Alzheimer: Bagaimana terapi cahaya bisa melindungi otak
Para peneliti sebelumnya telah menunjukkan bahwa jenis terapi cahaya berpotensi mengurangi protein beracun yang menumpuk di otak pada penyakit Alzheimer. Sekarang, tim yang sama telah mengidentifikasi apa yang terjadi di tingkat sel untuk mencapai hasil ini.
Pada tahun 2016, para ilmuwan di Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge menemukan bahwa menyinari mata tikus dapat mengurangi penumpukan racun amiloid dan protein tau yang terjadi di otak penderita penyakit Alzheimer.
Terapi cahaya meningkatkan bentuk gelombang otak yang disebut osilasi gamma, yang menurut penelitian terganggu pada orang dengan penyakit Alzheimer.
Baru-baru ini, tim MIT mengungkapkan bahwa menggabungkan terapi cahaya dengan terapi suara memperluas efek menguntungkan lebih jauh.
Studi tersebut juga melihat bahwa terapi cahaya dapat meningkatkan memori pada tikus yang secara genetik cenderung mengembangkan penyakit Alzheimer dan memori spasial pada tikus yang lebih tua tanpa kondisi tersebut.
Investigasi terbaru, yang sekarang dimuat di jurnal Neuron, telah menunjukkan bahwa meningkatkan osilasi gamma dapat meningkatkan hubungan antara sel-sel saraf, mengurangi peradangan, dan mencegah kematian sel pada model tikus Alzheimer.
Ini juga menunjukkan bahwa efek pengobatan yang luas tidak hanya melibatkan sel saraf, atau neuron, tetapi juga jenis sel kekebalan yang disebut mikroglia.
“Sepertinya,” kata penulis studi senior Li-Huei Tsai, seorang profesor ilmu saraf dan direktur Institut Picower untuk Pembelajaran dan Memori di MIT, “bahwa degenerasi saraf sebagian besar dicegah.”
Alzheimer dan protein beracun
Alzheimer adalah suatu kondisi yang secara bertahap menghancurkan jaringan otak dan fungsi terkait melalui hilangnya sel secara permanen.
Laporan tahun 2018 oleh Alzheimer's Disease International mengungkapkan bahwa 50 juta orang di seluruh dunia menderita demensia, dan dua pertiga dari mereka, penyakit Alzheimer adalah penyebabnya.
Meskipun beberapa pengobatan dapat memperlambat gejala Alzheimer untuk sementara waktu, belum ada yang dapat menyembuhkan kondisi tersebut.
Pada penderita penyakit Alzheimer, otak mulai berubah dalam waktu lama sebelum mereka mengalami gejala demensia. Gejala tersebut termasuk kesulitan berpikir dan mengingat.
Dua perubahan khususnya adalah pengembangan endapan toksik, atau plak, protein beta-amiloid di antara sel-sel saraf, dan pembentukan protein tau yang beracun di dalam sel.
Prof. Tsai dan koleganya menjelaskan bahwa orang dengan penyakit Alzheimer juga menunjukkan perubahan lain di otak: "berkurangnya kekuatan osilasi pada pita frekuensi gamma".
Para ilmuwan telah mengusulkan bahwa osilasi gamma adalah jenis gelombang otak yang penting untuk fungsi seperti memori dan perhatian.
Dalam penelitian mereka sebelumnya, para peneliti telah menunjukkan bahwa paparan cahaya berkedip dengan kecepatan 40 siklus per detik, atau hertz, merangsang osilasi gamma di korteks visual otak pada tikus.
Menambahkan nada suara yang berdetak pada frekuensi yang sama meningkatkan efek pengurangan plak dari terapi cahaya dan memperluasnya melampaui korteks visual ke dalam hipokampus dan beberapa korteks prefrontal.
Osilasi gamma dari kedua perawatan juga menyebabkan peningkatan fungsi memori pada model tikus penyakit Alzheimer.
Tingkat perlindungan saraf yang luar biasa
Dengan studi baru, para peneliti ingin mengetahui lebih lanjut tentang mekanisme yang mendasari manfaat ini.
