Alzheimerova choroba: Ako môže svetelná terapia chrániť mozog
Vedci už skôr preukázali, že určitý druh terapie svetlom by mohol potenciálne znížiť toxické proteíny, ktoré sa hromadia v mozgu pri Alzheimerovej chorobe. Rovnaký tím teraz určil, čo sa deje na úrovni buniek, aby sa dosiahol tento výsledok.
V roku 2016 vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridge zistili, že svietenie mihotavým svetlom do očí myší by mohlo znížiť toxické hromadenie amyloidových a tau proteínov, ktoré sa vyskytujú v mozgu s Alzheimerovou chorobou.
Svetelná terapia podporuje formu mozgových vĺn nazývanú gama kmitanie, ktorá je podľa výskumov narušená u ľudí s Alzheimerovou chorobou.
Nedávno tím MIT odhalil, že kombinácia svetelnej terapie so zvukovou terapiou ešte viac rozšírila priaznivé účinky.
Tieto štúdie tiež zistili, že svetelná terapia môže zlepšiť pamäť u myší geneticky náchylných na rozvoj Alzheimerovej choroby a priestorovú pamäť u starších myší bez ochorenia.
Najnovšie vyšetrovanie, ktoré je teraz v časopise Neurón, ukázalo, že zvýšenie gama kmitov môže zlepšiť spojenie medzi nervovými bunkami, znížiť zápal a chrániť pred bunkovou smrťou u myších modelov Alzheimerovej choroby.
Ukazuje tiež, že ďalekosiahle účinky liečby nezahŕňajú iba nervové bunky alebo neuróny, ale aj typ imunitných buniek nazývaných mikroglie.
„Zdá sa,“ hovorí hlavný autor štúdie Li-Huei Tsai, profesor neurovedy a riaditeľ Picowerovho inštitútu pre učenie a pamäť na MIT, „že neurodegenerácii sa do značnej miery predchádza.“
Alzheimerova choroba a toxické bielkoviny
Alzheimerova choroba je stav, ktorý prostredníctvom nezvratného úbytku buniek postupne ničí mozgové tkanivo a súvisiace funkcie.
Správa Alzheimerovej choroby z roku 2018 ukazuje, že 50 miliónov ľudí na celom svete trpí demenciou a že u dvoch tretín z nich je príčinou Alzheimerova choroba.
Aj keď niektoré spôsoby liečby môžu na chvíľu spomaliť Alzheimerovu chorobu, žiadna z nich zatiaľ nedokáže tento stav vyliečiť.
U ľudí s Alzheimerovou chorobou sa mozog začína meniť dlho predtým, ako sa u nich objavia príznaky demencie. Medzi také príznaky patria ťažkosti s myslením a zapamätaním.
Obzvlášť dve zmeny sú vývoj toxických usadenín alebo plakov beta-amyloidového proteínu medzi nervovými bunkami a tvorba toxických spleti tau proteínu vo vnútri buniek.
Tsai a jej kolegovia vysvetľujú, že ľudia s Alzheimerovou chorobou tiež vykazujú ďalšiu zmenu v mozgu: „zníženú silu oscilácií v pásme gama frekvencie“.
Vedci tvrdia, že gama kmity sú typom mozgových vĺn dôležitých pre funkcie ako pamäť a pozornosť.
Vo svojej predchádzajúcej práci vedci preukázali, že vystavenie svetlu blikaniu rýchlosťou 40 cyklov za sekundu alebo hertzu stimulovalo gama kmitanie vo vizuálnej kôre mozgu u myší.
Pridanie zvukových tónov bijúcich na rovnakej frekvencii zvýšilo efekt svetelnej terapie na zníženie plakov a rozšírilo ju nad vizuálnu kôru do hipokampu a časti prefrontálnej kôry.
Gama oscilácie pri obidvoch spôsoboch liečby viedli tiež k zlepšeniu funkcie pamäte na myších modeloch Alzheimerovej choroby.
