Transzkraniális fotobiomoduláció a demencia és az Alzheimer-kór kezelésére

Rövid tények a demenciáról és az Alzheimer-kórról

A WHO becslése szerint 2020-ban világszerte több mint 55 millió ember él demenciával. Évente több mint 10 millió új beteget diagnosztizálnak, ami 3 másodpercenként egy új esetnek felel meg, és 2030-ra a becslések szerint 78 millió, 2050-re pedig 139 millió esetet eredményez (1).

Maga a demencia nem egy konkrét betegség, hanem inkább egy gyűjtőfogalom, amely számos tünetet foglal magában, többek között:

• romló memóriát,
• csökkenő érvelési, gondolkodási és ítélőképességet,
• a viselkedés és a nyelvhasználati képesség megváltozását,
• csökkent figyelmet és összpontosítást.

A demencia társadalmi terhe még nyilvánvalóbbá válik, ha figyelembe vesszük, hogy a betegség nemcsak a betegeket érinti, hanem a szociális környezetükben élő embereket is.

Az Alzheimer-kór kifejezést gyakran a demencia szinonimájaként használják, holott valójában a demencia egy speciális típusát írja le. Mindazonáltal ez a leggyakoribb fajtája, és az összes demenciás eset 60-70%-ához járulhat hozzá (1). A demencia más formáihoz képest két sajátos jellemzője van: a béta-amiloid-plakkok felhalmozódása és a tau fehérje összegabalyodása.

A jelenlegi demencia- és Alzheimer-kór-kezelések a tünetek (például a memóriavesztés és a gondolkodási problémák) javítására összpontosítanak, de nem állítják meg az agysejtek alapvető hanyatlását és pusztulását, tehát így nem fékezik meg a betegség előrehaladását.

Ennek fényében nyilvánvalónak tűnik, hogy sürgősen további beavatkozásokra van szükség a társadalom egyik legnagyobb egészségügyi kihívásának kezeléséhez. A transzkraniális fotobiomoduláció egy ígéretes új beavatkozás a demencia és különösen az Alzheimer-kór kezelésére. Nézzük meg a már megjelent tanulmányokat.

A demenciával kapcsolatos preklinikai és klinikai PBM-vizsgálatok áttekintése (2021)

A Journal of Alzheimer´s Disease című folyóiratban 2021-ben megjelent szinopszis 36 publikált kutatást tekint át, amelyek közül 9-et sejtkultúrákon, 17-et állatokon, 10-et pedig embereken végeztek. Figyelemre méltó, hogy a vizsgálatok mindegyike kedvező klinikai eredményekre jutott. Ráadásul kiemelték, hogy a beavatkozás mellékhatásoktól mentes és „figyelemreméltóan” könnyen alkalmazható (2).

Fotobiomodulációs terápia a demencia kezelésére: preklinikai és klinikai vizsgálatok 

Módszerek: Az 1967 és 2020 közötti szakirodalomban a PBM és a demencia szempontjából releváns kulcsszavak segítségével végeztek kutatást. A fényforrás és a hullámhossz, a kimenő teljesítmény, a besugárzás erőssége, a besugárzási idő, a fényerő vagy a teljes energia(dózis), a működési mód (folyamatos vagy impulzus), a besugárzás, a megközelítés és a hely, a kezelések száma, valamint a vizsgálat kimenetele(i) kerültek kiválasztásra.

Eredmények: A 10 473 eredeti cikkből 36 tanulmány felelt meg a befogadási kritériumoknak, 9 cikk in vitro vizsgálatokról, 17 cikk a demencia állatmodelljein végzett vizsgálatokról számolt be, és 10 vizsgálatot demens betegeken végeztek. A bevont tanulmányok közül mindegyik pozitív eredményeket mutat. A klinikai vizsgálatokat korlátozta a betegek kis száma, néhány esetben a placebokontroll hiánya, és csak néhány esetben alkalmaztak objektív neuroimaging módszereket.

