Egyre érthetőbb a 40 Hz-es frekvencia agytisztító hatása

A Nature február 28-án közölte a Massachusetts Institute of Technology kutatóinak cikkét, amelyben újabb bizonyítékokkal szolgáltak arra, hogy a 40 Hz-es gamma-agyritmussal (szinkron gamma oszcillációs frekvencia) villódzó fény és egyidejű kattogó hang valóban mérsékelni képes az Alzheimer-kór progresszióját.

A mostani vizsgálatban az az MIT Picower Institute for Learning and Memory kutatói genetikailag módosított 5XFAD egér modellszervezeteknél felfedeztek egy olyan kulcsfontosságú mechanizmust, amelyen keresztül a 40 Hz-es frekvencia kifejti hatását: az agy glimfatikus rendszerén keresztül az amiloid fehérjék kiürülése, eltávolítása következik be. A glimfatikus rendszer az agy egy nemrég felfedezett, az agyi vérerekkel párhuzamos “vízvezeték-hálózata”.

“Amióta csak 2016-ban közzétettük első eredményeinket, az emberek egyfolytában azt kérdezték tőlem, pontosan hogyan is működik ez a módszer? Például miért pont 40 Hz? Miért nem valami más frekvencia?” - nyilatkozta a tanulmány vezető szerzője, Li-Huei Tsai, az MIT Aging Brain Initiative igazgatója, akinek pályájáról, korábbi munkásságáról részletesebben is beszámoltunk korábbi cikkünkben (Noninvazív audiovizuális terápiás eszköz az Alzheimer-kór kezelésében).

A mostani cikk egy olyan kísérletsorozatról számol be, amely kimutatta, hogy amikor a szenzoros gamma-stimulációval növelik a 40 Hz-es szinkronizációt az egerek agyában, ez egy bizonyos típusú neuront speciális peptidek felszabadítására késztet. A tanulmány további eredményei arra utalnak, hogy ezek a rövid szignálfehérjék olyan folyamatokat indítanak el, amelyek elősegítik a fokozott amiloid-ürítést a glimfatikus rendszeren keresztül.

“Még nem rendelkezünk egyértelmű folyamatábrával a kezelés hatására bekövetkező biokémiai folyamatok pontos sorrendjéről” - jelentette ki a vizsgálatokat végző Mitch Murdock. “A vizsgálataink eredményei azonban bizonyítják ezt a fő glimfatikus útvonalakon keresztül történő kiürülési mechanizmust.”

Korábbi kutatások már rámutattak, hogy a glimfatikus rendszer az agyi salakanyagok kiürítésének kulcsfontosságú csatornája, és a kutatók feltételezték, hogy ezt a rendszert az agyi ritmusok szabályozhatják. Murdock és szerzőtársai a mostani vizsgálatsorozatban először megismételték a laboratórium korábbi eredményeit, miszerint a 40 Hz-es érzékszervi ingerlés növeli az idegi aktivitást az agyban, és ezzel párhuzamosan csökken az amiloidszint. Ezután azt vizsgálták, hogy megfigyelhető-e ezzel összefüggő változás azoknak a folyadékoknak a mennyiségében, amelyek a glimfatikus rendszeren keresztül a salakanyagok elszállítására szolgálnak. Nem kellett csalódniuk: a szenzoros gamma-stimulációval kezelt egerek agyszövetében megnövekedett agy-gerincvelői folyadék mennyiséget mérték a kezeletlen kontrollcsoporthoz képest, valamint az agyból távozó intersticiális folyadék mennyisége is növekedést mutatott. Sőt, a kezelt egerekben a folyadékot elvezető nyirokerek átmérője is megnagyobbodott, és kimutatható volt az amiloidok fokozott felhalmozódása a nyaki nyirokcsomókban, amely ennek a folyadékáramnak a kivezető helyéül szolgál.

