Hoe lichtstralen misschien kunnen helpen Alzheimer te overwinnen

8 december 2016

Een medicijn tegen Alzheimer blijft helaas nog altijd wishful thinking. Ligt de oplossing misschien in het bestralen van Alzheimerhersenen met licht? Een fascinerende experimenten-reeks bij muizen lijkt een sleutelsymptoom van de ziekte alvast te bestrijden. Maar de technieken in hun huidige vorm toepassen zou erg horrorachtig klinken.

Straling in je brein. Het lijkt misschien beangstigend, maar vergezocht is het niet. Of we nu slapen, leren, onze zintuigen gebruiken, of gewoon aandachtig zijn: onze hersencellen communiceren voortdurend met elkaar via elektrische signalen. Bij verschillende hersenaandoeningen, zoals Alzheimer, wordt de normale werking van een bepaald type elektrische signalen, de zogenaamde gamma-golven(*), zelfs regelmatig verstoord.

Deze kennis vormde het uitgangspunt van een nieuw Amerikaans Alzheimer-experiment op muizen. Het eerste wat de onderzoekers daarbij vaststelden, schrijven ze in Nature, was dat de gamma-golven in de hersencellen van de beestjes al verminderden nog voor de breinfuncties achteruit gingen of er een opeenhoping plaatsvond van de beruchte ‘amyloïde-plaques’. Die plaques zijn eiwitfragmenten die in een Alzheimerbrein in groten getale tussen de hersencellen komen te zitten. Wetenschappers vermoeden dat deze plaques de hersencellen doen afsterven.

Zou je de aanmaak van die amyloïde-plaques dan kunnen vermijden als Alzheimercellen toch nog gamma-golven zouden kunnen uitzenden? Door een tweede groep muizen aan een specifieke lichttherapie te onderwerpen, ontdekten de onderzoekers dat dit inderdaad het geval was. Niet alleen verminderden de plaques in de cellen sterk, ook de immuuncellen in het brein begonnen de schadelijke eiwitten te verwijderen.

Een LED-lampje, in een genetisch gemanipuleerd brein

Maar die lichttherapie, de zogenaamde optogenetica, zul je niet meteen in het wellness-center vinden. Het is een relatief nieuwe techniek waarbij een (uit groene algen afkomstig) gen dat lichtgevoelige eiwitten aanmaakt, in een virus wordt gestopt. De onderzoekers lieten bepaalde cellen uit een hersengebied met dit virus infecteren, en zo namen deze hersencellen het gen in hun DNA over. Hierdoor begonnen ze ook lichtgevoelige eiwitten aan te maken, iets wat ze zonder optogenetica niet zouden kunnen. En zo is het dus opeens mogelijk dat deze hersencellen door licht geactiveerd worden.

Omdat de hippocampus een hersengebied is dat al in een vroeg stadium door Alzheimer aangetast wordt, waren de onderzoekers erg geïnteresseerd in dit hersengedeelte. Het licht waarmee ze de hippocampus-cellen activeerden kwam van een flikkerend LED-lampje dat de onderzoekers in dit hersengebied (diep in het brein!) hadden geplaatst. Kortom, de eerste aanbieder van optogenetica tegen menselijke Alzheimer heeft nog wel wat ethische en juridische hobbels te nemen.

blauw led licht

Ook ander type lichttherapie lijkt te werken

Maar er is ook goed nieuws. Want de onderzoekers slaagden er tenslotte ook in om de hersencellen van Alzheimer-muizen op een vriendelijkere manier gamma-golven aan te laten maken en amyloïde-plaques te doen verminderen. Daarvoor plaatsten ze een derde groep muizen in een donkere kamer onder een (eveneens flikkerende) LED-lamp. Door dit een week lang elke dag een uur toe doen, verminderden de amyloïde-plaques al met zestig procent. Hiermee vermoeden de onderzoekers dat deze techniek ook op lange termijn helpt.

Maar ook hier zijn er kanttekeningen te maken. De vermindering van de amyloïde-plaques gold enkel voor de cellen in de visuele cortex (het gebied aan de achterkant van het brein). Bovendien werkten deze en de vorige techniek enkel als het LED-licht met frequentie van 40 Hertz aan het knipperen was. **

Verder zijn wij natuurlijk geen muizen. Het zijn natuurlijk handige testdieren, maar het zou niet de eerste keer zijn dat succesvolle Alzheimer-experimenten op muizen niet blijken te werken bij mensen. De gevonden resultaten moeten door nieuw onderzoek nog bevestigd worden. En de belangrijkste kanttekening is natuurlijk dat Alzheimer-onderzoekers nog niet volledig zeker zijn dat amyloïde-plaques echt de oorzaak van Alzheimer zijn. Misschien vormen ze een bijverschijnsel, of zijn ze een gevolg van een andere, nog onbekende oorzaak.

Hoe de muizen het fysiek stelden met minder plaques was ook niet meteen uit de studie af te leiden, net zoals de reden waarom gamma-golven van cellen voor minder plaques zorgt vrij onduidelijk is. Maar dankzij deze studie hebben andere onderzoekers nu wel de mogelijkheid om het allemaal uit te zoeken.

Li-Huei Tsai et al, Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia, in Nature, 8 december 2016

Voetnoten:

* Hersengolven zoals gamma-golven mag je wel absoluut niet verwarren met (levensgevaarlijke) gamma-stralen. Alle mogelijke hersengolven bevinden zich maar tussen een klein, laag-energetisch, gedeelte van het elektromagnetisch stralingsspectrum. Zo planten gamma-golven zich voort met een frequentie van 30 tot 90 Hertz, waardoor het ongevaarlijke radiostralen zijn. Gamma-stralen doen dat met 240 ExaHertz, (Exahertz is Hertz met daar nog eens 18 nullen voor) en komen onder andere vrij bij de ontploffing van een atoombom! Een gigantisch groot verschil dus.

** De 40 Hertz in de LED-lampen uit dit onderzoek slaat voor alle duidelijkheid niet op de elektromagnetische frequentie van het licht (hoe vaak lichtdeeltjes per seconde op en neer bewegen). Als dat het geval was, dan was het licht radiostraling en kon je het niet zien. Maar de frequentie-eenheid Hertz kan voor verschillende soorten metingen gebruikt worden. En in dit onderzoek wordt bedoeld dat het gebruikte licht veertig keer per seconde flikkerde (dus aan- en uit werd geschakeld). Door de grote snelheid van het flikkeren zijn de knipperingen dan weer wel onzichtbaar voor onze hersenen. Dat merk je bijvoorbeeld ook wanneer je een film bekijkt. Daarbij kun je niet zien dat je eigenlijk naar 24 afzonderlijke beelden per seconde (ofwel, jawel, 24 Hertz) aan het kijken bent. Maar het licht zelf zie je dus in elk geval wel!