Következtetés: A klinikai előnyök előzetes bizonyítékai, a mellékhatások hiánya és a figyelemreméltóan egyszerű használat azt sugallják, hogy minél hamarabb nagyobb klinikai vizsgálatokat kell végezni. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33935090/)

Az Öregedés és betegség (3) című vizsgálatban 8 héten keresztül, naponta kétszer 6 percen át alkalmazott tPBM-terápia hatásait hasonlították össze a látszateszközzel végzett látszatterápiával. Már 7 nap elteltével jobb alvásminőségről számoltak be a vizsgálati csoport páciensei, 2-3 hét után kevesebb szorongásról, jobb hangulatról, jobb energiáról és kognitív funkciókról, valamint pozitívabb napi rutinról beszéltek. Ezek az eredmények jelentős klinikai hatásoknak tekinthetők, és arra is rávilágítanak, hogy a kezelés nagy gyakorisággal történő alkalmazása esetén gyorsan javulások érhetők el. Érdemes megemlíteni, hogy a napi beavatkozásokat kényelmesen, az idős betegek otthonában végezték, anélkül, hogy mellékhatásokról számoltak volna be.

A Photobiomodulation, photomedicine, and laser surgery című szaklapban közzétett, 32 demens betegre vonatkozó, randomizált klinikai vizsgálat a tPBM-kezelésben részesült betegek kognitív funkcióinak szignifikáns javulásáról számolt be (minimális állapotfelmérés és klinikai demencia minősítőtesztekkel mérve) a kontrollcsoporthoz képest (4). A javuló kognitív funkciók együtt jártak az életminőség javulásával és a mindennapi életben való nagyobb önállósággal, így csökkentve a családtagok, gondozók terheit is.

Egy 53 Alzheimer-kóros betegen végzett, kettős vak, randomizált vizsgálat 8 hét alatt 40 tPBM-kezelés hatásáról számolt be, amelyek mindegyike 25 percig tartott. Az általános kognitív funkciók javulása mellett a vizsgálati csoport betegei különösen a feladatvégzési idő csökkenését, a figyelem hosszabb időtartamát és –  figyelemre méltó módon – a terápiához való „magas fokú alkalmazkodást” mutatták (a betegek 92,5%-a képes volt a terápiát a terv szerint fenntartani) (5). Ez rávilágít a megközelítés megvalósíthatóságára az Alzheimer-kórban szenvedő betegek esetében, ami nem minden kezelés esetében automatikusan adott.

Két másik humán kutatás kifejezetten EEG-vizsgálat keretében tanulmányozta a tPBM neurális oszcillációkra, majd a demenciára és az Alzheimer-kórra gyakorolt hatását (6, 7). 

Fotó: Neurológiai Praxis

Hogyan hat a tPBM a demenciára és az Alzheimer-kórra? 

Az előző részben kifejtésre került, hogy hogyan hathat a tPBM általánosságban, és ez a tudás átvihető annak megértésére is, hogy a demencia és az Alzheimer-kór néhány tipikus, a következőekben bemutatott jellemzője hogyan kezelhető e módszer segítségével:

• agyi érrendszeri károsodás,
• neuroinflammáció, mitokondriumok károsodott működése,
• oxidatív károsodás,
• valamint a dendritek, szinapszisok és neuronok elvesztése (8).

Az Alzheimer-kór specifikus patológiai jellemzői a neurofibrilláris csomók és a béta-amiloid fehérje abnormális mértékű felhalmozódása, amelyek neurotoxikusak és zavarják a sejtek működését. Ez végső soron memóriavesztéshez és kognitív hanyatláshoz vezet.

Bár a béta-amiloid fehérje az egészséges emberekben is megtalálható, viszont úgy tűnik, hogy az abnormálisan magas szintje okozza az Alzheimer-kór kialakulását. Megfelelő működés esetén az agyban a glimfatikus rendszer elegendő béta-amiloid fehérjét távolít el a szervezetből. Az Alzheimer-kóros betegeknél viszont a megfelelő mértékű eltávolítására való képesség elveszett.

A tPBM hogyan segíthet a béta-amiloid fehérje kiürítésében a glimfatikus rendszeren (az agy nyirokrendszerén) keresztül?