Pozoruhodná úroveň neuroprotekcie
Vďaka novej štúdii chceli vedci zistiť viac o základných mechanizmoch, ktoré viedli k týmto výhodám.
Použili na to dva myšie modely Alzheimerovej choroby: Tau P301S a CK-p25. Prof. Tsai hovorí, že obidva typy myší pociťujú oveľa väčšiu stratu nervových buniek ako model, ktorý použili v predchádzajúcich štúdiách svetelnej terapie.
Myši Tau P301S produkujú mutantný tau proteín, ktorý vytvára spletence vnútri buniek, ako sú napríklad tie, ktoré sa vyskytujú v mozgových bunkách ľudí s Alzheimerovou chorobou. Myši CK-p25 produkujú proteín nazývaný p25, ktorý spôsobuje „ťažkú neurodegeneráciu“.
Tím videl, že denná svetelná terapia, ktorá sa začala pred očakávaným začiatkom neurodegenerácie, priniesla pozoruhodné účinky na oba typy myší.
Myši Tau P301S, ktoré boli liečené 3 týždne, nevykazovali žiadne známky degenerácie neurónov v porovnaní s 15–20% straty neurónov u neošetrených myší.
Výsledok bol rovnaký u myší CK-p25, ktoré podstúpili 6 týždňov liečby.
Tsai tvrdí, že „pracuje s proteínom p25 viac ako 20 rokov“ a tento proteín je pre mozog veľmi toxický. Nikdy predtým však nič také nevidela. „Je to veľmi šokujúce,“ dodáva.
"Zistili sme, že hladiny expresie transgénu p25 sú u liečených a neošetrených myší úplne rovnaké, ale u liečených myší nedochádza k neurodegenerácii," vysvetľuje.
Keď vedci testovali priestorovú pamäť myší, našli tiež prekvapivé výsledky: Liečba svetlom zlepšila výkonnosť u starších myší, ktoré neboli geneticky naprogramované na rozvoj Alzheimerovej choroby, ale na mladšie podobné myši nemala žiadny vplyv.
Výrazné rozdiely v aktivite génov
Vedci tiež skúmali zmeny génov u liečených a neliečených myší. Zistili, že nervové bunky neošetrenej myši mali zníženú aktivitu v génoch, ktoré opravujú DNA, a v tých, ktoré pomáhajú prevádzkovať spojenia medzi nervovými bunkami. Ošetrené myši naopak vykazovali vyššiu aktivitu v týchto génoch.
Tiež videli, že liečené myši mali viac spojení medzi nervovými bunkami a že tieto fungovali koherentnejšie.
Vedci tiež skúmali génovú aktivitu v mikrogliách alebo imunitných bunkách, ktoré pomáhajú odstraňovať bunkový odpad a ďalšie zvyšky v mozgu.
Tieto výskumy odhalili, že gény podporujúce zápal boli aktívnejšie u myší, ktoré nedostali svetelnú terapiu. Ošetrené myši však vykazovali výrazný nedostatok aktivity v týchto génoch. Tiež preukázali zvýšenú aktivitu v génoch, ktoré ovplyvňujú schopnosť mikroglií pohybovať sa.
Autori štúdie vysvetľujú, že tieto objavy naznačujú, že svetelná terapia posilnila schopnosť mikroglií vysporiadať sa so zápalom. Možno im to umožnilo lepšie odstraňovať odpadové materiály vrátane chybných proteínov, ktoré sa môžu hromadiť a vytvárať toxické plaky a spleti.
Prof. Tsai nám pripomína, že na jednu dôležitú otázku stále nemáme odpoveď: Ako kmitanie gama vyvoláva tieto rôzne formy ochrany?
Možno kmity spustili niečo vo vnútri nervových buniek. Tsai hovorí, že si rada myslí, že nervové bunky sú „hlavnými regulátormi“.
"Mnoho ľudí sa ma pýta, či sú mikroglie najdôležitejším bunkovým typom v tomto priaznivom účinku, ale úprimne povedané, naozaj o tom nevieme."
Prof. Li-Huei Tsai
