Die Alzheimer-Krankheit, eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, äußert sich durch Symptome wie Gedächtnisverlust, Aphasie, Agnosie und Beeinträchtigung der Exekutivfunktionen. Traditionell greifen Patienten zur Linderung der Symptome auf Medikamente zurück. Aufgrund der Einschränkungen und potenziellen Nebenwirkungen dieser Medikamente haben Forscher jedoch ihr Augenmerk auf die nicht-invasive Phototherapie gerichtet und in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt.
Kürzlich entdeckte ein Team um Professor Zhou Feifan vom Institut für Biomedizintechnik der Universität Hainan, dass die berührungslose transkranielle Phototherapie pathologische Symptome lindern und die kognitiven Fähigkeiten bei gealterten und an Alzheimer erkrankten Mäusen verbessern kann. Diese bahnbrechende Entdeckung, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Communications, bietet eine vielversprechende Strategie zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen.
Die Pathologie der Alzheimer-Krankheit verstehen
Die genaue Ursache der Alzheimer-Krankheit ist weiterhin unklar, aber sie ist durch eine abnorme Aggregation des Beta-Amyloid-Proteins und neurofibrilläre Bündel gekennzeichnet, was zu neuronalen Funktionsstörungen und kognitivem Abbau führt. Das Gehirn, als stoffwechselaktivstes Organ des Körpers, produziert während neuronaler Aktivität erhebliche Mengen an Stoffwechselprodukten. Eine übermäßige Ansammlung dieser Produkte kann Neuronen schädigen, weshalb ein effizienter Abtransport über das Lymphsystem erforderlich ist.
Die meningealen Lymphgefäße, die für die Drainage des zentralen Nervensystems von entscheidender Bedeutung sind, spielen eine Schlüsselrolle bei der Beseitigung toxischer Beta-Amyloid-Proteine und Stoffwechselabfallprodukte sowie bei der Regulierung der Immunaktivität, wodurch sie zu einem Ziel für die Behandlung werden.
Die Auswirkungen der Phototherapie auf Alzheimer
Das Team um Professor Zhou setzte einen 808-nm-Nahinfrarotlaser vier Wochen lang zur berührungslosen transkraniellen Phototherapie bei alten und an Alzheimer erkrankten Mäusen ein. Diese Behandlung verbesserte die Funktion der lymphatischen Endothelzellen der Hirnhäute signifikant, steigerte den Lymphabfluss und linderte letztendlich pathologische Symptome sowie die kognitiven Funktionen der Mäuse.
Förderung der neuronalen Funktion durch Phototherapie
Phototherapie kann die neuronale Funktion über verschiedene Mechanismen verbessern. So spielt beispielsweise das Immunsystem eine entscheidende Rolle in der Alzheimer-Pathologie. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die Bestrahlung mit grünem Laserlicht (532 nm) die Funktion von Immunzellen steigern, intrinsische Mechanismen in tiefen zentralen Neuronen aktivieren, vaskuläre Demenz verbessern und die Durchblutungsdynamik sowie klinische Symptome bei Alzheimer-Patienten steigern kann. Erste vaskuläre Bestrahlung mit grünem Laserlicht zeigte signifikante Verbesserungen der Blutviskosität, der Plasmaviskosität, der Erythrozytenaggregation und neuropsychologischer Tests.
Die Rotlicht- und Infrarotlichttherapie (Photobiomodulation) der peripheren Körperregionen (Rücken und Beine) kann die intrinsischen Schutzmechanismen von Immunzellen oder Stammzellen aktivieren und so zum Überleben von Neuronen und zur Expression vorteilhafter Gene beitragen.
Oxidativer Stress ist auch ein entscheidender pathologischer Prozess bei der Alzheimer-Entwicklung. Studien deuten darauf hin, dass Rotlichtbestrahlung die zelluläre ATP-Aktivität erhöhen, in entzündeten, durch oligomeres Beta-Amyloid beeinträchtigten Mikroglia eine Stoffwechselumstellung von der Glykolyse zur mitochondrialen Aktivität induzieren, die Anzahl antiinflammatorischer Mikroglia erhöhen, proinflammatorische Zytokine reduzieren und die Phagozytose aktivieren kann, um neuronalen Zelltod zu verhindern.
Die Steigerung von Wachheit, Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit ist eine weitere vielversprechende Methode, die Lebensqualität von Alzheimer-Patienten zu verbessern. Forscher haben herausgefunden, dass die Exposition gegenüber kurzwelligem blauem Licht positive Auswirkungen auf die kognitive Funktion und die Emotionsregulation hat. Blaulichtbestrahlung kann die Aktivität neuronaler Schaltkreise fördern, die Aktivität der Acetylcholinesterase (AChE) und der Cholinacetyltransferase (ChAT) beeinflussen und dadurch Lern- und Gedächtnisleistungen verbessern.
Die positiven Auswirkungen der Phototherapie auf Gehirnneuronen
Eine wachsende Zahl anerkannter Studien bestätigt die positiven Auswirkungen der Phototherapie auf die Funktion von Gehirnneuronen. Sie trägt zur Aktivierung der körpereigenen Schutzmechanismen von Immunzellen bei, fördert die Expression von Überlebensgenen in Neuronen und gleicht den Spiegel reaktiver Sauerstoffspezies in den Mitochondrien aus. Diese Erkenntnisse bilden eine solide Grundlage für die klinische Anwendung der Phototherapie.
Aufbauend auf diesen Erkenntnissen führte das MERICAN Optical Energy Research Center in Zusammenarbeit mit einem deutschen Team und mehreren Universitäten, Forschungs- und medizinischen Einrichtungen eine Studie mit 30- bis 70-Jährigen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung, Gedächtnisverlust, vermindertem Verständnis und Urteilsvermögen sowie nachlassender Lernfähigkeit durch. Die Teilnehmer hielten sich während der Phototherapie in der MERICAN-Gesundheitskabine an Ernährungs- und Lebensstilrichtlinien und erhielten dabei die gleichen Medikamente in der vorgeschriebenen Dosierung.
Nach dreimonatigen neuropsychologischen Tests, Untersuchungen des mentalen Zustands und kognitiven Beurteilungen zeigten die Ergebnisse signifikante Verbesserungen der MMSE-, ADL- und HDS-Werte bei den Nutzern der Lichttherapiekabine. Die Teilnehmer berichteten außerdem von verbesserter visueller Aufmerksamkeit, besserer Schlafqualität und reduzierter Angst.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Phototherapie als unterstützende Therapie zur Regulierung der Gehirnzellaktivität, zur Linderung von Neuroinflammationen und damit verbundenen Erkrankungen, zur Verbesserung der Kognition und des Gedächtnisses dienen kann. Darüber hinaus eröffnen sie neue Wege für die Weiterentwicklung der Phototherapie zu einem präventiven Therapieansatz.
