Gammataajuinen vaihtovirta palautti hetkellisesti Alzheimer-potilaiden muistin
Brescian yliopistossa Italiassa on saatu merkittäviä uusia tuloksia Alzheimerin taudin hoidossa. Tutkimuksessa varhaista Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden aivoihin johdettiin pieniä määriä sähköä. Tunnin mittaisen kokeen aikana potilaiden muisti parani huomattavasti verrattuna lumehoitoon. Tulokset on juuri julkaistu arvovaltaisessa Annals of Neurology -julkaisussa. Aivosäätiön tukema suomalaistutkija Eino Solje Itä-Suomen yliopistosta kuuluu uraauurtavaan tutkimusryhmään.
Alzheimerin taudin perimmäisiä syitä ei vieläkään täysin tunneta. Tiedetään kuitenkin, että sairastuneen henkilön aivoihin muodostuu muun muassa beeta-amyloidikertymiä ja sen vaikutuksesta tapahtuu mikroskooppisen pieniä vaurioita hermosoluissa. Tällöin muisti ja tiedonkäsittely heikentyvät. Muistisairauksiin liittyy myös muutoksia aivojen sähköisessä rytmissä.
Aivojen hermosoluissa tiedot kulkevat sähköisesti, kuin sähkö sähköjohtoa pitkin. Ihmisen ollessa hereillä sähkö kulkee rytmikkäästi tikuttaen, mutta nukkuessa sähköinen toiminta hidastuu. Hermosolujen yhteyksiä voimistavat ja jarruttavat hermovälittäjäaineet ovat aivojen toiminnan perusta. Muistisairauksissa aivojen sähköinen toiminta hidastuu ja on epäjärjestelmällistä.
Sähkön vaikutusta muistisairauksiin on tutkittu aiemmin vain vähän
Alzheimerin taudin aiheuttamia oireita on pystytty lievittämään lääkehoidoilla reilun kahdenkymmenen vuoden ajan. Sen sijaan sairauden etenemisen pysäyttävän tai sen kokonaan parantavan hoidon kehittäminen on osoittautunut haastavaksi. Maailmalla on käynnissä kymmeniä taudin pysäyttämiseen tähtääviä lääketutkimuksia, mutta moni on jouduttu keskeyttämään testattavan lääkkeen aiheuttamien sivuvaikutusten tai tehottomuuden vuoksi.
Sähkö ja erityisesti terveiden aivojen rytmiikan mukainen, gammataajuinen vaihtovirta on jäänyt muistisairauksien tutkimuksessa vähälle huomiolle. Terveillä koehenkilöillä on aiemmin tehty hyvin pieni pilottitutkimus, jossa osallistujien aivoja stimuloitiin gammataajuisella vaihtovirralla. Tämän todettiin tehostavan älyllistä suorituskykyä ja synnyttävän ”heureka”-oivalluksia. Eläinkokeissa on havaittu, että liki puolet hiiren aivoissa olevasta Alzheimerin tautiin liittyvästä beeta-amyloidikuormasta saatiin katoamaan lyhyen gammataajuisen ärsytyksen aikana.
Tutkimukseen osallistui varhaista Alzheimerin tautia sairastavia
Nyt julkaistussa Brescian yliopiston tutkimuksessa selvitettiin, voidaanko Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden muistiin vaikuttaa päänahan pinnalta annettavalla gammataajuisella vaihtovirtastimulaatiolla (tACS). Professori Barbara Borronin johtamaan kansainväliseen tutkimusryhmään kuuluu tutkijoita useista Euroopan maista sekä Harvardin yliopistosta USA:sta. Myös dosentti Eino Solje Itä-Suomen yliopistosta on tutkimusryhmän jäsen.
Bresciassa toteutettuun kaksoissokkotutkimukseen osallistui 60 varhaista Alzheimerin tautia sairastavaa potilasta, joista hieman yli puolet oli naisia. Iältään osallistujat olivat keskimäärin 72-vuotiaita ja heillä Alzheimerin tauti oli melko alussa, mutta selvästi edennyt.
