Хвороба Альцгеймера: як світлотерапія може захистити мозок
Раніше дослідники показали, що тип світлової терапії може потенційно зменшити токсичні білки, що накопичуються в мозку при хворобі Альцгеймера. Тепер та сама команда визначила, що відбувається на рівні клітин для досягнення цього результату.
У 2016 році вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у Кембриджі виявили, що сяюче мерехтливе світло в очі мишей може зменшити токсичне накопичення білків амілоїду та тау, що виникають у мозку при хворобі Альцгеймера.
Світлотерапія посилює форму мозкової хвилі, яка називається гамма-коливанням, і, як показують дослідження, у людей з хворобою Альцгеймера порушена.
Зовсім недавно команда MIT показала, що поєднання світлової терапії та звукової терапії ще більше розширило корисні ефекти.
Ці дослідження також показали, що світлотерапія може покращити пам’ять у мишей, генетично схильних до розвитку хвороби Альцгеймера та просторову пам’ять у старих мишей без захворювання.
Останнє розслідування, яке зараз виходить у журналі Нейрон, показав, що посилення гамма-коливань може покращити зв’язок між нервовими клітинами, зменшити запалення та захистити від загибелі клітин на мишачих моделях Альцгеймера.
Це також показує, що далекосяжні наслідки лікування стосуються не тільки нервових клітин або нейронів, але й типу імунних клітин, що називається мікроглією.
"Здається, - каже старший автор дослідження Лі-Хуей Цай, професор неврології та директор Інституту навчання та пам'яті Пікоуера в Массачусетському технологічному інституті," що нейродегенерація в основному запобігається ".
Альцгеймера та токсичні білки
Альцгеймер - це стан, який поступово руйнує мозкову тканину та пов’язані з нею функції через незворотну втрату клітин.
Звіт Міжнародної хвороби Альцгеймера за 2018 рік показує, що 50 мільйонів людей у всьому світі страждають на деменцію, і що для двох третин з них причиною є хвороба Альцгеймера.
Хоча деякі методи лікування можуть на деякий час уповільнити симптоми Альцгеймера, жодне, поки що, не може вилікувати стан.
У людей з хворобою Альцгеймера мозок починає змінюватися задовго до того, як вони відчувають симптоми деменції. До таких симптомів належать труднощі з мисленням і запам'ятовуванням.
Двома змінами, зокрема, є розвиток токсичних відкладень або бляшок бета-амілоїдного білка між нервовими клітинами та утворення токсичних клубків білка тау всередині клітин.
Професор Цай та її колеги пояснюють, що люди з хворобою Альцгеймера також виявляють ще одну зміну мозку: "зменшена потужність коливань у діапазоні гамма-частот".
Вчені припустили, що гама-коливання - це тип мозкової хвилі, важливий для таких функцій, як пам’ять та увага.
У своїх попередніх роботах вчені показали, що вплив світла, що мерехтить зі швидкістю 40 циклів в секунду, або герц, стимулює гамма-коливання в зоровій корі головного мозку у мишей.
Додавання звукових тонів, що билися з тією ж частотою, посилювало ефект зменшення нальоту світлової терапії та поширювало його за межі зорової кори в гіпокамп та частину префронтальної кори.
Гамма-коливання обох методів лікування також призвели до поліпшення функції пам'яті на мишачих моделях хвороби Альцгеймера.
Чудовий рівень нейропротекції
За допомогою нового дослідження вчені хотіли дізнатись більше про основні механізми, що призвели до цих переваг.
Для цього вони використали дві моделі миші від Альцгеймера: Tau P301S та CK-p25. Професор Цай каже, що обидва типи мишей відчувають набагато більшу втрату нервових клітин, ніж модель, яку вони використовували в попередніх дослідженнях світлової терапії.
Миші Tau P301S виробляють мутантний білок тау, який утворює клубки всередині клітин, такі як ті, що виникають всередині клітин мозку людини з хворобою Альцгеймера. Миші CK-p25 виробляють білок, званий p25, який викликає "важку нейродегенерацію".
Команда побачила, що щоденна світлотерапія, яка розпочалася до передбачуваного початку нейродегенерації, справила надзвичайні наслідки для обох типів мишей.
Миші Tau P301S, які отримували 3 тижні лікування, не виявляли ознак дегенерації нейронів, порівняно з 15–20% втрати нейронів у нелікованих мишей.
Результат був однаковим у мишей CK-p25, яким проводили лікування 6 тижнів.
Професор Цай стверджує, що вона "працює з білком р25 більше 20 років", і білок дуже токсичний для мозку. Однак вона ніколи раніше не бачила нічого подібного. "Це дуже шокує", - додає вона.
"Ми виявили, що рівні експресії трансгену р25 абсолютно однакові у мишей, що отримували лікування та не отримували лікування, але нейродегенерація у мишей, що отримували лікування, відсутня", - пояснює вона.
Коли дослідники перевірили просторову пам’ять мишей, вони також виявили дивовижні результати: світлотерапія покращила ефективність у старших мишей, які не були генетично запрограмовані на розвиток хвороби Альцгеймера, але це не мало впливу на молодих, подібних мишей.
Відзначені відмінності в генній активності
Дослідники також досліджували зміни генів у оброблених та необроблених мишей. Вони виявили, що нервові клітини необроблених мишей мали знижену активність у генах, які відновлюють ДНК, і в тих, які допомагають функціонувати зв’язки між нервовими клітинами. Натомість оброблені миші демонстрували більшу активність у цих генах.
Крім того, вони побачили, що оброблені миші мали більше зв'язків між нервовими клітинами, і що вони діяли більш злагоджено.
Вчені також досліджували активність генів у мікроглії, або імунних клітинах, які допомагають очистити клітинні відходи та інші залишки мозку.
Ці дослідження показали, що гени, що сприяють запаленню, були більш активними у мишей, які не отримували світлової терапії. Однак оброблені миші демонстрували помітну недостатню активність у цих генах. Вони також показали підвищену активність у генах, які впливають на здатність мікроглії рухатися.
Автори дослідження пояснюють, що ці висновки свідчать про те, що світлотерапія посилила здатність мікроглії справлятися із запаленням. Можливо, це дозволило їм краще очистити відходи, включаючи дефектні білки, які можуть накопичуватися, утворюючи токсичні бляшки та клубки.
Проф. Цай нагадує нам, що на одне важливе питання досі немає відповіді: як гамма-коливання викликають ці різні форми захисту?
Можливо, коливання запускають щось всередині нервових клітин. Проф. Цай каже, що їй подобається думати, що нервові клітини є "головними регуляторами".
"Багато людей запитують мене, чи мікроглія є найважливішим типом клітин у цьому благотворному впливі, але, чесно кажучи, ми справді не знаємо".
Професор Лі-Хуей Цай
