阿爾茨海默氏症:光療如何保護大腦

研究人員此前已經證明，一種光療法可以潛在地減少阿爾茨海默病患者大腦中積累的有毒蛋白質。現在，相同的團隊已經確定了在單元級發生什麼來實現這一結果。

2016年，劍橋麻省理工學院的科學家發現閃爍光進入小鼠的眼睛可以減少在大腦中發生的澱粉樣蛋白和τ蛋白的毒性積累。阿爾茨海默病.

光療促進了一種叫做伽馬振蕩的腦電波，研究表明，在阿爾茨海默病患者中，伽馬振蕩是受損的。

最近，麻省理工學院的研究小組透露光與聲療法進一步擴大了有益效應。

這些研究還發現，光療法可以改善遺傳易患老年癡呆症的小鼠的記憶，並能改善老年小鼠的空間記憶。

最近的調查，現在刊登在雜誌上神經元，表明增強伽馬振蕩可以改善神經細胞之間的連接，減少發炎，並保存在老年癡呆症小鼠模型中，防止細胞死亡。

它還表明，治療的深遠影響不僅涉及神經細胞，或神經元，還涉及一種稱為小膠質細胞的免疫細胞。

「看來，」資深研究作者蔡立輝(音譯)說。神經科學麻省理工學院的Picower學習和記憶研究所主任說：「這種神經退化基本上是可以預防的。」

阿爾茨海默氏症和毒性蛋白

阿爾茨海默氏症是一種通過細胞的不可逆喪失逐漸破壞腦組織和相關功能的疾病。

國際阿爾茨海默病協會2018年的一份報告顯示，5000萬人世界各地癡呆症對其中三分之二的人來說，老年癡呆症是病因。

儘管一些治療方法能在一段時間內減緩阿爾茨海默氏症的癥狀，但目前還沒有一種療法能治癒這種情況。

在老年癡呆症患者中，大腦在經歷癡呆癥狀之前很長一段時間就開始發生變化。這些癥狀包括思考和記憶方面的困難。

二特別是變化是神經細胞間β-澱粉樣蛋白的毒性沉積或斑的形成，以及細胞內τ蛋白毒性纏結的形成。

蔡教授和她的同事解釋說，患有阿爾茨海默氏症的人大腦中也有另一個變化：「伽馬波段振蕩的功率降低。」

科學家提出，伽馬振蕩是一種腦電波，對記憶和注意力等功能很重要。

在他們早期的工作中，研究人員已經證明，以每秒40個周期的速度，暴露在光線下會刺激小鼠大腦視覺皮層的伽馬振蕩。

在同一頻率上增加聲調，增強了光療法的斑塊減少效果，並將其擴展到視皮層以外的海馬和部分前額葉皮層。

這兩種治療的伽馬振蕩也導致阿爾茨海默病小鼠模型記憶功能的改善。

顯著的神經保護水準

通過這項新的研究，研究人員希望更多地了解導致這些益處的潛在機制。

為此，他們使用了兩種老年癡呆症小鼠模型：τP301S和CK-p25。蔡教授說，這兩種類型的老鼠比他們在早期光療研究中使用的模型遭受更多的神經細胞損失。

τP301S小鼠產生一種突變的τ蛋白，這種蛋白在細胞內形成纏結，例如發生在患有阿爾茨海默病的人腦細胞內的細胞內。ck-p25小鼠產生一種叫做p25的蛋白質，導致「嚴重的神經變性」。

研究小組發現，在預期的神經變性開始之前開始的每日光療法對兩種類型的小鼠都產生了顯著的效果。

接受3周治療的τP301S小鼠沒有神經元變性的跡象，而未治療的小鼠神經元丟失率為15%-20%。

CK-p25小鼠經6周治療後，結果相同。

蔡教授聲稱，她「用p25蛋白工作了20多年」，這種蛋白質對大腦有很大的毒性。然而，她從來沒有見過這樣的結果。「這非常令人震驚，」她補充道。

她解釋說：「我們發現，p25基因在處理過的小鼠和未治療的小鼠中的表達水準完全相同，但在接受治療的小鼠中沒有出現神經變性。」

當研究人員測試老鼠的空間記憶時，他們還發現了令人驚訝的結果：光療改善了老年小鼠的表現，這些小鼠的遺傳基因不足以發展老年癡呆症，但它對更年輕、相似的老鼠沒有影響。

基因活性顯著差異

研究人員還檢查了治療組和未治療組小鼠的基因變化。他們發現，未經治療的老鼠的神經細胞減少了修復DNA的基因和幫助操作神經細胞之間的連接的基因的活性。另一方面，經過治療的老鼠在這些基因中表現出更大的活性。

此外，他們還發現，經過治療的老鼠在神經細胞之間有更多的聯繫，而且它們的操作更加協調一致。

科學家們還研究了小膠質細胞中的基因活動，即幫助清除腦中細胞廢物和其他碎片的免疫細胞。

這些研究表明，在沒有接受光療法的小鼠中，促進炎症的基因更活躍。然而，經過治療的小鼠在這些基因中表現出明顯的缺乏活性。他們還顯示，影響小膠質細胞運動能力的基因活性增加。

研究作者解釋說，這些發現表明光療法增強了小膠質細胞處理炎症的能力。也許這使他們能夠更好地清除廢物，包括有缺陷的蛋白質，這些蛋白質可以累積成有毒的斑塊和糾結物。

蔡教授提醒我們，一個重要的問題仍然沒有答案：伽馬振蕩是如何誘發這些不同形式的保護的？

也許這些振蕩會在神經細胞內部引發一些東西。蔡教授說，她喜歡認為神經細胞是「主要的調控者」。

"很多人一直在問我，小膠質細胞是否是這種有益作用中最重要的細胞類型，但老實說，我們真的不知道。「