Annak érdekében, hogy tisztázzák, mégis mi állhat ennek az intenzívebb folyadékáramlásnak a hátterében, a kutatócsoport az asztrocitasejtek aquaporin 4 (AQP4) csatornájára összpontosított, amely a sejtek számára megkönnyíti a glimfatikus folyadékcserét. Amikor egy vegyülettel blokkolták az APQ4 működését, az érzékszervi gamma stimuláció nem csökkentette az amiloidszintet, sőt, megakadályozta, hogy az egerek memóriája javuljon a kezelés hatására. Ugyanezt az eredményt érték el akkor is, amikor génszerkesztéses módszerrel blokkolták az AQP4 funkcióit.

A kutatók azonban az asztrociták APQ4-aktivitása által elősegített folyadékcserén kívül a gamma-hullámok egy másik mechanizmusát is megfigyelték, amely elősegíti a glimfatikus áramlást. Ez pedig a szomszédos erek pulzálásának fokozódása volt: több mérés is erősebb artériás pulzálást mutatott ki a szenzoros gamma-stimulációnak kitett egerekben a kezeletlen kontrollokhoz képest.

Az egyik legjobb új technika annak nyomon követésére, hogy egy állapot, például az érzékszervi gamma-stimuláció hogyan hat a különböző sejttípusokra, az RNS szekvenálás, mivel ezzel a módszerrel nyomon lehet követni a génexpresszióban bekövetkező változásokat. Ezzel a módszerrel Tsai és Murdock csapata azt látta, hogy a gamma-szenzoros stimuláció valóban elősegítette a fokozott asztrocita AQP4-aktivitással összhangban lévő változásokat. Az RNS-szekvenálási adatok azt is feltárták, hogy a gamma-stimuláció hatására a neuronok egy alcsoportjánál (az úgynevezett “interneuronok” esetében) több peptid termelésében is figyelemre méltó fellendülést tapasztaltak. Ez nem volt meglepő abban az értelemben, hogy a peptidek felszabadulása köztudottan függ az agyi frekvenciáktól, de abból a szempontból már nagyon is figyelemre méltó volt, hogy ezek közül egyik, a VIP (vasoactive intestinal peptide) az Alzheimer-kór elleni protektív előnyökkel asszociálható, és eddigi ismereteink szerint pont az erek sejtjeinek regulációjában, a véráramlás biztosításában, valamint úgy tűnik, a glimfatikus úton történő salakanyag-elszállításban játszik kulcsszerepet.

Ezt az érdekes eredményt alátámasztandó, a kutatócsoport olyan teszteket végzett, amelyek igazolták, hogy a gamma-frekvenciával kezelt egerek agyában megnövekedett a VIP koncentrációja: vagyis a stimuláció a VIP-et expresszáló interneuronok peptid-felszabadításának növekedését eredményezte.

A kutatók szerint a jövő egyik legfontosabb kutatási iránya számukra az lesz, hogy meghatározzák, milyen más peptideket vagy egyéb molekuláris tényezőket befolyásolhat az érzékszervi gamma-stimuláció.

Tsai és Murdock hozzátette, hogy bár ez a tanulmány egy valószínűleg fontos mechanizmusra - az amiloid-béta glimfatikus kiürülésére - összpontosít, amellyel az érzékszervi gamma-stimuláció segíti az agy működését, valószínűnek látszik, hogy nem ez az egyetlen mögöttes mechanizmus, amely a betegség elleni küzdelemben jelentőséggel bír. Az ebben a tanulmányban kimutatott tisztulási hatások ugyanis meglehetősen gyorsan jelentkeztek, de a laboratóriumi kísérletekben és a klinikai vizsgálatokban hetekig vagy hónapokig tartó krónikus szenzoros gamma-stimulációra volt szükség ahhoz, hogy a kognitív funkciókra tartós hatást gyakoroljanak.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

How 40Hz sensory gamma rhythm stimulation clears amyloid in Alzheimer's mice

Multisensory gamma stimulation promotes glymphatic clearance of amyloid

Irodalmi hivatkozás:

Li-Huei Tsai, Multisensory gamma stimulation promotes glymphatic clearance of amyloid, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07132-6. www.nature.com/articles/s41586-024-07132-6