Светозвуковая терапия сохраняет миелин у пациентов с болезнью Альцгеймера

краткое содержание: Новое исследование показало, что световая и звуковая терапия частотой 40 Гц помогает сохранить миелин, важную структуру мозга, у пациентов с болезнью Альцгеймера. Это лечение, которое защищает нейроны и поддерживает функцию мозга, может открыть новые возможности лечения нейродегенеративных заболеваний.

Исследователи обнаружили, что эта стимуляция укрепляет нервные связи и уменьшает вредное воспаление. Лечение также показало потенциал для лечения других состояний, связанных с потерей миелина, таких как рассеянный склероз.

Ключевые факты:

1. Сенсорная стимуляция частотой 40 Гц сохраняет миелин у пациентов с болезнью Альцгеймера.
2. Процедура укрепляет нервные связи и уменьшает воспаление.
3. Потенциальные применения включают лечение рассеянного склероза.

источник: Институт Пикауэра в Массачусетском технологическом институте

Ранние испытания на пациентах с болезнью Альцгеймера и исследования на моделях этого заболевания на мышах показали положительное влияние на заболевание и симптомы воздействия света и звука с гамма-частотой 40 Гц.

Новое исследование показывает, как сенсорная стимуляция частотой 40 Гц помогает поддерживать важный процесс, при котором ветви передающих сигналы нервных клеток, называемые аксонами, покрываются жировым изолятором, называемым миелином. Миелин, который часто называют «белым веществом» мозга, защищает нервные аксоны и обеспечивает лучшую передачу электрических сигналов в цепях мозга.

«Предыдущие публикации нашей лаборатории в основном были посвящены нейропротекции», — сказал Ли-Хуэй Цай, профессор Пикауэра в Институте обучения и памяти Пикауэра и на кафедре мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института и ведущий автор нового исследования. Природные коммуникацииЦай также возглавлял Инициативу по старению мозга в Массачусетском технологическом институте. «Но это исследование показывает, что этот метод защищает не только серое, но и белое вещество».

В этом году Cognito Therapeutics, дочерняя компания, которая лицензировала технологию сенсорной стимуляции Массачусетского технологического института, опубликовала результаты II фазы испытаний на людях в… Журнал болезни Альцгеймера Это исследование показывает, что световая и звуковая стимуляция частотой 40 Гц значительно замедляла потерю миелина у добровольцев с болезнью Альцгеймера.

В этом году лаборатория Цая также опубликовала исследование, которое показало, что сенсорная стимуляция гамма-лучами помогает мышам противостоять неврологическим эффектам химиотерапевтических препаратов, включая сохранение миелина. В новом исследовании члены лаборатории Цая под руководством бывшего исследователя Даниэлы Родригес Аморим использовали распространенную мышиную модель потери миелина — диету, содержащую химический купризон, — чтобы изучить, как сенсорная стимуляция поддерживает миелинизацию.

Команда Аморима и Цая обнаружила, что свет и звук частотой 40 Гц не только сохраняют миелин в мозге мышей, подвергшихся воздействию купризона, но также, по-видимому, защищают олигодендроциты (клетки, которые оборачивают аксоны миелином), сохраняют электрические характеристики нейронов и сохраняют Ключевой маркер безопасности. Структура аксона.

Когда команда изучила молекулярную основу этих преимуществ, они обнаружили явные признаки конкретных механизмов, включая поддержание связей нейронных цепей, называемых синапсами; Уменьшение причины гибели олигодендроцитов, называемой «ферроптозом»; уменьшение воспаления; и повышение способности микроглии головного мозга устранять повреждения миелина, чтобы можно было восстановить новый миелин.

«Гамма-стимуляция способствует созданию здоровой окружающей среды», — сказал Аморим, который сейчас является научным сотрудником Марии Кюри в Университете Голуэя в Ирландии. «Есть несколько способов, которыми мы видим разные эффекты».

Результаты показывают, что гамма-сенсорная стимуляция может помочь не только пациентам с болезнью Альцгеймера, но и людям с другими заболеваниями, сопровождающимися потерей миелина, такими как рассеянный склероз, пишут авторы в исследовании.

