Alzheimerin tauti: kuinka valohoito voisi suojata aivoja
Tutkijat ovat aiemmin osoittaneet, että tietyntyyppinen valohoito voi mahdollisesti vähentää myrkyllisiä proteiineja, jotka kertyvät aivoihin Alzheimerin taudissa. Nyt sama tiimi on tunnistanut, mitä tapahtuu solutasolla tämän tuloksen saavuttamiseksi.
Cambridgen Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat havaitsivat vuonna 2016, että välkkyvän valon loistaminen hiirten silmiin voisi vähentää Alzheimerin taudin aivoissa esiintyvien amyloidi- ja tau-proteiinien toksista kertymistä.
Valoterapia lisää aivoaaltomuotoa, jota kutsutaan gamma-värähtelyksi, mikä tutkimuksen mukaan on heikentynyt Alzheimerin tautia sairastavilla ihmisillä.
Viime aikoina MIT-tiimi paljasti, että valohoidon ja ääniterapian yhdistäminen lisäsi hyödyllisiä vaikutuksia entisestään.
Nämä tutkimukset havaitsivat myös, että valohoito voi parantaa muistia hiirillä, jotka ovat alttiita geneettisesti Alzheimerin taudin kehittymiselle, ja tilamuistia vanhemmille hiirille ilman sairautta.
Viimeisin tutkimus, joka on nyt lehdessä Neuroni, on osoittanut, että gammavärähtelyjen lisääminen voi parantaa hermosolujen välistä yhteyttä, vähentää tulehdusta ja säilyttää solukuoleman Alzheimerin taudin hiirimalleissa.
Se osoittaa myös, että hoidon kauaskantoiset vaikutukset eivät koske vain hermosoluja tai hermosoluja, vaan myös erään tyyppisiä immuunisoluja, joita kutsutaan mikrogliaksi.
"Näyttää siltä", sanoo neurotieteiden professori ja MIT: n Picower-oppimis- ja muistiinpanoviraston johtaja, vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Li-Huei Tsai, "että neurodegeneraatio on pitkälti estetty."
Alzheimerin tauti ja myrkylliset proteiinit
Alzheimerin tauti tuhoaa aivokudoksen ja siihen liittyvän toiminnan vähitellen solujen peruuttamattoman menetyksen kautta.
Alzheimer's Disease Internationalin vuoden 2018 raportti paljastaa, että 50 miljoonalla ihmisellä on maailmanlaajuisesti dementia ja että heistä kahdelle kolmasosalle Alzheimerin tauti on syy.
Vaikka jotkut hoidot voivat hidastaa Alzheimerin oireita jonkin aikaa, mikään ei vielä voi parantaa tilaa.
Alzheimerin tautia sairastavilla aivot alkavat muuttua kauan ennen kuin he kokevat dementian oireita. Tällaisia oireita ovat ajattelun ja muistamisen vaikeudet.
Kaksi muutosta on erityisesti beeta-amyloidiproteiinin myrkyllisten kerrostumien tai plakkien kehittyminen hermosolujen välillä ja tau-proteiinin myrkyllisten punosten muodostuminen solujen sisään.
Professori Tsai ja hänen kollegansa selittävät, että Alzheimerin tautia sairastavilla ihmisillä on myös toinen muutos aivoissa: "heilahteluteho gamman taajuusalueella".
Tutkijat ovat ehdottaneet, että gammavärähtelyt ovat eräänlainen aivoaalto, joka on tärkeä toiminnoille, kuten muistille ja huomiolle.
Aikaisemmassa työssään tutkijat olivat osoittaneet, että altistuminen valolle, joka välkkyi 40 sykliä sekunnissa, eli hertiä, stimuloi gamman värähtelyjä hiirten aivokuoressa.
Samalla taajuudella sykkivien äänien lisääminen lisäsi valohoidon plakkia vähentävää vaikutusta ja laajensi sen visuaalisen aivokuoren yli hippokampukseen ja joihinkin prefrontaaliseen aivokuoreen.
Molempien hoitojen gammavärähtelyt johtivat myös muistitoiminnan parantumiseen Alzheimerin taudin hiirimalleissa.
Huomattava hermosuojaus
Uuden tutkimuksen avulla tutkijat halusivat tietää enemmän taustalla olevista mekanismeista, jotka johtivat näihin etuihin.
