Alzheimers: Hvordan lysterapi kunne beskytte hjernen
Forskere har tidligere vist, at en type lysterapi potentielt kunne reducere giftige proteiner, der opbygges i hjernen i Alzheimers sygdom. Nu har det samme hold identificeret, hvad der sker på celleniveau for at opnå dette resultat.
I 2016 fandt forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge, at et skinnende lys i musens øjne kunne reducere den giftige ophobning af amyloid- og tau-proteiner, der forekommer i hjernen med Alzheimers sygdom.
Lysterapi fremmer en form for hjernebølge kaldet gamma-svingning, hvilket forskning antyder er svækket hos mennesker med Alzheimers sygdom.
For nylig afslørede MIT-teamet, at kombinationen af lysterapi med lydterapi udvidede de gavnlige effekter endnu mere.
Disse undersøgelser så også, at lysterapi kan forbedre hukommelsen hos mus, der er genetisk disponeret for at udvikle Alzheimers sygdom og rumlig hukommelse hos ældre mus uden tilstanden.
Den seneste undersøgelse, som nu findes i tidsskriftet Neuron, har vist, at boosting af gamma-svingninger kan forbedre forbindelsen mellem nerveceller, reducere inflammation og bevare mod celledød i musemodeller af Alzheimers.
Det viser også, at behandlingens vidtrækkende virkninger ikke kun involverer nerveceller eller neuroner, men også en type immuncelle kaldet mikroglia.
"Det ser ud til," siger seniorforfatter Li-Huei Tsai, professor i neurovidenskab og direktør for Picower Institute for Learning and Memory ved MIT, "at neurodegeneration i vid udstrækning er forhindret."
Alzheimers og toksiske proteiner
Alzheimers er en tilstand, der gradvist ødelægger hjernevæv og tilhørende funktion gennem det irreversible tab af celler.
En rapport fra 2018 fra Alzheimers Disease International afslører, at 50 millioner mennesker verden over har demens, og at for to tredjedele af dem er Alzheimers sygdom årsagen.
Selv om nogle behandlinger kan bremse Alzheimers symptomer i et stykke tid, kan ingen endnu helbrede tilstanden.
Hos mennesker med Alzheimers sygdom begynder hjernen at ændre sig længe, før de oplever symptomer på demens. Sådanne symptomer inkluderer vanskeligheder med at tænke og huske.
Især to ændringer er udviklingen af toksiske aflejringer eller plaques af beta-amyloidprotein mellem nervecellerne og dannelsen af toksiske sammenfiltringer af tau-protein inde i cellerne.
Prof. Tsai og hendes kolleger forklarer, at mennesker med Alzheimers sygdom også viser en anden ændring i hjernen: "reduceret svingningsstyrke i gammafrekvensbåndet."
Forskere har foreslået, at gamma-svingninger er en type hjernebølge, der er vigtig for funktioner som hukommelse og opmærksomhed.
I deres tidligere arbejde havde forskerne vist, at eksponering for lys, der flimrede med en hastighed på 40 cyklusser pr. Sekund eller hertz, stimulerede gamma-svingninger i hjernens visuelle cortex hos mus.
Tilføjelse af lydtoner, der slår med samme frekvens, forbedrede den plaque-reducerende effekt af lysterapi og udvidede den ud over den visuelle cortex ind i hippocampus og noget af den præfrontale cortex.
Gamma-svingninger fra begge behandlinger førte også til forbedringer i hukommelsesfunktionen i musemodeller af Alzheimers sygdom.
Bemærkelsesværdigt niveau af neurobeskyttelse
Med den nye undersøgelse ønskede forskerne at finde ud af mere om de underliggende mekanismer, der førte til disse fordele.
Til dette brugte de to musemodeller af Alzheimers: Tau P301S og CK-p25. Prof. Tsai siger, at begge typer mus oplever meget større tab af nerveceller end den model, de brugte i de tidligere undersøgelser af lysterapi.
Tau P301S mus producerer et mutant tau-protein, der danner sammenfiltringer inde i celler som dem, der forekommer inde i hjerneceller hos mennesker med Alzheimers sygdom. CK-p25 mus producerer et protein kaldet p25, der forårsager "svær neurodegeneration."
Holdet så, at daglig lysterapi, der begyndte før den forventede start af neurodegeneration, gav bemærkelsesværdige effekter på begge typer mus.
Tau P301S mus, der modtog 3 ugers behandling, viste ingen tegn på neuron degeneration sammenlignet med 15-20% af neurontab hos de ubehandlede mus.
Resultatet var det samme i CK-p25 musene, som gennemgik 6 ugers behandling.
Prof. Tsai hævder, at hun har "arbejdet med p25-protein i over 20 år", og proteinet er meget giftigt for hjernen. Imidlertid har hun aldrig set noget lignende dette resultat før. ”Det er meget chokerende,” tilføjer hun.
”Vi fandt ud af, at p25-transgenekspressionsniveauerne er nøjagtigt de samme i behandlede og ubehandlede mus, men der er ingen neurodegeneration i de behandlede mus,” forklarer hun.
Da forskerne testede musens rumlige hukommelse, fandt de også overraskende resultater: Lysterapi forbedrede ydeevnen hos ældre mus, der ikke var genetisk programmeret til at udvikle Alzheimers sygdom, men det havde ingen effekt på yngre, lignende mus.
Markerede forskelle i genaktivitet
Forskerne undersøgte også genændringer i de behandlede og ubehandlede mus. De fandt ud af, at nervecellerne hos ubehandlede mus havde reduceret aktivitet i gener, der reparerer DNA, og i dem, der hjælper med at betjene forbindelserne mellem nerveceller. De behandlede mus viste derimod større aktivitet i disse gener.
De så også, at de behandlede mus havde flere forbindelser mellem nerveceller, og at disse fungerede mere sammenhængende.
Forskerne undersøgte også genaktivitet i mikroglia eller immunceller, der hjælper med at fjerne celleaffald og andet affald i hjernen.
Disse undersøgelser afslørede, at gener, der fremmer betændelse, var mere aktive hos mus, der ikke modtog lysterapi. Imidlertid viste behandlede mus en markant mangel på aktivitet i disse gener. De viste også øget aktivitet i gener, der påvirker mikroglias evne til at bevæge sig rundt.
Undersøgelsesforfatterne forklarer, at disse fund tyder på, at lysterapi styrket mikroglia's evne til at håndtere inflammation. Måske gjorde det dem bedre i stand til at rydde affaldsmaterialer, herunder defekte proteiner, der kan akkumuleres for at danne toksiske plaques og tangles.
Prof. Tsai minder os om, at et vigtigt spørgsmål stadig ikke har noget svar: Hvordan inducerer gammasvingning disse forskellige former for beskyttelse?
Måske svingninger udløser noget inde i nerveceller. Prof. Tsai siger, at hun kan lide at tro, at nerveceller er "masterregulatorerne."
"Mange mennesker har spurgt mig, om mikroglia er den vigtigste celletype i denne gavnlige effekt, men for at være ærlig ved vi det virkelig ikke."
Prof. Li-Huei Tsai