Поддержание миелина

Для проведения исследования команда Цая и Аморима кормила некоторых мышей-самцов диетой, содержащей купризон, а другим мышам-самцам давали обычную диету в течение шести недель. В середине этого периода, когда стало известно, что купризон начал оказывать наиболее серьезное воздействие на миелинизацию, они подвергли некоторых мышей из каждой группы гамма-сенсорной стимуляции в течение оставшихся трех недель.

Таким образом, у них было четыре группы: мыши, которые вообще не пострадали, мыши, которые не получали купризон, но получали гамма-стимуляцию, мыши, которые получали купризон и непрерывный свет и звук (но не 40 Гц) в качестве контроля, и мыши, которые получали купризон и непрерывный свет и звук (но не 40 Гц) в качестве контроля. получала купризон, а также гамма-стимуляцию.

Шесть недель спустя ученые измерили признаки миелинизации в мозге мышей в каждой группе. Мыши, которым не давали купризон, сохраняли здоровый уровень, как и ожидалось. Мыши, которым давали купризон и не получали сенсорную стимуляцию частотой 40 Гц, показали значительный уровень потери миелина.

Мыши, которых кормили купризоном и которые получали стимуляцию частотой 40 Гц, сохраняли значительно больше миелина, конкурируя по здоровью с мышами, которые никогда не получали купризон, по некоторым показателям, но не по всем.

Исследователи также изучили количество олигодендроцитов, чтобы выяснить, лучше ли они выживают при сенсорной стимуляции. Несколько измерений показали, что олигодендроциты в области мозолистого тела головного мозга (основная точка передачи нервных сигналов, поскольку она соединяет два полушария мозга) у мышей, которых кормили купризоном. Но у мышей, получавших купризон и получавших гамма-стимуляцию, количество микроглиальных клеток было намного ближе к здоровому уровню.

Электрофизиологические тесты между аксонами мозолистого тела показали, что сенсорная гамма-стимуляция была связана с улучшением электрических характеристик у мышей, получавших купризон, которые получали гамма-стимуляцию, по сравнению с мышами, получавшими купризон, которые не получали стимуляцию частотой 40 Гц.

Когда исследователи изучили область передней поясной извилины головного мозга, они увидели, что MAP2, белок, который сигнализирует о структурной целостности аксонов, лучше сохранялся у мышей, получавших купризон и гамма-стимуляцию, чем у мышей, которых кормили купризоном, но не получали.

Молекулярные механизмы

Основная цель исследования заключалась в выявлении потенциальных способов, с помощью которых сенсорная стимуляция частотой 40 Гц могла бы защитить миелин.

Чтобы выяснить это, исследователи всесторонне оценили экспрессию белка в каждой группе мышей и определили белки, которые экспрессировались по-разному на основе диеты, содержащей купризон, и воздействия стимуляции γ-частоты. Анализ выявил различные наборы эффектов между крысами купризоном, подвергшимися контрольной стимуляции, и крысами купризона плюс купризона.

Наиболее заметным в одном наборе эффектов было увеличение MAP2 у мышей, обработанных гамма-излучением и получавших купризон. Наиболее примечательным в другой группе было то, что у купризоновых крыс, получивших контрольную стимуляцию, наблюдался значительный дефицит экспрессии белков, связанных с синапсами. Мыши, получавшие гамма-облучение и получавшие купризон, не показали значительных потерь, что отражает результаты исследования 2019 года при болезни Альцгеймера при частоте 40 Гц, которое показало сохраненные синапсы.

Исследователи пишут, что это открытие важно, потому что активность нейронных цепей, которая зависит от поддержания синапсов, связана с сохранением миелина. Они подтвердили результаты экспрессии белка, посмотрев непосредственно на ткань мозга.

Другой набор результатов экспрессии белков указал на другой важный механизм: смерть железа. Это явление, при котором нарушение метаболизма железа приводит к фатальному накоплению активных молекул кислорода в клетках, является известной проблемой для олигодендроцитов в мышиной модели купризона.

