Alzheimers: Hvordan lysterapi kan beskytte hjernen
Forskere har tidligere vist at en type lysterapi potensielt kan redusere giftige proteiner som bygger seg opp i hjernen ved Alzheimers sykdom. Nå har det samme teamet identifisert hva som skjer på cellenivå for å oppnå dette resultatet.
I 2016 fant forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge at det å skinne et flimrende lys i øynene til mus kunne redusere den giftige opphopningen av amyloid- og tau-proteiner som forekommer i hjernen med Alzheimers sykdom.
Lysbehandling øker en form for hjernebølge kalt gamma-svingning, som forskning antyder er svekket hos mennesker med Alzheimers sykdom.
Mer nylig avslørte MIT-teamet at kombinasjon av lysterapi med lydterapi utvidet de gunstige effektene ytterligere.
Disse studiene så også at lysterapi kan forbedre hukommelsen hos mus som er genetisk disponert for å utvikle Alzheimers sykdom og romlig hukommelse hos eldre mus uten tilstanden.
Den siste etterforskningen, som nå vises i tidsskriftet Neuron, har vist at boosting av gamma-svingninger kan forbedre forbindelsen mellom nerveceller, redusere betennelse og bevare mot celledød i musemodeller av Alzheimers.
Det viser også at behandlingens vidtrekkende effekter ikke bare involverer nerveceller eller nevroner, men også en type immuncelle som kalles mikroglia.
"Det virker," sier seniorstudieforfatter Li-Huei Tsai, professor i nevrovitenskap og direktør for Picower Institute for Learning and Memory ved MIT, "at nevrodegenerasjon i stor grad er forhindret."
Alzheimers og giftige proteiner
Alzheimers er en tilstand som gradvis ødelegger hjernevev og tilhørende funksjon gjennom det irreversible tapet av celler.
En rapport fra 2018 fra Alzheimers Disease International avslører at 50 millioner mennesker over hele verden har demens, og at for to tredjedeler av dem er Alzheimers sykdom årsaken.
Selv om noen behandlinger kan redusere Alzheimers symptomer en stund, kan ingen ennå kurere tilstanden.
Hos mennesker med Alzheimers sykdom begynner hjernen å endre seg lenge før de opplever symptomer på demens. Slike symptomer inkluderer vansker med å tenke og huske.
Spesielt to endringer er utviklingen av giftige avleiringer, eller plakk, av beta-amyloidprotein mellom nervecellene, og dannelsen av giftige floker av tau-protein inne i cellene.
Prof. Tsai og hennes kolleger forklarer at mennesker med Alzheimers sykdom også viser en annen endring i hjernen: "redusert svingningskraft i gammafrekvensbåndet."
Forskere har foreslått at gamma-svingninger er en type hjernebølge som er viktig for funksjoner som minne og oppmerksomhet.
I sitt tidligere arbeid hadde forskerne vist at eksponering for lys som flimret med en hastighet på 40 sykluser per sekund, eller hertz, stimulerte gamma-svingninger i hjernens visuelle hjernebark.
Å legge til lydtoner som slo med samme frekvens forbedret den plakkreduserende effekten av lysterapi og utvidet den utover den visuelle cortexen inn i hippocampus og noe av den prefrontale cortexen.
Gamma-svingninger fra begge behandlingene førte også til forbedringer i minnefunksjonen i musemodeller av Alzheimers sykdom.
Bemerkelsesverdig nivå av nevrobeskyttelse
Med den nye studien ønsket forskerne å finne ut mer om de underliggende mekanismene som førte til disse fordelene.
For å gjøre dette brukte de to musemodeller av Alzheimers: Tau P301S og CK-p25. Prof. Tsai sier at begge musetyper opplever mye større tap av nerveceller enn modellen de brukte i de tidligere lysterapistudiene.
Tau P301S mus produserer et mutant tau-protein som danner floker i celler som de som forekommer i hjerneceller hos mennesker med Alzheimers sykdom. CK-p25 mus produserer et protein kalt p25 som forårsaker "alvorlig nevrodegenerasjon."
Teamet så at daglig lysterapi som startet før den forventede starten på nevrodegenerasjon ga bemerkelsesverdige effekter på begge typer mus.
Tau P301S mus som fikk 3 ukers behandling, viste ingen tegn på nevron degenerasjon, sammenlignet med 15–20% av nevrontap hos de ubehandlede musene.
Resultatet var det samme i CK-p25 mus, som gjennomgikk 6 ukers behandling.
Prof. Tsai hevder at hun har "jobbet med p25-protein i over 20 år," og proteinet er veldig giftig for hjernen. Imidlertid har hun aldri sett noe lignende resultatet før. "Det er veldig sjokkerende," legger hun til.
"Vi fant ut at p25-transgenekspresjonsnivåene er nøyaktig de samme hos behandlede og ubehandlede mus, men det er ingen nevrodegenerasjon hos de behandlede musene," forklarer hun.
Da forskerne testet musenes romlige minne, fant de også overraskende resultater: Lysterapi forbedret ytelsen hos eldre mus som ikke var genetisk programmert til å utvikle Alzheimers sykdom, men det hadde ingen effekt på yngre, lignende mus.
Markerte forskjeller i genaktivitet
Forskerne undersøkte også genendringer i de behandlede og ubehandlede musene. De fant at nervecellene til ubehandlede mus hadde redusert aktivitet i gener som reparerer DNA og i de som hjelper til med å drive forbindelsene mellom nerveceller. De behandlede musene viste derimot større aktivitet i disse genene.
De så også at de behandlede musene hadde flere forbindelser mellom nervecellene, og at disse opererte mer sammenhengende.
Forskerne undersøkte også genaktivitet i mikroglia, eller immunceller som hjelper til med å fjerne celleavfall og annet rusk i hjernen.
Disse undersøkelsene avslørte at gener som fremmer betennelse var mer aktive hos mus som ikke fikk lysterapi. Imidlertid viste behandlede mus en markert mangel på aktivitet i disse genene. De viste også økt aktivitet i gener som påvirker mikrogliaes evne til å bevege seg rundt.
Studieforfatterne forklarer at disse funnene antyder at lysterapi styrket mikrogliaes evne til å takle betennelse. Kanskje gjorde det dem bedre i stand til å rydde bort avfallsmaterialer, inkludert defekte proteiner som kan samle seg for å danne giftige plakk og floker.
Prof. Tsai minner oss om at ett viktig spørsmål fremdeles ikke har noe svar: Hvordan induserer gamma-svingning disse forskjellige former for beskyttelse?
Kanskje svingningene utløste noe i nervecellene. Prof. Tsai sier at hun liker å tenke at nerveceller er "hovedregulatorene."
"Mange har spurt meg om mikroglia er den viktigste celletypen i denne gunstige effekten, men for å være ærlig, vet vi virkelig ikke."
Prof. Li-Huei Tsai