Hogy némi hátteret nyújtsunk, a glimfatikus rendszer működése a következő: az agy-gerincvelői folyadék az artériákat körülvevő perivaszkuláris tereken halad át. Egy aquaporin-4 nevezetű vízcsatorna-fehérjén keresztül onnan továbbjut az agy intersticiális terébe, ahol mindenféle anyagcsere-hulladékot felvesz, hogy megtisztítsa az agyat a homeosztázist gátló anyagoktól. Az intersticiális térből aztán a vénákat körülvevő perivaszkuláris térbe kerül. Az egész folyamatot az artériás pulzációk mozgatják. Az agy-gerincvelői folyadék ezután az agyhártyán belüli nyirokerek sorozatán keresztül elhagyja az agyat, és a nyaki nyirokcsomókba ürül (9).

Egy nemrégiben megjelent áttekintés (10) szerint 4 olyan mechanizmus van, amellyel a PBM javíthatja a glimfatikus rendszer természetes működését, ami ezáltal a béta-amiloid fehérje jobb eltávolításához vezethet.

A PBM:

• serkentheti az agy-gerincvelői folyadék áramlását azáltal, hogy megváltoztatja a vízmolekulák szerkezetét, így a folyadék kevésbé viszkózus lesz, és szabadabban áramlik.
• képes lebontani a fehérjeaggregációkat (különösen a béta-amiloid aggregációkat).
• növelheti az aquaporin-4 vízcsatornák áteresztőképességét, ezáltal több folyadék áramlását teszi lehetővé az agyban.
• képes kitágítani a nyirokereket, feltehetően a nitrogén-oxid felszabadulása miatt, a citokróm c-oxidáz fotonelnyelésének következményeként.

E javasolt mechanizmusokkal összhangban három Alzheimer-kórt vizsgáló, egérmodelleken végzett vizsgálat már kimutatta a béta-amiloid-ürítés PBM indukálta serkentését az agyból (11–13).

Milyen egyéb mechanizmusok játszhatnak még szerepet?

A glimfatikus rendszer fontossága mellett a kutatások a fotobiomoduláció és a neurális oszcillációk közötti kapcsolatra is összpontosítanak. Ma már szilárd bizonyíték van arra, hogy a különböző hullámhosszok alkalmazása jelentősen megváltoztathatja a neuronok oszcillációs aktivitását (14). A demencia és az Alzheimer-kór gyakran ritmuszavaros gamma-hullámokkal jár együtt (15). Ennek megfelelően a gamma-amplitúdókat növelő kezelési paraméterek hatékony beavatkozások lehetnek ilyen esetekben. A 810 nm-es, 40 Hz-en impulzált fény már sikeresen fokozta a gamma-hullámokat egy embereken végzett, feltáró kísérleti vizsgálatban (16).

Összefoglalás

Az eddig közzétett vizsgálati eredmények következetesen pozitívak, és nemcsak a tényleges betegek számára jelentenek jótékony hatásokat, hanem arra is utalnak, hogy a gondozók is profitálhatnak a betegek javuló önállóságából. Az eredményeket azonban korlátozza a viszonylag kis mintanagyság, valamint még nem világos, hogy a betegség előrehaladásának mely szakaszai kezelhetők hatékonyan. További kutatások már folyamatban vannak, és könnyen megeshet, hogy ez a kezelés a következő néhány évben a demenciában és Alzheimer-kórban szenvedő betegek standard ellátási megoldásává fog válni.

IRODALOM

 1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dementia

2. Salehpour F, Khademi M, Hamblin MR. Photobiomodulation Therapy for Dementia: A Systematic Review of Pre-Clinical and Clinical Studies. Journal of Alzheimer’s disease JAD 2021;83(4):1431–1452. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33935090/

3. Nizamutdinov D, Qi X, Berman MH, Dougal G, Dayawansa S, Wu E, Yi SS, Stevens AB, Huang JH. Transcranial Near Infrared Light Stimulations Improve Cognition in Patients with Dementia. Aging and disease (2021);12(4):954–963. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8219492/

4. Kheradmand A, Donboli S, Tanjani PT, Farhadinasab A, Tabeie F, Qutbi M, Kordmir T. Therapeutic Effects of Low-Level Laser Therapy on Cognitive Symptoms of Patients with Dementia: A Double-Blinded Randomized Clinical Trial. Photobiomodulation, photomedicine, and laser surgery 2022;40(9):632–638. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36126290/

