Как свет помогает мозгу бороться с болезнью альцгеймера

04.10.2012 Наука и жизнь

Световые импульсы определённой частоты уменьшают уровень патогенных белков, запускающих нейродегенеративные процессы.

Заболевание Альцгеймера, как и другие нейродегенеративные заболевания, появляется оттого, что в нейронах мозга скапливаются нерастворимые протеиновые комплексы, токсичные для клеток. Со временем в нервной ткани формируются характерные большие отложения, так именуемые амилоидные бляшки, складывающиеся из бета-амилоида – одного из патогенных альцгеймерических белков.

Снимок мозга больного синдромом Альцгеймера, сделанный в позитронно-эмиссионом томографе. (Фото ENERGY.GOV / Flickr.com.) Клетки микроглии в мозге мыши. (Фото ZEISS Microscopy / Flickr.com.) ‹ ›

Если бы удалось как-то избавиться от этих нерастворимых комплексов, либо хотя бы их появление, заболевание удалось бы усмирить. Недавно мы писали об опытах сотрудников биотехнологической компании Biogen Inc., каковые нашли метод уничтожать страшные протеиновые отложения посредством особых антител, каковые растворяют амилоидные скопления и оказывают помощь иммунным клеткам в буквальном смысле их съесть.Как свет помогает мозгу бороться с болезнью альцгеймера По большому счету говоря, исследователи в мире в далеком прошлом стараются привлечь к борьбе с нейродегенеративными заболеваниями иммунотерапевтические способы, и, по-видимому, тут вправду возможно сохранять надежду на некий успех.

Но возможно пойти и вторым путём – как это сделали Ли-Хуэй Цзай (Li-Huei Tsai), Эмери Браун (Emery N. Brown) и их коллеги из Массачусетского технологического университета. Как мы знаем, что один из характерных показателей заболевания Альцгеймера – нарушения в гамма-ритмах мозга, нужных для памяти, внимания, восприятия; в случае если мозг неимеетвозможности генерировать гамма-волны, значит, у него не хорошо с высшими когнитивными функциями. У мышей, каковые генетически склонны к синдрому Альцгеймера, неприятности с гамма-ритмами появляются ещё перед тем, как в мозге появляются амилоидные бляшки – в то время, когда мышь пробует выучить дорогу в лабиринте, по электрической активности мозга возможно подметить, что он у неё трудится не совсем так, как нужно.

Исследователи решили узнать, что случится, в случае если у мышей, предрасположенных к синдрому Альцгеймера, искусственно сгенерировать верные гамма-волны. Для этого применяли оптогенетические способы, каковые разрешают включать и выключать группы генетически модифицированных нейронов посредством световых импульсов, подаваемых в мозг по оптоволокну.

Оказалось, что в случае если клетки гиппокампа (одного из главных центров памяти в мозге) в течение часа стимулировать на частоте 40 Гц, то уровень страшного бета-амилоида в нейронах гиппокампа значительно уменьшается на 40–50 процентов. Причём частота должна быть как раз в 40 Гц: не смотря на то, что гамма-ритмы варьируют от 25 до 80 Гц, стимуляция на вторых частотах в гамма-диапазоне для того чтобы результата на давала. Стоит кроме этого добавить, что нейробиологи действовали на определённые клетки, именуемые интернейронами – считается, что они оказывают помощь синхронизировать гамма-активность в других нервных клетках.

Иными словами, в случае если вынудить нервные клетки генерировать верные гамма-ритмы, то страшного альцгеймерического белка станет меньше, и возможность заболевания, быть может, также уменьшится. Но оптогенетика – всё-таки не клинический инструмент, и, в случае если сказать о медицинских возможностях, то тут нужен способ, что разрешал бы обойтись без генетических модификаций и без введения в мозг оптоволокна либо чего-то аналогичного.

 В этот самый момент стало известно, что с тем же эффектом возможно применять световые импульсы. В статье в Nature авторы работы пишут, что мерцающие с частотой 40 Гц светодиоды так же помогали мозгу генерировать гамма-ритмы, в следствии чего количество бета-амилоида в зрительной коре мышей с ранней стадией заболевания падало в два раза – действительно, в течении 24 часов уровень страшного белка поднимался обратно.

Похожий опыт совершили с животными, у которых заболевание Альцгеймера продвинулась дальше, и в мозге уже стали появляться характерные бляшки. Таких мышей обрабатывали световыми импульсами по часу в сутки на протяжении семи дней – в следствии у них не только уменьшалось количество вольно плавающего, пока ещё растворимого бета-амилоида, но и уже готовые бляшки также делались меньше и росли медленнее.

Как мы знаем, при болезни Альцгеймера в мозге, не считая бета-амилоидных отложений, появляются ещё и комплексы тау-белка, получающего патогенную форму. Так вот, посредством световых импульсов удалось подействовать и на тау-белок – его также становилось меньше.

В норме мозг сам очищает себя от страшных молекул, для этого у него имеется особенные клетки, именуемые микроглией – их задача защищать нервную ткань от вероятных зараз и вовремя убирать всевозможный мусор: остатки погибших клеток, вышедшие из строя биомолекулы и т. д.

Но при синдроме Альцгеймера микроглия трудится не хорошо, её клетки синтезируют воспалительные сигналы и выделяют из себя различные токсичные вещества, каковые не только не мешают заболевании, но кроме того оказывают помощь ей. «Светотерапия» же нормализует работу микроглии, которая начинает деятельно поедать бета-амилоид. Другими словами стимуляция гамма-ритмов действует двояко: с одной стороны, нейроны создают меньше страшного белка, с другой, его деятельно истребляют мусороуборочные клетки.

Мы знаем, что активность разных генов в нейронах зависит от активности самих нервных клеток, и возможно высказать предположение, что принудительная работа в «гамма-режиме» включает некие молекулярные механизмы, каковые оказывают помощь противостоять нейродегенеративным процессам; но как именно это происходит, станет светло по окончании дополнительных изучений.

Хотелось бы сохранять надежду, что таковой до необычного несложный метод борьбы с синдромом Альцгеймера вправду окажется действенным с клинической точки зрения. Но для начала необходимо сделать так, дабы эффект от аналогичной терапии продолжался продолжительнее – выше мы говорили, что уровень патогенного белка поднимался обратно спустя дни по окончании световой обработки. (Быть может, что проблему возможно решить, легко увеличив продолжительность «лечебного курса» – дабы нейроны и микроглия привыкли держать бета-амилоид в узде.)

Иначе, нужно удостовериться, что световые импульсы замедляют развитие заболевания не только в зрительной коре, но и в других участках мозга. Но, авторы работы утверждают, что так оно и имеется: до тех пор пока что неизданные результаты самых последних опытов показывают, что очищение от альцгеймерического белка происходит и в других территориях мозга, а не только в тех, каковые конкретно принимают зрительную данные.

 Ну и, наконец, необходимо убедиться, что у нас наряду с этим исчезают не только молекулярные показатели заболевания, но внешние, когнитивно-поведенческие – что память, внимание и другие высшие когнитивные функции, пускай не постоянно совершенствуются, но уж точно не становятся хуже.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Елена Малышева. Симптомы болезни Альцгеймера


Похожие статьи, которые вам понравятся: