مرض الزهايمر: كيف يمكن للعلاج بالضوء أن يحمي الدماغ

أظهر الباحثون سابقًا أن نوعًا من العلاج بالضوء يمكن أن يقلل البروتينات السامة التي تتراكم في الدماغ عند الإصابة بمرض الزهايمر. الآن ، حدد نفس الفريق ما يحدث على مستوى الخلية لتحقيق هذه النتيجة.

تساءلت دراسة حديثة لماذا قد يساعد الضوء الوامض في محاربة مرض الزهايمر.

في عام 2016 ، وجد العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في كامبريدج أن تسليط الضوء الخافت في عيون الفئران يمكن أن يقلل من التراكم السام لبروتينات الأميلويد والتاو التي تحدث في الدماغ مع مرض الزهايمر.

يعزز العلاج بالضوء شكلاً من أشكال موجات الدماغ يسمى تذبذب جاما ، والتي تشير الأبحاث إلى ضعفها لدى الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر.

في الآونة الأخيرة ، كشف فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الجمع بين العلاج بالضوء والعلاج الصوتي يزيد من الآثار المفيدة أكثر.

ورأت تلك الدراسات أيضًا أن العلاج بالضوء يمكن أن يحسن الذاكرة لدى الفئران المهيأة وراثيًا للإصابة بمرض الزهايمر والذاكرة المكانية لدى الفئران الأكبر سنًا التي لا تعاني من هذه الحالة.

أحدث التحقيق ، والذي يتم عرضه الآن في المجلة عصبون، أظهر أن تعزيز تذبذبات جاما يمكن أن يحسن الاتصال بين الخلايا العصبية ، ويقلل من الالتهاب ، ويحافظ على موت الخلايا في نماذج الفئران المصابة بمرض ألزهايمر.

كما يوضح أيضًا أن التأثيرات بعيدة المدى للعلاج لا تشمل الخلايا العصبية أو الخلايا العصبية فحسب ، بل تشمل أيضًا نوعًا من الخلايا المناعية تسمى الخلايا الدبقية الصغيرة.

يقول كبير مؤلفي الدراسة Li-Huei Tsai ، أستاذ علم الأعصاب ومدير معهد Picower للتعلم والذاكرة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "يبدو أن هذا التنكس العصبي يتم منعه إلى حد كبير".

مرض الزهايمر والبروتينات السامة

مرض الزهايمر هو حالة تدمر تدريجيًا أنسجة المخ والوظائف المرتبطة بها من خلال فقدان الخلايا بشكل لا رجعة فيه.

كشف تقرير صادر عن منظمة Alzheimer's Disease International عام 2018 أن 50 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعانون من الخرف ، وأن مرض الزهايمر هو السبب بالنسبة لثلثيهم.

على الرغم من أن بعض العلاجات يمكن أن تبطئ أعراض مرض الزهايمر لفترة من الوقت ، إلا أنه لا يمكن علاج هذه الحالة حتى الآن.

في الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر ، يبدأ الدماغ في التغير قبل فترة طويلة من ظهور أعراض الخرف. تشمل هذه الأعراض صعوبات في التفكير والتذكر.

هناك تغييران على وجه الخصوص هما تكوين الترسبات السامة ، أو اللويحات ، لبروتين بيتا أميلويد بين الخلايا العصبية ، وتشكيل التشابكات السامة لبروتين تاو داخل الخلايا.

تشرح الأستاذة تساي وزملاؤها أن الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر يظهرون أيضًا تغيرًا آخر في الدماغ: "انخفاض قوة التذبذبات في نطاق تردد جاما".

اقترح العلماء أن تذبذبات جاما هي نوع من موجات الدماغ المهمة لوظائف مثل الذاكرة والانتباه.

في عملهم السابق ، أظهر الباحثون أن التعرض للوميض الضوئي بمعدل 40 دورة في الثانية ، أو هيرتز ، يحفز تذبذبات جاما في القشرة البصرية للدماغ في الفئران.

أدت إضافة نغمات الصوت التي تدق على نفس التردد إلى تعزيز تأثير تقليل الترسبات في العلاج بالضوء وامتداده إلى ما وراء القشرة البصرية إلى الحُصين وبعض قشرة الفص الجبهي.

أدت تذبذبات جاما من كلا العلاجين أيضًا إلى تحسينات في وظيفة الذاكرة في نماذج الفئران لمرض الزهايمر.

مستوى ملحوظ من الحماية العصبية

مع الدراسة الجديدة ، أراد الباحثون معرفة المزيد عن الآليات الأساسية التي أدت إلى هذه الفوائد.