Tätä varten he käyttivät kahta Alzheimerin taudin mallia: Tau P301S ja CK-p25. Prof. Tsai sanoo, että molemmilla hiirtyypeillä on paljon suurempi hermosolujen menetys kuin mallissa, jota he käyttivät aikaisemmissa valohoitotutkimuksissa.
Tau P301S -hiiret tuottavat mutanttisen tau-proteiinin, joka muodostaa punoksia solujen sisään, kuten sellaiset, joita esiintyy Alzheimerin tautia sairastavien ihmisten aivosoluissa. CK-p25-hiiret tuottavat p25-proteiinia, joka aiheuttaa "vakavan hermoston rappeutumisen".
Tiimi näki, että päivittäinen valohoito, joka alkoi ennen odotettua neurodegeneraation alkua, tuotti merkittäviä vaikutuksia molempiin hiirtyyppeihin.
Tau P301S -hiirillä, jotka saivat 3 viikkoa hoitoa, ei ollut merkkejä hermosolujen rappeutumisesta verrattuna 15–20%: iin hermosolujen menetyksestä käsittelemättömissä hiirissä.
Tulos oli sama CK-p25-hiirissä, joille tehtiin 6 viikon hoito.
Tsai väittää, että hän on ”työskennellyt p25-proteiinin kanssa yli 20 vuoden ajan”, ja proteiini on erittäin myrkyllistä aivoille. Hän ei kuitenkaan ole koskaan ennen nähnyt mitään tällaista tulosta. "Se on hyvin järkyttävää", hän lisää.
"Huomasimme, että p25-siirtogeenien ilmentymistasot ovat täsmälleen samat hoidetuissa ja käsittelemättömissä hiirissä, mutta hoidetuissa hiirissä ei ole neurodegeneraatiota", hän selittää.
Kun tutkijat testasivat hiirien avaruusmuistia, he löysivät myös yllättäviä tuloksia: Valohoito paransi suorituskykyä vanhemmilla hiirillä, joita ei ollut ohjelmoitu geneettisesti kehittämään Alzheimerin tautia, mutta sillä ei ollut vaikutusta nuorempiin, samankaltaisiin hiiriin.
Merkittävät erot geeniaktiivisuudessa
Tutkijat tutkivat myös geenimuutoksia hoidetuissa ja käsittelemättömissä hiirissä. He havaitsivat, että käsittelemättömien hiirten hermosoluilla oli vähentynyt aktiivisuus geeneissä, jotka korjaavat DNA: ta, ja niissä, jotka auttavat ylläpitämään hermosolujen välisiä yhteyksiä. Hoidetuilla hiirillä oli toisaalta suurempi aktiivisuus näissä geeneissä.
Lisäksi he näkivät, että hoidetuilla hiirillä oli enemmän yhteyksiä hermosolujen välillä ja että ne toimivat johdonmukaisemmin.
Tutkijat tutkivat myös geeniaktiivisuutta mikrogliassa eli immuunisoluissa, jotka auttavat poistamaan solujätteet ja muut roskat aivoissa.
Nuo tutkimukset paljastivat, että tulehdusta edistävät geenit olivat aktiivisempia hiirissä, jotka eivät saaneet valohoitoa. Hoidetuilla hiirillä oli kuitenkin merkittävä aktiivisuuden puute näissä geeneissä. Ne osoittivat myös lisääntynyttä aktiivisuutta geeneissä, jotka vaikuttavat mikroglian kykyyn liikkua.
Tutkimuksen tekijät selittävät, että nämä havainnot viittaavat siihen, että valohoito vahvisti mikroglian kykyä käsitellä tulehdusta. Ehkä se sai heidät paremmin puhdistamaan jätemateriaalit, mukaan lukien vialliset proteiinit, jotka voivat kerääntyä muodostamaan myrkyllisiä plakkeja ja sotkeita.
Prof. Tsai muistuttaa meitä siitä, että yhdellä tärkeällä kysymyksellä ei ole vieläkään vastausta: Kuinka gamman värähtely aiheuttaa nämä erilaiset suojamuodot?
Ehkä värähtelyt laukaisivat jotain hermosolujen sisällä. Professori Tsai sanoo mielellään haluavansa ajatella, että hermosolut ovat ”pääsäätelijöitä”.
"Monet ihmiset ovat kysyneet minulta, ovatko mikroglia tärkeimmät solutyypit tässä hyödyllisessä vaikutuksessa, mutta rehellisesti sanottuna emme todellakaan tiedä."
Professori Li-Huei Tsai