5. Blivet G, Relano-Gines A, Wachtel M, Touchon J. A Randomized, Double-Blind, and Sham-Controlled Trial of an Innovative Brain-Gut Photobiomodulation Therapy: Safety and Patient Compliance. Journal of Alzheimer’s disease JAD 2022;90(2):811–822. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36189591/

6. Spera V, Sitnikova T, Ward MJ, Farzam P, Hughes J, Gazecki S, Bui E, Maiello M, De Taboada L, Hamblin MR, Franceschini MA, Cassano P. Pilot Study on Dose-Dependent Effects of Transcranial Photobiomodulation on Brain Electrical Oscillations: A Potential Therapeutic Target in Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer’s disease JAD 2021;83(4):1481–1498. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34092636/

 7. Vrankic M, Vlahinić S, Šverko Z, Markovinović I. EEG-Validated Photobiomodulation Treatment of Dementia-Case Study. Sensors (Basel, Switzerland) 2022;22(19):7555. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36236654/

8. Bathini M, Raghushaker CR, Mahato KK. The Molecular Mechanisms of Action of Photobiomodulation Against Neurodegenerative Diseases: A Systematic Review. Cellular and molecular neurobiology 2022;42(4):955–971. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33301129/

9. Valverde A, Hamilton C, Moro C, Billeres M, Magistretti P, Mitrofanis J. Lights at night: does photobiomodulation improve sleep? Neural regeneration research 2023;18(3):474–477. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36018149/#:~:text=We%20suggest%20that%20transcranial%20nocturnal,the%20quality%20of%20their%20sleep.

10. Salehpour F, Khademi M, Bragin DE, DiDuro JO. Photobiomodulation Therapy and the Glymphatic System: Promising Applications for Augmenting the Brain Lymphatic Drainage System. International journal of molecular sciences 2022;23(6):2975.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8950470/

11. Zinchenko E, Klimova E, Mamedova M, Agranovich A, Blokhina I, Antonova I, Terskov T, Shirokov A, Navolokin A, Morgun N, Osipova A, Boytsova E, Yu E, Zhu T, Kurths D, Semyachkina-Glushkovskaya J. Photostimulation of Extravasation of Beta-Amyloid through the Model of Blood-Brain Barrier. Electronics 2020;9:1056. 10.3390/electronics9061056. https://www.researchgate.net/publication/342526465_Photostimulation_of_Extravasation_of_Beta-Amyloid_through_the_Model_of_Blood-Brain_Barrier/citation/download

12. Semyachkina-Glushkovskaya O, Klimova M, Iskra T, Bragin D, Abdurashitov A, Dubrovsky A, Khorovodov A, Terskov A, Blokhina I, Lezhnev N, et al. Transcranial Photobiomodulation of Clearance of Beta-Amyloid from the Mouse Brain: Effects on the Meningeal Lymphatic Drainage and Blood Oxygen Saturation of the Brain. Adv Exp Med Biol 2021;1269:57–61. DOI: 10.1007/978-3-030-48238-1_9.

13. Zinchenko E, Navolokin N, Shirokov A, Khlebtsov B, Dubrovsky A, Saranceva E, Abdurashitov A, Khorovodov A, Terskov A, Mamedova A, et al. Pilot study of transcranial photobiomodulation of lymphatic clearance of beta-amyloid from the mouse brain: Breakthrough strategies for non-pharmacologic therapy of Alzheimer’s disease. Biomed Opt Express 2019;10:4003–4017. DOI: 10.1364/BOE.10.004003.

14. Liebert A, Capon W, Pang V, Vila D, Bicknell B, McLachlan C, Kiat H. Photophysical Mechanisms of Photobiomodulation Therapy as Precision Medicine. Biomedicines 2023;11(2):237. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36830774/

15. Mably AJ. Colgin LL. Gamma oscillations in cognitive disorders. Curr Opin Neurobiol 2018;52:182–187.

16. Zomorrodi R, Loheswaran G, Pushparaj A, et al. Pulsed Near Infrared Transcranial and Intranasal Photobiomodulation Significantly Modulates Neural Oscillations: a pilot exploratory study. Sci Rep 2019;(9):6309. https://www.nature.com/articles/s41598-019-42693-x#citeas