celice "glavni regulatorji".
"Veliko ljudi me sprašuje, ali so mikroglije najpomembnejši tip celic pri tem blagodejnem učinku, a če sem iskren, res ne vemo."
Prof. Li-Huei Tsai
