Alzheimeri tõbi: kuidas valgusravi võiks aju kaitsta
Teadlased on varem näidanud, et teatud tüüpi valgusravi võib potentsiaalselt vähendada toksilisi valke, mis Alzheimeri tõve korral ajus kogunevad. Nüüd on sama meeskond tuvastanud, mis toimub raku tasemel selle tulemuse saavutamiseks.
2016. aastal leidsid Cambridge'is asuva Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlased, et hiirte silmi vilkuva valguse säramine võib vähendada Alzheimeri tõvega ajus esinevate amüloid- ja tau-valkude toksilist kogunemist.
Valgusteraapia suurendab aju laine vormi, mida nimetatakse gamma võnkumiseks, mis uuringute kohaselt on Alzheimeri tõvega inimestel häiritud.
Hiljuti näitas MIT-i meeskond, et valgusravi ja heliteraapia kombineerimine pikendas kasulikke mõjusid veelgi.
Need uuringud nägid ka, et valgusravi võib parandada mälu hiirtel, kellel on geneetiline eelsoodumus Alzheimeri tõve tekkeks ja ruumimälu vanematel hiirtel ilma haigusseisundita.
Viimane uurimine, mis nüüd ajakirjas kajastub Neuron, on näidanud, et gammavõnkumiste suurendamine võib parandada närvirakkude vahelist ühendust, vähendada põletikku ja säilitada rakusurma eest Alzheimeri tõvega hiiremudelites.
Samuti näitab see, et ravi kaugeleulatuv mõju hõlmab lisaks närvirakkudele või neuronitele ka immuunrakkude tüüpi, mida nimetatakse mikrogliateks.
"Tundub," ütleb neuroteaduste professor Li-Huei Tsai, neuroteaduste professor ja MITi Picoweri õppe- ja mäluinstituudi direktor, "et neurodegeneratsioon on suures osas ära hoitud."
Alzheimeri tõbi ja mürgised valgud
Alzheimeri tõbi on seisund, mis järk-järgult hävitab ajukoe ja sellega seotud funktsioonid rakkude pöördumatu kadumise kaudu.
Alzheimeri tõve rahvusvahelise organisatsiooni 2018. aasta aruanne näitab, et 50 miljonil inimesel on kogu maailmas dementsus ja et kahele kolmandikule neist on põhjuseks Alzheimeri tõbi.
Kuigi mõned ravimeetodid võivad mõnda aega Alzheimeri sümptomeid aeglustada, ei suuda ükski neist veel seda seisundit ravida.
Alzheimeri tõvega inimestel hakkab aju muutuma pikka aega, enne kui nad tunnevad dementsuse sümptomeid. Selliste sümptomite hulka kuuluvad raskused mõtlemisel ja meeldejätmisel.
Eelkõige on kaks muutust: beeta-amüloidvalgu toksiliste ladestuste või naastude tekkimine närvirakkude vahel ja tau-valgu toksiliste puntrate moodustumine rakkude sees.
Prof Tsai ja tema kolleegid selgitavad, et Alzheimeri tõvega inimestel ilmnevad ka ajus veel üks muutus: "võnkumiste vähenenud võimsus gammasagedusalas".
Teadlased on välja pakkunud, et gammavõnkumised on teatud tüüpi ajulained, mis on olulised selliste funktsioonide jaoks nagu mälu ja tähelepanu.
Oma varasemas töös olid teadlased näidanud, et kokkupuude valgusega, mis vilkus kiirusega 40 tsüklit sekundis ehk herts, stimuleeris hiirte aju nägemiskoores gamma võnkumisi.
Sama sagedusega peksmise helitoonide lisamine suurendas valgusteraapia naastu vähendavat toimet ja laiendas seda visuaalsest ajukoorest kaugemale hipokampusesse ja mõnda prefrontaalsesse ajukooresse.
Mõlema ravi gamma võnkumised viisid ka mälufunktsiooni paranemiseni Alzheimeri tõve hiiremudelites.
