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Nature:美科学家发现光照利于分解老年痴呆患者脑内沉积物

摘要 : 2016年12月7日,国际学术权威刊物自然出版集团《Nature》杂志在线发表了美国麻省理工学院Li-Huei Tsai研究员的一篇研究论文,论文报告了每天1小时的光照治疗可分解小鼠大脑中类似于患上阿尔茨海默氏症后出现的沉积物。

2016年12月7日,国际学术权威刊物自然出版集团《Nature》杂志在线发表了美国麻省理工学院Li-Huei Tsai研究员的一篇研究论文,论文报告了每天1小时的光照治疗可分解小鼠大脑中类似于患上阿尔茨海默氏症后出现的沉积物。虽然这离在人类身上发挥作用还有很长一段路,但由于它看上去是一种安全的疗法,因此或许能很快进入人类试验。

“这真的很吸引人,因为对于治疗阿尔茨海默氏症来说,它是一种意想不到的全新方法。”并未参与此项研究的英国埃克塞特大学科学家Jon Brown表示。

研究团队将小鼠暴露在40赫兹的闪光灯下。这触发大脑细胞共同振动,从而产生伽马波—— 一种通常在阿尔茨海默氏症患者体内比较微弱的大脑活动。经过连续1周每天1小时暴露在光线下,这些啮齿类动物的大脑开始含有较少的阿尔茨海默氏症标志物——β-淀粉样蛋白斑块。光线似乎清除了淀粉样蛋白以及减少其产生的细胞活性。

研究团队将小鼠暴露在40赫兹的闪光灯下。这触发大脑细胞共同振动,从而产生伽马波—— 一种通常在阿尔茨海默氏症患者体内比较微弱的大脑活动。经过连续1周每天1小时暴露在光线下,这些啮齿类动物的大脑开始含有较少的阿尔茨海默氏症标志物——β-淀粉样蛋白斑块。光线似乎清除了淀粉样蛋白以及减少其产生的细胞活性。研究认为,大脑电信号传导中断,可能导致β-淀粉样蛋白(Aβ)积累,而这正是阿尔茨海默症的关键标志。该研究显示,恢复神经回路产生的电振荡,可以减少β-淀粉样蛋白形成,并激活免疫细胞清除大脑中的β-淀粉样蛋白,或将开辟全新的阿尔茨海默症疗法。

当大脑中的神经元网络被同步激活时,就会产生振荡放电。如果这种脑节奏的频率平均为每秒40赫兹,称为伽马振荡。伽马振荡被认为对较高级别的认知功能和知觉响应具有重要影响,过去研究表明,其在阿尔茨海默症等多种神经疾病中被打断。但是,目前科学家仍不清楚伽马振荡是如何致病的。

此次,美国麻省理工学院蔡立慧及其同事,将成熟的阿尔茨海默症模型小鼠的神经元活动记录下来,结果显示,伽马振荡下降后,β-淀粉样蛋白累积形成淀粉样蛋白斑,而且出现认知衰退。之后,研究人员使用光遗传学技术直接刺激小鼠海马区内的神经元,以产生伽马振荡,结果减少了该脑区β-淀粉样蛋白的形成,并且激活了小神经胶质细胞(大脑免疫细胞)来清除β-淀粉样蛋白。

研究团队设计了一种非侵入式方法,通过将LED灯的闪烁频率设置为40赫兹,在小鼠初级视皮层诱导产生伽马振荡。这种方法降低了阿尔茨海默症初期小鼠视觉皮层内的β-淀粉样蛋白水平,也减少了该疾病稍晚期老年小鼠视觉皮层内的淀粉样蛋白斑数量。

最新观察表明,减少β-淀粉样蛋白形成及小神经胶质细胞清除β-淀粉样蛋白,都会调节β-淀粉样蛋白整体水平下降。目前,针对β-淀粉样蛋白的临床疗法一直不成功,如果临床应用伽马振荡,就代表着一种与过去治疗阿尔茨海默症截然不同的疗法,因此,仍需展开进一步的研究才能确定它是否适合于人类。

原文链接:

Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia

原文摘要:

Changes in gamma oscillations (20–50 Hz) have been observed in several neurological disorders. However, the relationship between gamma oscillations and cellular pathologies is unclear. Here we show reduced, behaviourally driven gamma oscillations before the onset of plaque formation or cognitive decline in a mouse model of Alzheimer’s disease. Optogenetically driving fast-spiking parvalbumin-positive (FS-PV)-interneurons at gamma (40 Hz), but not other frequencies, reduces levels of amyloid-β (Aβ)1–40 and Aβ 1–42 isoforms. Gene expression profiling revealed induction of genes associated with morphological transformation of microglia, and histological analysis confirmed increased microglia co-localization with Aβ. Subsequently, we designed a non-invasive 40 Hz light-flickering regime that reduced Aβ1–40 and Aβ1–42 levels in the visual cortex of pre-depositing mice and mitigated plaque load in aged, depositing mice. Our findings uncover a previously unappreciated function of gamma rhythms in recruiting both neuronal and glial responses to attenuate Alzheimer’s-disease-associated pathology.

来源: Nature 浏览次数:1

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