Untuk melakukannya, mereka menggunakan dua model tikus Alzheimer: Tau P301S dan CK-p25. Prof. Tsai mengatakan bahwa kedua jenis tikus tersebut mengalami kehilangan sel saraf yang jauh lebih besar daripada model yang mereka gunakan dalam studi terapi cahaya sebelumnya.
Tikus Tau P301S menghasilkan protein tau mutan yang membentuk kekusutan di dalam sel seperti yang terjadi di dalam sel otak manusia dengan penyakit Alzheimer. Tikus CK-p25 menghasilkan protein yang disebut p25 yang menyebabkan "neurodegenerasi parah".
Tim melihat bahwa terapi cahaya harian yang dimulai sebelum dimulainya degenerasi saraf menghasilkan efek luar biasa pada kedua jenis tikus.
Tikus Tau P301S yang menerima pengobatan selama 3 minggu tidak menunjukkan tanda-tanda degenerasi neuron, dibandingkan dengan 15-20% kehilangan neuron pada tikus yang tidak diobati.
Hasilnya sama pada mencit CK-p25 yang menjalani pengobatan selama 6 minggu.
Prof. Tsai mengklaim bahwa dia telah “bekerja dengan protein p25 selama lebih dari 20 tahun,” dan protein tersebut sangat beracun bagi otak. Namun, dia belum pernah melihat hasil seperti ini sebelumnya. “Ini sangat mengejutkan,” tambahnya.
“Kami menemukan bahwa tingkat ekspresi transgen p25 persis sama pada tikus yang diobati dan tidak diobati, tetapi tidak ada neurodegenerasi pada tikus yang diobati,” jelasnya.
Ketika para peneliti menguji memori spasial tikus, mereka juga menemukan hasil yang mengejutkan: Terapi cahaya meningkatkan kinerja pada tikus yang lebih tua yang tidak diprogram secara genetik untuk mengembangkan penyakit Alzheimer, tetapi tidak berpengaruh pada tikus yang lebih muda dan serupa.
Perbedaan yang ditandai dalam aktivitas gen
Para peneliti juga memeriksa perubahan gen pada tikus yang dirawat dan yang tidak. Mereka menemukan bahwa sel saraf tikus yang tidak diobati telah mengurangi aktivitas pada gen yang memperbaiki DNA dan yang membantu mengoperasikan hubungan antara sel saraf. Sebaliknya, tikus yang diberi perlakuan menunjukkan aktivitas yang lebih besar pada gen ini.
Juga, mereka melihat bahwa tikus yang dirawat memiliki lebih banyak koneksi antar sel saraf, dan ini beroperasi lebih koheren.
Para ilmuwan juga menyelidiki aktivitas gen di mikroglia, atau sel kekebalan yang membantu membersihkan limbah sel dan puing-puing lain di otak.
Penyelidikan tersebut mengungkapkan bahwa gen yang mendorong peradangan lebih aktif pada tikus yang tidak menerima terapi cahaya. Namun, tikus yang dirawat menunjukkan kurangnya aktivitas pada gen ini. Mereka juga menunjukkan peningkatan aktivitas pada gen yang memengaruhi kemampuan mikroglia untuk bergerak.
Penulis penelitian menjelaskan bahwa temuan ini menunjukkan bahwa terapi cahaya memperkuat kemampuan mikroglia untuk mengatasi peradangan. Mungkin itu membuat mereka lebih mampu membersihkan bahan limbah, termasuk protein yang salah yang dapat menumpuk untuk membentuk plak dan kusut beracun.
Prof. Tsai mengingatkan kita bahwa satu pertanyaan penting masih belum memiliki jawaban: Bagaimana osilasi gamma menyebabkan berbagai bentuk perlindungan ini?
Mungkin getaran itu memicu sesuatu di dalam sel saraf. Prof Tsai mengatakan dia suka berpikir bahwa sel saraf adalah "pengatur utama".
“Banyak orang bertanya kepada saya apakah mikroglia adalah jenis sel terpenting dalam efek menguntungkan ini, tapi sejujurnya, kami benar-benar tidak tahu.”
Prof. Li-Huei Tsai
