Alzheimer: Cum terapia cu lumină ar putea proteja creierul
Cercetătorii au demonstrat anterior că un tip de terapie cu lumină ar putea reduce proteinele toxice care se acumulează în creier în boala Alzheimer. Acum, aceeași echipă a identificat ce se întâmplă la nivel de celulă pentru a obține acest rezultat.
În 2016, oamenii de știință de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) din Cambridge au descoperit că strălucirea unei lumini pâlpâitoare în ochii șoarecilor ar putea reduce acumularea toxică de proteine amiloide și tau care apar în creier cu boala Alzheimer.
Terapia cu lumină stimulează o formă de undă cerebrală numită oscilație gamma, despre care cercetările sugerează că este afectată la persoanele cu boala Alzheimer.
Mai recent, echipa MIT a dezvăluit că combinarea terapiei cu lumină cu terapia sunetului a extins efectele benefice și mai mult.
Aceste studii au văzut, de asemenea, că terapia cu lumină poate îmbunătăți memoria la șoarecii predispuși genetic să dezvolte boala Alzheimer și memoria spațială la șoarecii mai în vârstă fără această afecțiune.
Cea mai recentă investigație, care apare acum în jurnal Neuron, a arătat că creșterea oscilațiilor gamma poate îmbunătăți conexiunea dintre celulele nervoase, reduce inflamația și poate proteja împotriva morții celulare la modelele de șoareci ale Alzheimer.
De asemenea, arată că efectele de anvergură ale tratamentului implică nu numai celulele nervoase sau neuroni, ci și un tip de celulă imună numită microglia.
"Se pare", spune autorul principal al studiului Li-Huei Tsai, profesor de neuroștiințe și director al Institutului Picower pentru Învățare și Memorie la MIT, "că neurodegenerarea este în mare măsură prevenită".
Alzheimer și proteine toxice
Alzheimer este o afecțiune care distruge treptat țesutul cerebral și funcția asociată prin pierderea ireversibilă a celulelor.
Un raport din 2018 al bolii Alzheimer International arată că 50 de milioane de oameni din întreaga lume suferă de demență și că pentru două treimi dintre ei, boala Alzheimer este cauza.
Deși unele tratamente pot încetini simptomele Alzheimer pentru o vreme, niciunul, până în prezent, nu poate vindeca afecțiunea.
La persoanele cu boala Alzheimer, creierul începe să se schimbe cu mult timp înainte să simtă simptome de demență. Astfel de simptome includ dificultăți în gândire și amintire.
Două modificări în special sunt dezvoltarea depozitelor toxice sau a plăcilor de proteine beta-amiloide între celulele nervoase și formarea de încurcături toxice de proteine tau în interiorul celulelor.
Prof. Tsai și colegii ei explică faptul că persoanele cu boala Alzheimer prezintă, de asemenea, o altă alterare a creierului: „puterea redusă a oscilațiilor în banda de frecvență gamma”.
Oamenii de știință au propus că oscilațiile gamma sunt un tip de undă cerebrală importantă pentru funcții precum memoria și atenția.
În lucrările lor anterioare, cercetătorii au arătat că expunerea la lumină pâlpâind la o rată de 40 de cicluri pe secundă, sau hertz, a stimulat oscilațiile gamma în cortexul vizual al creierului la șoareci.
Adăugarea de sunete care băteau la aceeași frecvență a îmbunătățit efectul de reducere a plăcii al terapiei cu lumină și l-a extins dincolo de cortexul vizual în hipocamp și o parte din cortexul prefrontal.
Oscilațiile gamma de la ambele tratamente au dus, de asemenea, la îmbunătățirea funcției de memorie la modelele de șoareci ale bolii Alzheimer.
Nivel remarcabil de neuroprotecție
Cu noul studiu, cercetătorii au dorit să afle mai multe despre mecanismele care au dus la aceste beneficii.
Pentru a face acest lucru, au folosit două modele de șoarece de Alzheimer: Tau P301S și CK-p25. Prof. Tsai spune că ambele tipuri de șoareci suferă o pierdere mult mai mare de celule nervoase decât modelul pe care l-au folosit în studiile anterioare de terapie cu lumină.
Șoarecii Tau P301S produc o proteină tau mutantă care formează încurcături în interiorul celulelor, cum ar fi cele care apar în interiorul celulelor cerebrale ale oamenilor cu boala Alzheimer. Șoarecii CK-p25 produc o proteină numită p25 care provoacă „neurodegenerare severă”.
Echipa a văzut că terapia cu lumină zilnică care a început înainte de începerea anticipată a neurodegenerării a produs efecte remarcabile asupra ambelor tipuri de șoareci.
Șoarecii Tau P301S care au primit 3 săptămâni de tratament nu au prezentat semne de degenerare a neuronilor, comparativ cu 15-20% din pierderea neuronilor la șoarecii netratați.
Rezultatul a fost același la șoarecii CK-p25, care au suferit 6 săptămâni de tratament.
Prof. Tsai susține că „lucrează cu proteina p25 de peste 20 de ani”, iar proteina este foarte toxică pentru creier. Totuși, ea nu a mai văzut niciodată așa ceva. „Este foarte șocant”, adaugă ea.
Am constatat ca nivelurile de expresie p25 transgene sunt exact aceleasi la soareci tratati si netratati, dar nu exista neurodegenerare la soareci tratati, explica ea.
Când cercetătorii au testat memoria spațială a șoarecilor, au găsit și rezultate surprinzătoare: terapia cu lumină a îmbunătățit performanța la șoarecii mai în vârstă, care nu au fost programați genetic pentru a dezvolta boala Alzheimer, dar nu a avut niciun efect asupra șoarecilor mai tineri și similari.
Diferențe marcate în activitatea genică
Cercetătorii au examinat, de asemenea, modificările genetice la șoarecii tratați și netratați. Au descoperit că celulele nervoase ale șoarecilor netratați au redus activitatea la genele care repară ADN-ul și la cele care ajută la operarea conexiunilor dintre celulele nervoase. Șoarecii tratați, pe de altă parte, au prezentat o activitate mai mare la aceste gene.
De asemenea, au văzut că șoarecii tratați aveau mai multe conexiuni între celulele nervoase și că acestea funcționau mai coerent.
Oamenii de știință au investigat, de asemenea, activitatea genelor în microglia sau celulele imune care ajută la eliminarea deșeurilor celulare și a altor resturi din creier.
Aceste investigații au arătat că genele care promovează inflamația au fost mai active la șoarecii care nu au primit terapia cu lumină. Cu toate acestea, șoarecii tratați au prezentat o lipsă marcată de activitate la aceste gene. De asemenea, au arătat o activitate crescută în gene care afectează capacitatea microgiei de a se deplasa.
Autorii studiului explică faptul că aceste descoperiri sugerează că terapia cu lumină a întărit capacitatea microgliei de a face față inflamației. Poate că le-a făcut să fie mai capabili să elimine materialele reziduale, inclusiv proteinele defecte care se pot acumula pentru a forma plăci și încurcături toxice.
Prof. Tsai ne amintește că o întrebare importantă încă nu are răspuns: Cum induce oscilația gamma aceste diferite forme de protecție?
Poate că oscilațiile au declanșat ceva în interiorul celulelor nervoase. Prof. Tsai spune că îi place să creadă că celulele nervoase sunt „regulatorii principali”.
„O mulțime de oameni m-au întrebat dacă microglia este cel mai important tip de celule în acest efect benefic, dar, pentru a fi sincer, chiar nu știm”.
Prof. Li-Huei Tsai
