Alzheimerova bolest: Kako bi svjetlosna terapija mogla zaštititi mozak
Istraživači su ranije pokazali da vrsta svjetlosne terapije potencijalno može smanjiti toksične proteine koji se nakupljaju u mozgu kod Alzheimerove bolesti. Sada je isti tim utvrdio što se događa na razini stanice da bi se postigao taj rezultat.
2016. godine znanstvenici s Massachusetts Institute of Technology (MIT) u Cambridgeu otkrili su da bi blistavo svjetlo u očima miševa moglo smanjiti toksično nakupljanje amiloidnih i tau proteina koje se javljaju u mozgu s Alzheimerovom bolešću.
Svjetlosna terapija pojačava oblik moždanih valova koji se naziva gama oscilacija, što istraživanje sugerira da je oslabljeno kod osoba s Alzheimerovom bolešću.
Nedavno je tim s MIT-a otkrio da je kombiniranje svjetlosne terapije sa zvučnom terapijom još više produžilo korisne učinke.
Te su studije također vidjele da svjetlosna terapija može poboljšati pamćenje kod miševa genetski predisponiranih za razvoj Alzheimerove bolesti i prostorno pamćenje kod starijih miševa bez tog stanja.
Najnovija istraga koja je sada objavljena u časopisu Neuron, pokazao je da pojačavanje gama oscilacija može poboljšati vezu između živčanih stanica, smanjiti upalu i zaštititi od stanične smrti na mišjim modelima Alzheimerove bolesti.
Također pokazuje da dalekosežni učinci liječenja uključuju ne samo živčane stanice ili neurone, već i vrstu imunoloških stanica nazvanu mikroglija.
"Čini se", kaže viši autor studije Li-Huei Tsai, profesor neuroznanosti i direktor Instituta za učenje i pamćenje Picower na MIT-u, "da je neurodegeneracija uglavnom spriječena."
Alzheimerova i otrovnih bjelančevina
Alzheimer je stanje koje postupno uništava moždano tkivo i povezanu funkciju nepovratnim gubitkom stanica.
Izvještaj Alzheimer's Disease International iz 2018. otkriva da 50 milijuna ljudi širom svijeta ima demenciju, a da je za dvije trećine njih uzrok Alzheimerova bolest.
Iako neki tretmani mogu usporiti simptome Alzheimera neko vrijeme, nijedan, još zasad, ne može izliječiti stanje.
U ljudi s Alzheimerovom bolešću mozak se počinje mijenjati dugo prije nego što dožive simptome demencije. Takvi simptomi uključuju poteškoće s razmišljanjem i pamćenjem.
Dvije su promjene posebno razvoj otrovnih naslaga ili plakova beta-amiloidnog proteina između živčanih stanica i stvaranje otrovnih klupka tau proteina unutar stanica.
Profesorica Tsai i njezini kolege objašnjavaju da osobe s Alzheimerovom bolešću također pokazuju još jednu promjenu u mozgu: "smanjena snaga oscilacija u gama frekvencijskom pojasu".
Znanstvenici su predložili da su gama oscilacije vrsta moždanih valova važnih za funkcije poput pamćenja i pažnje.
U svom ranijem radu istraživači su pokazali da izlaganje svjetlosti koja treperi brzinom od 40 ciklusa u sekundi, odnosno herca, stimulira gama oscilacije u vizualnom korteksu mozga kod miševa.
Dodavanjem zvučnih tonova koji udaraju na istoj frekvenciji pojačan je učinak svjetlosne terapije na smanjenje plaka i proširen izvan vizualnog korteksa u hipokampus i neke od prefrontalnih korteksa.
Gama oscilacije iz oba tretmana također su dovele do poboljšanja memorijske funkcije na mišjim modelima Alzheimerove bolesti.
Izvanredna razina neuroprotekcije
Novom studijom istraživači su željeli saznati više o temeljnim mehanizmima koji su doveli do ovih blagodati.
Da bi to učinili, koristili su dva modela miša od Alzheimerove bolesti: Tau P301S i CK-p25. Profesor Tsai kaže da obje vrste miševa imaju mnogo veći gubitak živčanih stanica od modela koji su koristili u ranijim studijama svjetlosne terapije.
Miševi Tau P301S proizvode mutirani tau protein koji stvara zapetljaje unutar stanica poput onih koji se javljaju unutar moždanih stanica ljudi s Alzheimerovom bolešću. CK-p25 miševi proizvode protein zvan p25 koji uzrokuje "ozbiljnu neurodegeneraciju".
Tim je vidio da je svakodnevna svjetlosna terapija koja je započela prije očekivanog početka neurodegeneracije proizvela izvanredne učinke na obje vrste miševa.
Miševi Tau P301S koji su dobili 3 tjedna liječenja nisu pokazivali znakove degeneracije neurona, u usporedbi s 15–20% gubitka neurona u neliječenih miševa.
Rezultat je bio isti kod miševa CK-p25, koji su bili podvrgnuti 6 tjedana liječenja.
Profesorica Tsai tvrdi da "više od 20 godina radi s proteinom p25", a protein je vrlo toksičan za mozak. Međutim, nikada prije nije vidjela nešto slično ovome. "To je vrlo šokantno", dodaje ona.
"Otkrili smo da su razine ekspresije transgena p25 potpuno jednake u liječenih i neliječenih miševa, ali kod liječenih miševa nema neurodegeneracije", objašnjava ona.
Kada su istraživači testirali prostorno pamćenje miševa, pronašli su i iznenađujuće rezultate: svjetlosna terapija poboljšala je performanse kod starijih miševa koji nisu genetski programirani da razviju Alzheimerovu bolest, ali nije imala utjecaja na mlađe, slične miševe.
Uočene razlike u aktivnosti gena
Istraživači su također ispitivali promjene gena kod liječenih i neliječenih miševa. Otkrili su da su živčane stanice neliječenih miševa imale smanjenu aktivnost u genima koji popravljaju DNA i onima koji pomažu u povezivanju živčanih stanica. Liječeni su miševi, s druge strane, pokazali veću aktivnost u tim genima.
Također, vidjeli su da su liječeni miševi imali više veza između živčanih stanica i da su djelovali skladnije.
Znanstvenici su također istraživali aktivnost gena u mikrogliji, odnosno imunološkim stanicama koje pomažu u uklanjanju staničnog otpada i ostataka u mozgu.
Ta su istraživanja otkrila da su geni koji potiču upalu bili aktivniji kod miševa koji nisu primali svjetlosnu terapiju. Međutim, liječeni miševi pokazali su izražen nedostatak aktivnosti u tim genima. Također su pokazali povećanu aktivnost u genima koji utječu na sposobnost mikroglije da se kreće.
Autori studije objašnjavaju da ova otkrića sugeriraju da je svjetlosna terapija ojačala sposobnost mikroglije da se nosi s upalom. Možda im je to omogućilo da bolje očiste otpadne materijale, uključujući neispravne proteine koji se mogu akumulirati i stvarati otrovne naslage i zamke.
Profesor Tsai podsjeća nas da jedno važno pitanje još uvijek nema odgovor: Kako gama oscilacija inducira ove različite oblike zaštite?
Možda oscilacije pokreću nešto unutar živčanih stanica. Profesorica Tsai kaže da voli misliti da su živčane stanice "glavni regulatori".
"Mnogi ljudi pitaju me jesu li mikroglije najvažniji tip stanica u ovom blagotvornom učinku, ali da budem iskren, stvarno ne znamo."
Prof. Li-Huei Tsai