Среди признаков было увеличение у мышей, получавших купризон, под контрольной стимуляцией экспрессии белка HMGB1, индикатора повреждения, связанного со смертью железа, которое приводит к воспалительной реакции. Однако гамма-стимуляция снизила уровень HMGB1.

Более глубоко изучив клеточный и молекулярный ответ на демиелинизацию купризона и эффекты гамма-стимуляции, команда оценила экспрессию генов с использованием технологии секвенирования одноклеточной РНК.

Исследователи обнаружили, что астроциты и микроглия стали гипервоспалительными у мышей из контрольной группы купризона, но стимуляция гамма-лучами ослабила эту реакцию. Меньше клеток воспалялось, а прямые наблюдения за тканями показали, что микроглия стала более эффективно удалять остатки миелина, что является важным шагом в восстановлении.

Команда также узнала больше о том, как олигодендроциты у мышей, получавших купризон и подвергшихся сенсорной стимуляции частотой 40 Гц, смогли лучше выживать. Экспрессия защитных белков, таких как HSP70, была увеличена, как и экспрессия GPX4, ключевого регулятора процессов, ограничивающих ферроптоз.

Помимо Аморима и Цая, другими авторами статьи являются Лоренцо Боццелли, Тэ-Хен Ким, Люанг Лю, Оливер Гибсон, Ченг И Ян, Митч Мердок, Фабиола Галиана Мелендес, Брук Шац, Алексис Дэвисон, Мухаммад Реза Ислам и Донг. Шин Пак и Равикиран М. Раджу, Фатима Абдель Раб и Алисса Дж. Нельсон, Цзяньмин Рен, Вики Ян и Мэттью Б. Стокса.

Финансирование: Финансирование исследования было предоставлено Фондом Bancaria la Caixa, Фондом JPB, Институтом обучения и памяти Пикауэра, Семейным фондом Кэрролла и Джейн Людвиг, а также Фондом Лестера А. Гимбельсон, Эдуардо Юрникян, семья Долби, Кэти и Мигель Октавио, Фонд Марка Хааса, Бен Линнелл и Лори Эйлер, а также Национальные институты здравоохранения.

Об этой новости, связанной с нейробиологией и нейробиологическими исследованиями

автор: Дэвид Оренштейн
источник: Институт Пикауэра в Массачусетском технологическом институте
коммуникация: Дэвид Оренштейн — Институт Пикауэра Массачусетского технологического института
картина: Изображение взято из новостей нейронауки.

Исходный поиск: Открытый доступ.
«Мультисенсорная гамма-стимуляция ослабляет эффекты демиелинизации, вызванной купризоном, у самцов крыс.«Ли Хуэй Цай и др.». Природные коммуникации

Резюме

Мультисенсорная гамма-стимуляция ослабляет эффекты демиелинизации, вызванной купризоном, у самцов крыс.

Демиелинизация — распространенный патологический признак при широком спектре заболеваний, характеризующийся потерей миелиновой оболочки и поддерживающих миелин олигодендроцитов.

Эти потери приводят к нарушению функции аксонов, повышению восприимчивости аксонов к повреждениям и приводят к значительной атрофии мозга и дегенерации аксонов. Многие патологические молекулярные процессы способствуют нейровоспалению, гибели олигодендроцитов и прогрессирующей дисфункции нейронов.

В этом исследовании мы используем модель демиелинизации купризона на мышах для изучения долгосрочной неинвазивной гамма-синхронизации с использованием сенсорной стимуляции в качестве потенциального терапевтического вмешательства для усиления миелинизации и уменьшения нейровоспаления у мышей-самцов.

Здесь мы показываем, что мультисенсорная гамма-стимуляция ослабляет демиелинизацию, способствует образованию олигодендроцитов, поддерживает функциональную целостность и синаптическую пластичность, ослабляет гибель клеток, вызванную олигодендроцитами, и уменьшает воспаление головного мозга.

Таким образом, защитные эффекты мультисенсорной гамма-стимуляции на миелинизацию и противонейровоспалительные свойства подтверждают ее потенциал в качестве терапевтического подхода к демиелинизирующим заболеваниям.