Alcheimera slimība: kā gaismas terapija varētu aizsargāt smadzenes
Pētnieki iepriekš ir pierādījuši, ka gaismas terapijas veids potenciāli var samazināt toksiskos proteīnus, kas Alcheimera slimības gadījumā veidojas smadzenēs. Tagad šī pati komanda ir noteikusi, kas notiek šūnu līmenī, lai sasniegtu šo rezultātu.
2016. gadā Kembridžas Masačūsetsas Tehnoloģiskā institūta (MIT) zinātnieki atklāja, ka mirgojošas gaismas spīdināšana pelēm acīs var samazināt amiloido un tau olbaltumvielu toksisko uzkrāšanos smadzenēs ar Alcheimera slimību.
Gaismas terapija veicina smadzeņu viļņu formu, ko sauc par gamma svārstībām, un tas, kā liecina pētījumi, cilvēkiem ar Alcheimera slimību ir traucēta.
Pavisam nesen MIT komanda atklāja, ka, apvienojot gaismas terapiju ar skaņas terapiju, labvēlīgā ietekme tiek paplašināta vēl vairāk.
Šie pētījumi arī redzēja, ka gaismas terapija var uzlabot atmiņu pelēm, kurām ir ģenētiska nosliece uz Alcheimera slimības attīstību un telpisko atmiņu vecākām pelēm bez stāvokļa.
Jaunākā izmeklēšana, kas tagad ir iekļauta žurnālā Neirons, parādīja, ka gamma svārstību palielināšana var uzlabot saikni starp nervu šūnām, mazināt iekaisumu un aizsargāt pret šūnu nāvi Alcheimera slimības modeļos.
Tas arī parāda, ka ārstēšanas tālejošā ietekme ir saistīta ne tikai ar nervu šūnām vai neironiem, bet arī ar imūnšūnu veidu, ko sauc par mikrogliju.
"Šķiet," saka vecākais pētījuma autors Li-Huei Tsai, neirozinātņu profesors un MIT Mācīšanās un atmiņas Pītera institūta direktors, "ka neirodeģenerācija lielā mērā tiek novērsta."
Alcheimera un toksiskās olbaltumvielas
Alcheimera slimība ir stāvoklis, kas pakāpeniski iznīcina smadzeņu audus un ar tiem saistītās funkcijas, neatgriezeniski zaudējot šūnas.
Alzheimer’s Disease International 2018. gada ziņojums atklāj, ka 50 miljoniem cilvēku visā pasaulē ir demence un ka divām trešdaļām no tiem Alcheimera slimība ir cēlonis.
Kaut arī daži ārstēšanas veidi kādu laiku var palēnināt Alcheimera simptomus, neviens no tiem vēl nevar izārstēt šo stāvokli.
Cilvēkiem ar Alcheimera slimību smadzenes sāk mainīties ilgu laiku, pirms viņiem rodas demences simptomi. Šādi simptomi ietver grūtības domāt un atcerēties.
Īpaši divas izmaiņas ir toksisku nogulšņu vai plāksnīšu veidošanās beta-amiloidāta olbaltumvielās starp nervu šūnām un tau proteīna toksisko mudžekļu veidošanās šūnu iekšienē.
Prof. Tsai un viņas kolēģi paskaidro, ka cilvēkiem ar Alcheimera slimību ir arī citas izmaiņas smadzenēs: "samazināta svārstību jauda gamma frekvenču joslā".
Zinātnieki ir ierosinājuši, ka gamma svārstības ir smadzeņu viļņu veids, kas ir svarīgs tādām funkcijām kā atmiņa un uzmanība.
Savā agrākajā darbā pētnieki bija parādījuši, ka gaismas iedarbība, kas mirgo ar ātrumu 40 cikli sekundē vai hercu, pelēm stimulēja gamma svārstības smadzeņu redzes garozā.
Pievienojot skaņas toņus, kas pukstēja vienā un tajā pašā frekvencē, tika pastiprināta gaismas terapijas plāksnes samazinošā iedarbība un tā tika paplašināta ārpus redzes garozas hipokampā un dažās prefrontālās garozas daļās.
Abu gammu svārstības no abām ārstēšanas metodēm arī uzlaboja atmiņas funkciju Alcheimera slimības peles modeļos.
Ievērojams neiroprotekcijas līmenis
Ar jauno pētījumu pētnieki vēlējās uzzināt vairāk par pamatā esošajiem mehānismiem, kas noveda pie šiem ieguvumiem.
