Alzheimer: cómo la fototerapia podría proteger el cerebro
Los investigadores han demostrado anteriormente que un tipo de fototerapia podría reducir potencialmente las proteínas tóxicas que se acumulan en el cerebro en la enfermedad de Alzheimer. Ahora, el mismo equipo ha identificado qué sucede a nivel celular para lograr este resultado.
En 2016, científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge descubrieron que hacer brillar una luz parpadeante en los ojos de los ratones podría reducir la acumulación tóxica de proteínas amiloides y tau que se producen en el cerebro con la enfermedad de Alzheimer.
La fototerapia estimula una forma de onda cerebral llamada oscilación gamma, que según las investigaciones se ve afectada en personas con enfermedad de Alzheimer.
Más recientemente, el equipo del MIT reveló que la combinación de la terapia de luz con la terapia de sonido amplía aún más los efectos beneficiosos.
Esos estudios también vieron que la fototerapia puede mejorar la memoria en ratones genéticamente predispuestos a desarrollar la enfermedad de Alzheimer y la memoria espacial en ratones mayores sin la enfermedad.
La investigación más reciente, que ahora aparece en la revista. Neurona, ha demostrado que el aumento de las oscilaciones gamma puede mejorar la conexión entre las células nerviosas, reducir la inflamación y evitar la muerte celular en modelos de ratón con Alzheimer.
También muestra que los efectos de largo alcance del tratamiento involucran no solo a las células nerviosas o neuronas, sino también a un tipo de célula inmunitaria llamada microglía.
"Parece", dice el autor principal del estudio Li-Huei Tsai, profesor de neurociencia y director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, "que la neurodegeneración se previene en gran medida".
Alzheimer y proteínas tóxicas
El Alzheimer es una afección que destruye gradualmente el tejido cerebral y la función asociada a través de la pérdida irreversible de células.
Un informe de 2018 de Alzheimer's Disease International revela que 50 millones de personas en todo el mundo padecen demencia, y que para dos tercios de ellas, la enfermedad de Alzheimer es la causa.
Aunque algunos tratamientos pueden ralentizar los síntomas de la enfermedad de Alzheimer por un tiempo, ninguno, hasta el momento, puede curar la afección.
En las personas con enfermedad de Alzheimer, el cerebro comienza a cambiar mucho antes de que experimenten síntomas de demencia. Estos síntomas incluyen dificultades para pensar y recordar.
Dos cambios en particular son el desarrollo de depósitos tóxicos, o placas, de proteína beta-amiloide entre las células nerviosas y la formación de marañas tóxicas de proteína tau dentro de las células.
La profesora Tsai y sus colegas explican que las personas con enfermedad de Alzheimer también muestran otra alteración en el cerebro: "reducción del poder de las oscilaciones en la banda de frecuencia gamma".
Los científicos han propuesto que las oscilaciones gamma son un tipo de onda cerebral importante para funciones como la memoria y la atención.
En su trabajo anterior, los investigadores habían demostrado que la exposición a la luz parpadeante a una velocidad de 40 ciclos por segundo, o hercios, estimulaba las oscilaciones gamma en la corteza visual del cerebro en ratones.
La adición de tonos de sonido que latían a la misma frecuencia mejoró el efecto de reducción de placa de la terapia de luz y lo extendió más allá de la corteza visual hacia el hipocampo y parte de la corteza prefrontal.
Las oscilaciones gamma de ambos tratamientos también llevaron a mejoras en la función de la memoria en modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer.
Nivel notable de neuroprotección
Con el nuevo estudio, los investigadores querían saber más sobre los mecanismos subyacentes que llevaron a estos beneficios.
Para ello, utilizaron dos modelos de ratón de Alzheimer: Tau P301S y CK-p25. El profesor Tsai dice que ambos tipos de ratones experimentan una pérdida de células nerviosas mucho mayor que el modelo que utilizaron en los estudios de terapia de luz anteriores.
Los ratones Tau P301S producen una proteína tau mutante que forma marañas dentro de las células, como las que ocurren dentro de las células cerebrales de los humanos con la enfermedad de Alzheimer. Los ratones CK-p25 producen una proteína llamada p25 que causa una "neurodegeneración grave".
El equipo vio que la terapia de luz diaria que comenzó antes del inicio anticipado de la neurodegeneración produjo efectos notables en ambos tipos de ratones.
Los ratones Tau P301S que recibieron 3 semanas de tratamiento no mostraron signos de degeneración neuronal, en comparación con el 15-20% de pérdida de neuronas en los ratones no tratados.
El resultado fue el mismo en los ratones CK-p25, que se sometieron a 6 semanas de tratamiento.
La profesora Tsai afirma que "ha estado trabajando con la proteína p25 durante más de 20 años" y que la proteína es muy tóxica para el cerebro. Sin embargo, nunca antes había visto algo como este resultado. "Es muy impactante", agrega.
“Descubrimos que los niveles de expresión del transgén p25 son exactamente los mismos en ratones tratados y no tratados, pero no hay neurodegeneración en los ratones tratados”, explica.
Cuando los investigadores probaron la memoria espacial de los ratones, también encontraron resultados sorprendentes: la fototerapia mejoró el rendimiento en ratones más viejos que no estaban genéticamente programados para desarrollar la enfermedad de Alzheimer, pero no tuvo ningún efecto en ratones más jóvenes y similares.
Diferencias marcadas en la actividad genética
Los investigadores también examinaron los cambios genéticos en los ratones tratados y no tratados. Descubrieron que las células nerviosas de los ratones no tratados tenían una actividad reducida en los genes que reparan el ADN y en los que ayudan a operar las conexiones entre las células nerviosas. Los ratones tratados, por otro lado, mostraron una mayor actividad en estos genes.
Además, vieron que los ratones tratados tenían más conexiones entre las células nerviosas y que estas operaban de manera más coherente.
Los científicos también investigaron la actividad genética en la microglía, o células inmunes que ayudan a eliminar los desechos celulares y otros desechos en el cerebro.
Esas investigaciones revelaron que los genes que promueven la inflamación eran más activos en los ratones que no recibieron la fototerapia. Sin embargo, los ratones tratados mostraron una marcada falta de actividad en estos genes. También mostraron una mayor actividad en los genes que afectan la capacidad de la microglía para moverse.
Los autores del estudio explican que estos hallazgos sugieren que la fototerapia fortaleció la capacidad de la microglía para lidiar con la inflamación. Quizás los hizo más capaces de eliminar los materiales de desecho, incluidas las proteínas defectuosas que pueden acumularse para formar placas y ovillos tóxicos.
El profesor Tsai nos recuerda que una pregunta importante aún no tiene respuesta: ¿cómo induce la oscilación gamma estas diversas formas de protección?
Quizás las oscilaciones desencadenaron algo dentro de las células nerviosas. La profesora Tsai dice que le gusta pensar que las células nerviosas son "las reguladoras maestras".
"Mucha gente me ha estado preguntando si la microglía es el tipo de célula más importante en este efecto beneficioso, pero para ser honesto, realmente no lo sabemos".
Prof. Li-Huei Tsai