Tähelepanuväärne neuroprotektsiooni tase
Uue uuringuga soovisid teadlased rohkem teada saada nende eeliste saavutamise aluseks olnud mehhanismidest.
Selleks kasutasid nad Alzheimeri tõvest kahte hiiremudelit: Tau P301S ja CK-p25. Prof Tsai ütleb, et mõlemat tüüpi hiirtel on närvirakkude kaotus palju suurem kui varasemates valgusravi uuringutes kasutatud mudelil.
Tau P301S hiired toodavad mutantset tau-valku, mis moodustab rakkudes puntrad, näiteks need, mis esinevad Alzheimeri tõvega inimeste ajurakkudes. CK-p25 hiired toodavad valku nimega p25, mis põhjustab "tugevat neurodegeneratsiooni".
Meeskond nägi, et igapäevane valgusravi, mis algas enne neurodegeneratsiooni eeldatavat algust, avaldas märkimisväärset mõju mõlemat tüüpi hiirtele.
3-nädalase ravi saanud Tau P301S hiirtel ei ilmnenud neuronite degeneratsiooni märke, võrreldes 15–20% -ga ravimata hiirte neuronikaotusest.
Tulemus oli sama CK-p25 hiirtel, keda raviti 6 nädalat.
Prof Tsai väidab, et ta on "töötanud p25 valguga üle 20 aasta" ja valk on ajule väga mürgine. Midagi sellist tulemust pole ta aga varem näinud. "See on väga šokeeriv," lisab ta.
"Leidsime, et transgeeni p25 ekspressioonitasemed on töödeldud ja ravimata hiirtel täpselt samad, kuid töödeldud hiirtel ei esine neurodegeneratsiooni," selgitab ta.
Kui teadlased testisid hiirte ruumimälu, leidsid nad ka üllatavaid tulemusi: Valgusteraapia parandas jõudlust vanematel hiirtel, kes ei olnud geneetiliselt programmeeritud Alzheimeri tõve tekkeks, kuid see ei avaldanud mõju noorematele sarnastele hiirtele.
Märgatavad erinevused geeniaktiivsuses
Teadlased uurisid ka töödeldud ja ravimata hiirte geenimuutusi. Nad leidsid, et ravimata hiirte närvirakkudel oli vähenenud aktiivsus geenides, mis parandavad DNA-d, ja nendes, mis aitavad juhtida närvirakkude vahelisi seoseid. Ravitud hiired näitasid seevastu nendes geenides suuremat aktiivsust.
Samuti nägid nad, et ravitud hiirtel oli rohkem ühendeid närvirakkude vahel ja need töötasid sidusamalt.
Teadlased uurisid ka geenide aktiivsust mikroglias ehk immuunrakkudes, mis aitavad puhastada ajus olevad rakujäätmed ja muud prahid.
Need uuringud näitasid, et põletikku soodustavad geenid olid aktiivsemad hiirtel, kes ei saanud valgusteraapiat. Kuid töödeldud hiirtel ilmnes nendes geenides märkimisväärne aktiivsuse puudumine. Nad näitasid ka suurenenud aktiivsust geenides, mis mõjutavad mikroglia liikumisvõimet.
Uuringu autorid selgitavad, et need leiud viitavad sellele, et valgusravi tugevdas mikroglia võimet põletikega toime tulla. Võib-olla võimaldas see neil paremini puhastada jäätmeid, sealhulgas vigaseid valke, mis võivad koguneda toksiliste naastude ja puntrate moodustamiseks.
Prof Tsai tuletab meile meelde, et ühel olulisel küsimusel pole siiani vastust: kuidas indutseerib gamma võnkumine neid erinevaid kaitsevorme?
Võib-olla panid võnked närvirakkude sees midagi käima. Prof Tsai ütleb, et talle meeldib mõelda, et närvirakud on “peamised regulaatorid”.
"Paljud inimesed on minult küsinud, kas mikroglia on selles kasulikus efektis kõige olulisem rakutüüp, kuid ausalt öeldes me tõesti ei tea."
Prof Li-Huei Tsai
