Hace varios años, neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, demostraron que podían reducir drásticamente las placas amiloides observadas en la enfermedad de Alzheimer en ratones simplemente al exponer a los animales a luz intermitente a una frecuencia específica.

En un nuevo estudio, los investigadores encontraron que este tratamiento tiene efectos generalizados a nivel celular, y no solo ayuda a las neuronas sino también a las células inmunes llamadas microglia. En general, estos efectos reducen la inflamación, mejoran la función sináptica y protegen contra la muerte celular en ratones que están genéticamente programados para desarrollar la enfermedad de Alzheimer.

"Parece que se evita la neurodegeneración en gran medida", destaca el autor principal del estudio, Li-Huei Tsai, director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT. Los autores también encontraron que la luz parpadeante impulsó la función cognitiva en los ratones, que se desempeñaron mucho mejor en las pruebas de memoria espacial que los ratones no tratados. El tratamiento también produjo efectos beneficiosos sobre la memoria espacial en ratones más viejos y sanos.

OSCILACIONES GAMMA EN LA CORTEZA VISUAL

Chinnakkaruppan Adaikkan, postdoctorado del MIT, es el autor principal del estudio, que se publica en la edición digital de este martes de 'Neuron'. El estudio original de Tsai sobre los efectos de la luz intermitente mostró que la estimulación visual a una frecuencia de 40 hertz (ciclos por segundo) induce ondas cerebrales conocidas como oscilaciones gamma en la corteza visual. Se cree que estas ondas cerebrales contribuyen a las funciones cerebrales normales, como la atención y la memoria, y estudios anteriores han sugerido que están alteradas en los pacientes con Alzheimer.

Tsai y sus colegas descubrieron posteriormente que la combinación de la luz parpadeante con los estímulos de sonido (tonos de 40 hertzios) reducía las placas aún más y también tenía efectos de mayor alcance, que se extendían al hipocampo y partes de la corteza prefrontal. Los investigadores también han hallado beneficios cognitivos de las oscilaciones gamma inducidas por la luz y el sonido.

En su nuevo trabajo, los investigadores querían profundizar en cómo surgen estos efectos beneficiosos. Se centraron en dos cepas diferentes de roedores que están genéticamente programadas para desarrollar los síntomas del Alzheimer. Una, conocida como Tau P301S, tiene una versión mutada de la proteína Tau, que forma ovillos neurofibrilares como los que se ven en los pacientes con Alzheimer. La otra, conocida como CK-p25, puede inducirse para producir una proteína llamada p25, que causa neurodegeneración grave. Ambos modelos muestran una pérdida de neuronas mucho mayor que el modelo que utilizaron para el estudio de parpadeo de luz original, dice Tsai.

Los científicos hallaron que la estimulación visual, suministrada una hora al día durante tres a seis semanas, tuvo efectos dramáticos en la degeneración de las neuronas. Comenzaron los tratamientos poco antes del inicio de la degeneración, en ambos tipos de modelos de Alzheimer. Después de tres semanas de tratamiento, los ratones Tau P301S no mostraron degeneración neuronal, mientras que los ratones Tau P301S no tratados habían perdido del 15 al 20 por ciento de sus neuronas. También se evitó la neurodegeneración en los ratones CK-p25, que fueron tratados durante seis semanas.

"He estado trabajando con la proteína p25 durante más de 20 años, y sé que esta es una proteína muy neurotóxica. Encontramos que los niveles de expresión del transgén p25 son exactamente iguales en los ratones tratados y no tratados, pero no hay neurodegeneración en los ratones tratados --dice Tsai--. No he visto nada de eso. Es muy impactante".

Los investigadores también encontraron que los ratones tratados obtuvieron mejores resultados en una prueba de memoria espacial llamada el laberinto acuático de Morris. Curiosamente, también encontraron que el tratamiento mejoró el rendimiento en roedores más viejos que no tenían predisposición a la enfermedad de Alzheimer, pero no en ratones jóvenes y sanos.

CAMBIOS GENÉTICOS

Para tratar de averiguar qué estaba sucediendo a nivel celular, los investigadores analizaron los cambios en la expresión génica que se produjeron en ratones tratados y no tratados, tanto en neuronas como en microglía, células inmunitarias que son responsables de eliminar los desechos del cerebro.

En las neuronas de ratones no tratados, los investigadores observaron una disminución en la expresión de los genes asociados con la reparación del ADN, la función sináptica y un proceso celular llamado tráfico de vesículas, que es importante para que las sinapsis funcionen correctamente.

Sin embargo, los ratones tratados mostraron una expresión mucho mayor de esos genes que los roedores no tratados. Los investigadores también hallaron un mayor número de sinapsis en los ratones tratados, así como un mayor grado de coherencia (una medida de la sincronía de ondas cerebrales entre diferentes partes del cerebro).

En su análisis de microglía, los investigadores encontraron que las células en ratones no tratados elevaron su expresión de genes promotores de la inflamación, pero los ratones tratados mostraron una disminución notable en esos genes, junto con un aumento de genes asociados con la motilidad. Esto sugiere que, en los ratones tratados, la microglía podría estar trabajando mejor para combatir la inflamación y eliminar las moléculas que podrían conducir a la formación de placas amiloides y ovillos neurofibrilares, según los investigadores.

También encontraron niveles más bajos de la versión de la proteína Tau que tiende a formar enredos. Una pregunta sin respuesta clave, que los investigadores ahora están estudiando, es cómo las oscilaciones gamma activan todas estas medidas de protección, dice Tsai.

"Mucha gente me ha estado preguntando si la microglía es el tipo de célula más importante en este efecto benéfico, pero para ser sincero, realmente no lo sabemos --reconoce--. Después de todo, las oscilaciones son iniciadas por las neuronas, y todavía me gusta pensar que son los reguladores maestros. Creo que la oscilación en sí misma debe desencadenar algunos eventos intracelulares, justo dentro de las neuronas, y de alguna manera están protegidas".

Los investigadores también planean probar el tratamiento en roedores con síntomas más avanzados para ver si la degeneración neuronal puede revertirse después de que comience. También han comenzado ensayos clínicos de fase 1 de estimulación de luz y sonido en pacientes humanos.

Agencias
27/05/2019