للقيام بذلك ، استخدموا نموذجين من الفئران لمرض ألزهايمر: Tau P301S و CK-p25. يقول البروفيسور تساي إن كلا النوعين من الفئران يتعرضان لخسارة أكبر للخلايا العصبية مقارنة بالنموذج الذي استخدموه في دراسات العلاج بالضوء السابقة.

تنتج الفئران Tau P301S بروتين تاو متحورًا يشكل تشابكًا داخل الخلايا مثل تلك التي تحدث داخل خلايا دماغ البشر المصابين بمرض الزهايمر. تنتج الفئران CK-p25 بروتينًا يسمى p25 يسبب "تنكسًا عصبيًا شديدًا".

رأى الفريق أن العلاج بالضوء اليومي الذي بدأ قبل البداية المتوقعة للتنكس العصبي قد أحدث تأثيرات ملحوظة على كلا النوعين من الفئران.

لم تظهر الفئران Tau P301S التي تلقت 3 أسابيع من العلاج أي علامات على تنكس الخلايا العصبية ، مقارنة بـ 15-20 ٪ من فقدان الخلايا العصبية في الفئران غير المعالجة.

كانت النتيجة نفسها في الفئران CK-p25 ، والتي خضعت 6 أسابيع من العلاج.

تدعي الأستاذة تساي أنها "تعمل مع بروتين p25 منذ أكثر من 20 عامًا" ، وأن البروتين شديد السمية للدماغ. ومع ذلك ، لم تر مثل هذه النتيجة من قبل. وتضيف: "إنه أمر مروع للغاية".

تشرح قائلة: "وجدنا أن مستويات التعبير الجيني p25 هي نفسها تمامًا في الفئران المعالجة وغير المعالجة ، ولكن لا يوجد تنكس عصبي في الفئران المعالجة".

عندما اختبر الباحثون الذاكرة المكانية للفئران ، وجدوا أيضًا نتائج مفاجئة: أدى العلاج بالضوء إلى تحسين أداء الفئران الأكبر سنًا التي لم تتم برمجتها وراثيًا لتطوير مرض الزهايمر ، ولكن لم يكن لها تأثير على الفئران الأصغر سنًا المشابهة.

اختلافات ملحوظة في نشاط الجينات

كما فحص الباحثون التغيرات الجينية في الفئران المعالجة وغير المعالجة. ووجدوا أن الخلايا العصبية للفئران غير المعالجة قد قللت من نشاط الجينات التي تعمل على إصلاح الحمض النووي وفي تلك التي تساعد في تشغيل الروابط بين الخلايا العصبية. من ناحية أخرى ، أظهرت الفئران المعالجة نشاطًا أكبر في هذه الجينات.

كما رأوا أن الفئران المعالجة لديها روابط أكثر بين الخلايا العصبية ، وأن هذه تعمل بشكل أكثر تماسكًا.

حقق العلماء أيضًا في نشاط الجينات في الخلايا الدبقية الصغيرة ، أو الخلايا المناعية التي تساعد في التخلص من فضلات الخلايا وغيرها من الحطام في الدماغ.

كشفت تلك التحقيقات أن الجينات التي تعزز الالتهاب كانت أكثر نشاطًا في الفئران التي لم تتلق العلاج بالضوء. ومع ذلك ، أظهرت الفئران المعالجة نقصًا ملحوظًا في نشاط هذه الجينات. كما أظهروا أيضًا نشاطًا متزايدًا في الجينات التي تؤثر على قدرة الخلايا الدبقية الصغيرة على الحركة.

يوضح مؤلفو الدراسة أن هذه النتائج تشير إلى أن العلاج بالضوء عزز قدرة الخلايا الدبقية الصغيرة على التعامل مع الالتهاب. ربما جعلهم أكثر قدرة على التخلص من النفايات ، بما في ذلك البروتينات المعيبة التي يمكن أن تتراكم لتشكيل لويحات وتشابكات سامة.

يذكرنا البروفيسور تساي أن أحد الأسئلة المهمة لا يزال بدون إجابة: كيف يحفز تذبذب جاما هذه الأشكال المختلفة من الحماية؟

ربما تسببت التذبذبات في إحداث شيء داخل الخلايا العصبية. تقول الأستاذة تساي إنها تحب أن تعتقد أن الخلايا العصبية هي "المنظم الرئيسي".

"لقد سألني الكثير من الناس عما إذا كانت الخلايا الدبقية الصغيرة هي أهم نوع من الخلايا في هذا التأثير المفيد ، ولكن بصراحة ، لا نعرف حقًا."

البروفيسور لي هوي تساي