Уникальная визуальная стимуляция может стать новым методом лечения болезни Альцгеймера: неинвазивный метод уменьшает бета-амилоидные бляшки на моделях болезни Альцгеймера на мышах

Это лечение, похоже, работает, вызывая мозговые волны, известные как гамма-колебания, которые, как обнаружили исследователи, помогают мозгу подавлять производство бета-амилоида и укрепляют клетки, ответственные за разрушение бляшек.Потребуются дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли подобный подход помочь пациентам с болезнью Альцгеймера, — говорит Ли-Хуэй Цай, профессор нейробиологии Пикауэра, директор Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования, которое появится в декабре.

7 Интернет-издание журнала Nature.«Это большое« если », потому что было показано, что так много всего работает на мышах, но не работает на людях», — говорит Цай. «Но если люди будут вести себя подобно мышам в ответ на это лечение, я бы сказал, что потенциал просто огромен, потому что он настолько неинвазивен и настолько доступен».

Цай и Эд Бойден, доцент кафедры биологической инженерии, мозга и когнитивных наук в MIT Media Lab и McGovern Institute for Brain Research, который также является автором статьи Nature, основали компанию под названием Cognito Therapeutics для проведения тестов в люди. Ведущими авторами статьи являются аспирантка Ханна Яккарино и сотрудник исследовательской организации Media Lab Аннабель Сингер.«Это важное объявление может означать прорыв в понимании и лечении болезни Альцгеймера, ужасного недуга, от которого страдают миллионы людей и их семьи по всему миру», — говорит Майкл Сипсер, декан Школы наук Массачусетского технологического института. «Наши ученые Массачусетского технологического института открыли дверь в совершенно новое направление исследований этого расстройства мозга и механизмов, которые могут его вызывать или предотвращать. Я нахожу это чрезвычайно захватывающим».

Стимуляция мозговых волнБолезнь Альцгеймера, которой страдают более 5 миллионов человек в Соединенных Штатах, характеризуется наличием бета-амилоидных бляшек, которые, как предполагается, вредны для клеток мозга и мешают нормальному функционированию мозга. Предыдущие исследования показали, что у пациентов с болезнью Альцгеймера также нарушены гамма-колебания. Считается, что эти мозговые волны с диапазоном от 25 до 80 герц (циклов в секунду) способствуют нормальным функциям мозга, таким как внимание, восприятие и память.

В исследовании мышей, которые были генетически запрограммированы на развитие болезни Альцгеймера, но еще не демонстрировали накопления бляшек или поведенческих симптомов, Цай и ее коллеги обнаружили нарушение гамма-колебаний во время моделей активности, которые необходимы для обучения и памяти при беге по лабиринту.Затем исследователи стимулировали гамма-колебания с частотой 40 Гц в области мозга, называемой гиппокампом, которая имеет решающее значение для формирования и восстановления памяти. Эти первоначальные исследования опирались на методику, известную как оптогенетика, одним из первых которой был Бойден, которая позволяет ученым контролировать активность генетически модифицированных нейронов, направляя на них свет. Используя этот подход, исследователи стимулировали определенные клетки мозга, известные как интернейроны, которые затем синхронизируют гамма-активность возбуждающих нейронов.

После часа стимуляции частотой 40 Гц исследователи обнаружили снижение уровня бета-амилоидных белков в гиппокампе на 40-50%. Стимуляция на других частотах в диапазоне от 20 до 80 герц такого снижения не вызывала.Затем Цай и его коллеги начали задаваться вопросом, могут ли менее инвазивные методы достичь такого же эффекта. Цай и Эмери Браун, профессор медицинской инженерии и вычислительной нейробиологии Эдварда Худ Таплина, член Института Пикауэра и автор статьи, придумали идею использования внешнего стимула — в данном случае света — управлять гамма-колебаниями в мозгу.

Исследователи создали простое устройство, состоящее из полосы светодиодов, которые можно запрограммировать на мерцание на разных частотах.Используя это устройство, исследователи обнаружили, что час воздействия мерцания света с частотой 40 Гц усиливает гамма-колебания и вдвое снижает уровень бета-амилоида в зрительной коре головного мозга мышей на самых ранних стадиях болезни Альцгеймера. Однако белки вернулись к исходному уровню в течение 24 часов.Затем исследователи изучили, может ли более длительный курс лечения уменьшить количество амилоидных бляшек у мышей с более развитым накоплением амилоидных бляшек.

После лечения мышей в течение часа в день в течение семи дней как бляшки, так и свободно плавающий амилоид заметно уменьшились. Сейчас исследователи пытаются определить, как долго длятся эти эффекты.Кроме того, исследователи обнаружили, что гамма-ритмы также уменьшают еще один признак болезни Альцгеймера: аномально модифицированный белок тау, который может образовывать клубки в головном мозге.Лаборатория Цая сейчас изучает, может ли свет управлять гамма-колебаниями в областях мозга за пределами зрительной коры, и предварительные данные предполагают, что это возможно.

Они также изучают, влияет ли уменьшение количества амилоидных бляшек на поведенческие симптомы их моделей на мышах с болезнью Альцгеймера, и может ли этот метод повлиять на другие неврологические расстройства, связанные с нарушением гамма-колебаний.Два режима действия

Исследователи также провели исследования, чтобы попытаться выяснить, как гамма-колебания оказывают свое влияние. Они обнаружили, что после гамма-стимуляции процесс образования бета-амилоида менее активен. Гамма-осцилляции также улучшили способность мозга выводить бета-амилоидные белки, которые обычно выполняются иммунными клетками, известными как микроглия.«Они поглощают токсичные материалы и клеточный мусор, очищают окружающую среду и поддерживают здоровье нейронов», — говорит Цай.

У пациентов с болезнью Альцгеймера клетки микроглии становятся очень воспалительными и выделяют токсичные химические вещества, которые вызывают более сильное заболевание других клеток мозга. Однако, когда у мышей усилились гамма-колебания, их микроглия претерпела морфологические изменения и стала более активной в удалении бета-амилоидных белков.«Суть в том, что усиление гамма-колебаний в головном мозге может сделать по крайней мере две вещи для снижения нагрузки на амилоид.

Первый — снизить выработку бета-амилоида нейронами. А второй — повысить выведение амилоидов микроглией», — говорит Цай.

Исследователи также секвенировали информационную РНК из мозга обработанных мышей и обнаружили, что сотни генов были чрезмерно или недоэкспрессированы, и теперь они исследуют возможное влияние этих вариаций на болезнь Альцгеймера.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *