Alzheimer: come la terapia della luce potrebbe proteggere il cervello
I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che un tipo di terapia della luce potrebbe potenzialmente ridurre le proteine tossiche che si accumulano nel cervello nella malattia di Alzheimer. Ora, lo stesso team ha identificato cosa succede a livello di cellula per ottenere questo risultato.
Nel 2016, gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge hanno scoperto che far brillare una luce tremolante negli occhi dei topi potrebbe ridurre l'accumulo tossico di proteine amiloide e tau che si verificano nel cervello con la malattia di Alzheimer.
La terapia della luce aumenta una forma di onda cerebrale chiamata oscillazione gamma, che la ricerca suggerisce sia compromessa nelle persone con malattia di Alzheimer.
Più recentemente, il team del MIT ha rivelato che la combinazione della terapia della luce con la terapia del suono ha esteso ulteriormente gli effetti benefici.
Questi studi hanno anche visto che la terapia della luce può migliorare la memoria nei topi geneticamente predisposti a sviluppare la malattia di Alzheimer e la memoria spaziale nei topi più anziani senza la condizione.
L'ultima indagine, che ora compare nella rivista Neurone, ha dimostrato che l'aumento delle oscillazioni gamma può migliorare la connessione tra le cellule nervose, ridurre l'infiammazione e preservare dalla morte cellulare nei modelli murini di Alzheimer.
Mostra anche che gli effetti di vasta portata del trattamento coinvolgono non solo le cellule nervose o neuroni, ma anche un tipo di cellula immunitaria chiamata microglia.
"Sembra", afferma l'autore senior dello studio Li-Huei Tsai, professore di neuroscienze e direttore del Picower Institute for Learning and Memory al MIT, "che la neurodegenerazione sia ampiamente prevenuta".
Alzheimer e proteine tossiche
L'Alzheimer è una condizione che distrugge gradualmente il tessuto cerebrale e la funzione associata attraverso la perdita irreversibile di cellule.
Un rapporto del 2018 dell'Alzheimer’s Disease International rivela che 50 milioni di persone in tutto il mondo hanno la demenza e che per due terzi di loro la malattia è l'Alzheimer.
Sebbene alcuni trattamenti possano rallentare i sintomi dell'Alzheimer per un po ', nessuno, ancora, può curare la condizione.
Nelle persone con malattia di Alzheimer, il cervello inizia a cambiare molto tempo prima che manifestino i sintomi della demenza. Tali sintomi includono difficoltà nel pensare e nel ricordare.
Due cambiamenti in particolare sono lo sviluppo di depositi tossici, o placche, di proteina beta-amiloide tra le cellule nervose e la formazione di grovigli tossici di proteina tau all'interno delle cellule.
La professoressa Tsai e i suoi colleghi spiegano che le persone con malattia di Alzheimer mostrano anche un'altra alterazione nel cervello: "potenza ridotta delle oscillazioni nella banda di frequenza gamma".
Gli scienziati hanno proposto che le oscillazioni gamma siano un tipo di onda cerebrale importante per funzioni come la memoria e l'attenzione.
Nel loro lavoro precedente, i ricercatori avevano dimostrato che l'esposizione allo sfarfallio della luce a una velocità di 40 cicli al secondo, o hertz, stimolava le oscillazioni gamma nella corteccia visiva del cervello nei topi.
L'aggiunta di toni sonori che battono alla stessa frequenza ha migliorato l'effetto di riduzione della placca della terapia della luce e l'ha esteso oltre la corteccia visiva nell'ippocampo e in parte della corteccia prefrontale.
Le oscillazioni gamma di entrambi i trattamenti hanno portato anche a miglioramenti nella funzione di memoria nei modelli murini della malattia di Alzheimer.
Notevole livello di neuroprotezione
Con il nuovo studio, i ricercatori volevano saperne di più sui meccanismi sottostanti che hanno portato a questi benefici.
Per fare ciò, hanno utilizzato due modelli murini di Alzheimer: Tau P301S e CK-p25. Il Prof. Tsai afferma che entrambi i tipi di topi subiscono una perdita di cellule nervose molto maggiore rispetto al modello utilizzato nei primi studi sulla terapia della luce.
I topi Tau P301S producono una proteina tau mutante che forma grovigli all'interno delle cellule come quelle che si verificano all'interno delle cellule cerebrali degli esseri umani con malattia di Alzheimer. I topi CK-p25 producono una proteina chiamata p25 che causa "una grave neurodegenerazione".
Il team ha visto che la terapia della luce quotidiana iniziata prima dell'inizio previsto della neurodegenerazione produceva effetti notevoli su entrambi i tipi di topi.
I topi Tau P301S che hanno ricevuto 3 settimane di trattamento non hanno mostrato segni di degenerazione dei neuroni, rispetto al 15-20% della perdita di neuroni nei topi non trattati.
Il risultato è stato lo stesso nei topi CK-p25, che sono stati sottoposti a 6 settimane di trattamento.
La professoressa Tsai afferma di "lavorare con la proteina p25 da oltre 20 anni" e la proteina è molto tossica per il cervello. Tuttavia, non ha mai visto nulla di simile prima d'ora. "È molto scioccante", aggiunge.
"Abbiamo scoperto che i livelli di espressione del transgene p25 sono esattamente gli stessi nei topi trattati e non trattati, ma non c'è neurodegenerazione nei topi trattati", spiega.
Quando i ricercatori hanno testato la memoria spaziale dei topi, hanno anche trovato risultati sorprendenti: la terapia della luce ha migliorato le prestazioni nei topi più anziani che non erano geneticamente programmati per sviluppare la malattia di Alzheimer, ma non ha avuto alcun effetto su topi più giovani e simili.
Marcate differenze nell'attività genica
I ricercatori hanno anche esaminato i cambiamenti genetici nei topi trattati e non trattati. Hanno scoperto che le cellule nervose dei topi non trattati avevano un'attività ridotta nei geni che riparano il DNA e in quelli che aiutano a far funzionare le connessioni tra le cellule nervose. I topi trattati, d'altra parte, hanno mostrato una maggiore attività in questi geni.
Inoltre, hanno visto che i topi trattati avevano più connessioni tra le cellule nervose e che queste funzionavano in modo più coerente.
Gli scienziati hanno anche studiato l'attività genica nella microglia, o cellule immunitarie che aiutano a eliminare i rifiuti cellulari e altri detriti nel cervello.
Quelle indagini hanno rivelato che i geni che promuovono l'infiammazione erano più attivi nei topi che non hanno ricevuto la terapia della luce. Tuttavia, i topi trattati hanno mostrato una marcata mancanza di attività in questi geni. Hanno anche mostrato una maggiore attività nei geni che influenzano la capacità della microglia di muoversi.
Gli autori dello studio spiegano che questi risultati suggeriscono che la terapia della luce ha rafforzato la capacità della microglia di affrontare l'infiammazione. Forse li ha resi maggiormente in grado di eliminare i materiali di scarto, comprese le proteine difettose che possono accumularsi per formare placche e grovigli tossici.
Il Prof. Tsai ci ricorda che una domanda importante non ha ancora risposta: in che modo l'oscillazione gamma induce queste varie forme di protezione?
Forse le oscillazioni provocano qualcosa all'interno delle cellule nervose. La professoressa Tsai dice che le piace pensare che le cellule nervose siano "i regolatori principali".
"Molte persone mi hanno chiesto se la microglia sia il tipo di cellula più importante in questo effetto benefico, ma ad essere onesti, non lo sappiamo davvero".
Prof. Li-Huei Tsai
