アルツハイマー病：光線療法がどのように脳を保護できるか
研究者たちは以前、ある種の光線療法がアルツハイマー病の脳に蓄積する有毒なタンパク質を減らす可能性があることを示しました。現在、同じチームが、この結果を達成するためにセルレベルで何が起こるかを特定しました。
2016年、ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学（MIT）の科学者は、ちらつきのある光をマウスの目に当てることで、アルツハイマー病の脳で発生するアミロイドおよびタウタンパク質の毒性蓄積を減らすことができることを発見しました。
光線療法は、ガンマ振動と呼ばれる脳波の形態を促進します。これは、アルツハイマー病の人々では障害があることを研究が示唆しています。
最近、MITチームは、光線療法と音響療法を組み合わせることで、有益な効果がさらに広がることを明らかにしました。
それらの研究はまた、光線療法がアルツハイマー病を発症する遺伝的素因のあるマウスの記憶と、その状態のない高齢のマウスの空間記憶を改善できることを見ました。
最新の調査。現在、ジャーナルに掲載されています。 ニューロンは、ガンマ振動をブーストすることで、神経細胞間の接続を改善し、炎症を軽減し、アルツハイマー病のマウスモデルの細胞死を防ぐことができることを示しています。
また、治療の広範囲にわたる効果には、神経細胞またはニューロンだけでなく、ミクログリアと呼ばれる免疫細胞の一種も含まれることも示しています。
「神経科学の教授であり、MITのピコワー学習記憶研究所の所長である上級研究著者のLi-Huei Tsaiは、「神経変性は大幅に予防されているようです」と述べています。
アルツハイマー病と有毒タンパク質
アルツハイマー病は、細胞の不可逆的な喪失を通じて脳組織と関連する機能を徐々に破壊する状態です。
アルツハイマー病インターナショナルによる2018年の報告によると、世界中で5,000万人が認知症を患っており、その3分の2がアルツハイマー病の原因であることが明らかになっています。
一部の治療法はアルツハイマー病の症状をしばらく遅らせることができますが、まだどれも状態を治すことはできません。
アルツハイマー病の人では、認知症の症状を経験する前に、脳が長い間変化し始めます。このような症状には、思考や記憶の困難が含まれます。
特に2つの変化は、神経細胞間のベータアミロイドタンパク質の有毒な沈着物またはプラークの発生と、細胞内でのタウタンパク質の有毒なもつれの形成です。
ツァイ教授と彼女の同僚は、アルツハイマー病の人々も脳に別の変化を示していると説明しています。それは「ガンマ周波数帯域の振動のパワーの低下」です。
科学者たちは、ガンマ振動は記憶や注意などの機能にとって重要な脳波の一種であると提案しています。
彼らの以前の研究で、研究者たちは、毎秒40サイクル、つまりヘルツの速度でちらつく光への曝露が、マウスの脳の視覚野のガンマ振動を刺激することを示しました。
同じ周波数で鼓動する音のトーンを追加すると、光線療法のプラーク減少効果が強化され、視覚野を超えて海馬と前頭前野の一部にまで広がりました。
両方の治療によるガンマ振動も、アルツハイマー病のマウスモデルの記憶機能の改善につながりました。
顕著なレベルの神経保護
新しい研究で、研究者たちはこれらの利益につながった根本的なメカニズムについてもっと知りたいと思っていました。
そのために、彼らはアルツハイマー病の2つのマウスモデルであるタウP301SとCK-p25を使用しました。ツァイ教授は、どちらのタイプのマウスも、以前の光線療法研究で使用したモデルよりもはるかに多くの神経細胞の喪失を経験すると述べています。
タウP301Sマウスは、アルツハイマー病のヒトの脳細胞内で発生するような細胞内でもつれを形成する変異タウタンパク質を産生します。 CK-p25マウスは、「重度の神経変性」を引き起こすp25と呼ばれるタンパク質を産生します。
チームは、予想される神経変性の開始前に開始された毎日の光線療法が、両方のタイプのマウスに顕著な効果をもたらすことを確認しました。
3週間の治療を受けたTauP301Sマウスは、未治療のマウスのニューロン喪失の15〜20％と比較して、ニューロン変性の兆候を示しませんでした。
結果は、6週間の治療を受けたCK-p25マウスでも同じでした。
ツァイ教授は、「p25タンパク質を20年以上使用しており」、このタンパク質は脳に対して非常に毒性があると主張しています。しかし、彼女はこれまでこのような結果を見たことがありません。 「それは非常に衝撃的です」と彼女は付け加えます。
「p25導入遺伝子の発現レベルは、治療したマウスと未治療のマウスでまったく同じであることがわかりましたが、治療したマウスには神経変性はありません」と彼女は説明します。
研究者がマウスの空間記憶をテストしたところ、驚くべき結果も見つかりました。光線療法は、アルツハイマー病を発症するように遺伝的にプログラムされていない古いマウスのパフォーマンスを改善しましたが、若い同様のマウスには影響しませんでした。
遺伝子活性の著しい違い
研究者らはまた、治療されたマウスと治療されていないマウスの遺伝子変化を調べました。彼らは、未処理のマウスの神経細胞は、DNAを修復する遺伝子と神経細胞間の接続を操作するのを助ける遺伝子の活性が低下していることを発見しました。他方、処置されたマウスは、これらの遺伝子においてより大きな活性を示した。
また、彼らは、処理されたマウスが神経細胞間のより多くの接続を持っていること、そしてこれらがより首尾一貫して動作することを見ました。
科学者たちはまた、ミクログリア、または脳内の細胞の老廃物やその他の残骸を取り除くのに役立つ免疫細胞の遺伝子活性を調査しました。
それらの調査は、炎症を促進する遺伝子が光線療法を受けなかったマウスでより活発であることを明らかにしました。しかし、処理されたマウスは、これらの遺伝子の活性の著しい欠如を示しました。彼らはまた、ミクログリアが動き回る能力に影響を与える遺伝子の活性の増加を示しました。
研究の著者は、これらの発見は、光線療法が炎症に対処するミクログリアの能力を強化したことを示唆していると説明しています。おそらくそれは、彼らが蓄積して有毒なプラークやもつれを形成する可能性のある欠陥のあるタンパク質を含む廃棄物をよりよく取り除くことができるようにしました。
ツァイ教授は、1つの重要な質問にはまだ答えがないことを私たちに思い出させます：ガンマ振動はこれらのさまざまな形の保護をどのように誘発するのですか？
おそらく、振動は神経細胞内の何かを引き起こしました。ツァイ教授は、神経細胞が「マスターレギュレーター」であると考えるのが好きだと言います。
「多くの人が、ミクログリアがこの有益な効果において最も重要な細胞タイプであるかどうかを私に尋ねてきましたが、正直なところ、私たちは本当に知りません。」
Li-HueiTsai教授