Lai to izdarītu, viņi izmantoja divus Alcheimera modeļa peles modeļus: Tau P301S un CK-p25. Prof. Tsai saka, ka abu veidu pelēm ir daudz lielāks nervu šūnu zudums nekā modelī, ko viņi izmantoja iepriekšējos gaismas terapijas pētījumos.
Tau P301S peles ražo mutantu tau olbaltumvielu, kas šuvju iekšienē veido sakausējumus, piemēram, tos, kas rodas cilvēku ar Alcheimera slimību smadzeņu šūnās. CK-p25 peles ražo olbaltumvielu, ko sauc par p25, kas izraisa "smagu neirodeģenerāciju".
Komanda redzēja, ka ikdienas gaismas terapija, kas sākās pirms paredzamā neirodeģenerācijas sākuma, radīja ievērojamu ietekmi uz abu veidu pelēm.
Tau P301S pelēm, kas saņēma 3 ārstēšanas nedēļas, neironu deģenerācijas pazīmes nebija, salīdzinot ar 15–20% neironu zudumu neapstrādātām pelēm.
Rezultāts bija tāds pats kā CK-p25 pelēm, kuras tika ārstētas 6 nedēļas.
Prof. Tsai apgalvo, ka viņa ir “strādājusi ar p25 olbaltumvielām vairāk nekā 20 gadus”, un olbaltumviela ir ļoti toksiska smadzenēm. Tomēr neko līdzīgu šim rezultātam viņa vēl nekad nav redzējusi. "Tas ir ļoti šokējoši," viņa piebilst.
"Mēs noskaidrojām, ka p25 transgēna ekspresijas līmenis ir tieši tāds pats ārstētām un neapstrādātām pelēm, bet ārstētajās pelēs nav neirodeģenerācijas," viņa paskaidro.
Kad pētnieki pārbaudīja peles telpisko atmiņu, viņi arī atrada pārsteidzošus rezultātus: Gaismas terapija uzlaboja veiktspēju vecākām pelēm, kuras nebija ģenētiski ieprogrammētas Alcheimera slimības attīstībai, bet tas neietekmēja jaunākas, līdzīgas peles.
Izteiktas atšķirības gēnu aktivitātē
Pētnieki arī pārbaudīja gēnu izmaiņas ārstētajās un neārstētajās pelēs. Viņi atklāja, ka neapstrādātu peles nervu šūnām ir samazināta aktivitāte gēnos, kas labo DNS, un tajos, kas palīdz vadīt savienojumus starp nervu šūnām. Savukārt ārstētajām pelēm šajos gēnos bija lielāka aktivitāte.
Viņi arī redzēja, ka ārstētajām pelēm ir vairāk savienojumu starp nervu šūnām un ka tās darbojas saskaņotāk.
Zinātnieki arī pētīja gēnu aktivitāti mikroglijās jeb imūnās šūnās, kas palīdz attīrīt šūnu atkritumus un citus gružus smadzenēs.
Šie pētījumi atklāja, ka gēni, kas veicina iekaisumu, bija aktīvāki pelēm, kuras nesaņēma gaismas terapiju. Tomēr ārstētās peles parādīja izteiktu aktivitātes trūkumu šajos gēnos. Viņi arī parādīja paaugstinātu aktivitāti gēnos, kas ietekmē mikroglia spēju pārvietoties.
Pētījuma autori paskaidro, ka šie atklājumi liecina, ka gaismas terapija stiprināja mikrogliju spēju tikt galā ar iekaisumu. Varbūt tas ļāva viņiem labāk notīrīt atkritumus, ieskaitot kļūdainus proteīnus, kas var uzkrāties, veidojot toksiskas plāksnes un mudžekļus.
Prof. Tsai atgādina, ka uz vienu svarīgu jautājumu joprojām nav atbildes: kā gamma svārstības izraisa šos dažādos aizsardzības veidus?
Varbūt svārstības kaut ko iedarbina nervu šūnu iekšienē. Prof. Tsai saka, ka viņai patīk domāt, ka nervu šūnas ir “galvenie regulatori”.
"Daudzi cilvēki man jautāja, vai mikroglia ir vissvarīgākais šūnu veids šajā labvēlīgajā efektā, bet, godīgi sakot, mēs tiešām nezinām."
Profesors Li-Huei Tsai
