Светодиоды засветили Альцгеймера: появился новый легкий способ побороть болезнь
Исследования Массачусетского технологического института (MIT) показали, что использование светодиодов, мерцающих на определенной частоте, может существенно уменьшить количество бляшек в зрительной коре мышей, которые образуются бета-амилоидом – пептидом Aβ42 – и являются одним из главных факторов возникновения болезни Альцгеймера.
Гамма-волны против Альцгеймера
Первые результаты были получены в ходе эксперимента на мышах, поэтому для определения эффективности подобного подхода при лечении пациентов с болезнью Альцгеймера будут необходимы дальнейшие исследования, говорит Ли-Хуэй Цай (Li-Huei Tsai), профессор нейробиологии, директор Института обучения и памяти Пикауэра в MIT, главный автор исследования, которое было опубликовано 7 декабря в интернет-издании Nature.
«Все под большим вопросом, ведь зачастую ученым не удается применить к человеческому организму результаты, полученные в ходе исследований на мышах,» – говорит Цай. – «Но если реакция человека на лечение окажется идентичной, можно сказать, что потенциал этого метода просто огромен, в силу его неинвазивности и доступности».
Болезнь Альцгеймера характеризуется образованием бета-амилоидных бляшек, которые приводят к нейродегенеративным изменениям в мозге и препятствуют его нормальной работе. Предшествующие исследования уже предполагали, что у пациентов с болезнью Альцгеймера также имеются нарушения гамма-колебаний – мозговых волн, которые варьируются от 25 до 80 герц (циклов в секунду) и способствуют таким функциям мозга, как внимание, восприятие и память.
В исследовании, проведенном над генетически запрограммированными на развитие Альцгеймера мышами, Цай и ее коллеги обнаружили нарушение гамма-колебаний еще до появления симптомов болезни при активности мозга во время обучения и работы памяти при прохождении лабиринта.
Исследователи стимулировали гамма-колебания на частоте 40 герц в области мозга, называемой гиппокамп. Именно эта область имеет решающее значение в формировании памяти. Эти первоначальные исследования основаны на методике оптогенетики, позволяющей ученым контролировать активность генетически модифицированных нейронов, направляя на них лучи света. Таким образом исследователи стимулировали определенные клетки мозга – контактные нейроны (интернейроны, связанные только с другими нейронами), которые затем синхронизируют гамма-активность возбуждающих нейронов, выполняющими функцию связи между нервными клетками.
После часа стимуляции при 40 герц, исследователи обнаружили сокращение от 40 до 50 процентов уровня бета-амилоидных белков в гиппокампе. Стимуляция на других частотах не давала подобный эффект.
Стимуляция светом
Затем ученые попытались узнать, удастся ли достичь такого же результата менее инвазивным методом. Цай и Эмери Браун (Emery Brown), также один из авторов статьи, профессор MIT медицинской инженерии и вычислительной неврологии, член института Пикауэра, разработали идею использования внешнего стимула гамма-колебаний в мозге – в данном случае света. Исследователи построили простое устройство, состоящее из полосы светодиодов, мерцание которых можно запрограммировать на разных частотах.
С помощью этого устройства исследователи обнаружили, что один час воздействия светодиодов на частоте 40 герц на ранних стадиях развития болезни Альцгеймера усиливает гамма-колебания и снижает уровень бета-амилоидов в два раза в зрительной коре мышей. Однако белки возвращаются к исходным показателям в течение суток.
Поэтому следующим шагом стало выявление, может ли длительный курс лечения уменьшить степень амилоидных бляшек у мышей на более поздних стадиях, когда их уровень достаточно высок. После воздействия на мышей в течение часа в день на протяжении недели процент бета-амилоидов в целом был заметно снижен, как и количество бляшек. В настоящее время исследователи пытаются определить, как долго продлится достигнутый ими эффект.
Кроме того, исследователи обнаружили, что гамма-ритмы также положительно повлияли на другой фактор болезни Альцгеймера: аномально модифицированный тау-белок, который может образовывать нейрофибриллярные клубки в головном мозге, то есть скопления белка в нерастворимой форме.
«Это исследование, тщательно разработанное и исполненное, демонстрирует, что гамма-колебания, которые нам были известны в течение длительного периода времени связаны с когнитивными функциями и играют решающую роль в способности мозга очищать отложения,» – говорит Альваро Паскуаль-Леоне (Alvaro Pascual-Leone), профессор неврологии в Гарвардской медицинской школе. – «Это удивительно, так как открывает захватывающие перспективы применения этого метода при лечении людей».
Лаборатория Цай на данным момент занимается изучением возможной стимуляции светодиодами гамма-колебаний в других областях мозга, предварительные данные свидетельствуют о том, что это осуществимо. Также ученые исследуют, какой эффект имеет уменьшение амилоидных бляшек на симптомы болезни Альцгеймера у мышей, и может ли этот метод использоваться при других неврологических расстройствах, вызывающих нарушения гамма-колебаний.
Комментарии