Tutkimuksessa potilaiden aivoja stimuloitiin satunnaisessa järjestyksessä kahden viikon välein kertaalleen tunnin ajan gammataajuisella vaihtovirralla ja kertaalleen tunnin mittaisella lumehoidolla. Muutoksia potilaiden muistissa testattiin ennen ja jälkeen vaihtovirtakäsittelyn tehdyillä sanatesteillä sekä käsittelyn aikana toistetuilla tehtäväsarjoilla, joissa piti muun muassa yhdistää kasvoja ja nimiä.
Potilaat saivat sekä lume- että oikeaa hoitoa. Sähköstimulaatio ei aiheuttanut sivuvaikutuksia pientä nipistelyä ja kutinaa lukuun ottamatta, ja samat oireet ilmenivät myös lumekäsittelyn aikana.
Potilaiden muisti parani merkittävästi kokeen aikana
Koetilanteen aikana potilaiden muisti parani huomattavasti. Vaihtovirtastimulaatiota saaneet potilaat muistivat kokeen jälkeen tehdyissä sanatesteissä noin 26 sanaa, kun taas lumekäsittelyssä tulos oli keskimäärin 19 sanaa. Viivästynyttä muistia kartoittaneessa testissä sähkövirtaa saaneiden potilaiden tulos oli erityisen merkittävä: he pystyivät palauttamaan sanoja mieleen 2,5 kertaa paremmin kuin lumehoitoa saaneet. Tulokset ovat tilastollisesti hyvin vahvat.
Tutkimus oli kaksoissokkoutettu eli hoitoa antava lääkäri tai potilas eivät tienneet, annetaanko oikeaa hoitoa vai lumehoitoa. – Hoidon teho oli kuitenkin niin selvä, että tutkijana pystyin helposti huomaamaan potilaan muistin ja olemuksen kohentumisesta kumpaa hoitoa hän sai, Eino Solje kertoo.
Yksittäinen tunnin mittainen sähköstimulaatio ei todennäköisesti saanut aikaa pysyvää muutosta muistissa, vaikkakin vielä noin tunnin testauksen jälkeen muistitestien tulokset olivat hyviä. Omaisten arvion mukaan potilaiden oireet olivat muutaman päivän ajan lievemmät, mutta alkoivat sen jälkeen palautua ennalleen.
Eniten hyötyä potilailla, joilla ei ole ApoE4 -geeniä
Ylivoimaisesti merkittävin riskigeenimuoto Alzheimerin taudin kannalta on apolipoproteiinigeenin epsilon 4 -alleeli eli ApoE4, jota kantaa peräti kolmannes suomalaisista. Jos se periytyy toiselta vanhemmalta, on sairastumisriski kolminkertainen verrattuna henkilöön, jolla ei ole kyseistä geeniä. Jos geenin perii molemmilta vanhemmilta, on riski 16-kertainen.
Brescian yliopiston tutkimuksessa potilaiden geneettinen profiili vaikutti siihen, miten paljon sähköstimulaatio paransi muistia: tulokset olivat paremmat potilailla, joilla ei ollut ApoE4-geeniä. Kaikkein vähiten käsittelystä hyötyivät osallistujat, joilla ApoE4-geeni periytyi sekä äidin että isän puolelta. Myös se missä vaiheessa Alzheimerin tauti oli, vaikutti tuloksiin. Mitä varhaisemmassa vaiheessa sairaus oli, sitä dramaattisempi vaikutus sähkökäsittelyllä oli muistiin.
Uutta toivoa potilaille
Eino Solje pitää nyt saatuja tuloksia mullistavina. – Ne sekä aiemmat tulokset eläinkokeissa antavat viitteitä siitä, että saattaisi olla mahdollista kehittää hoito, jolla voitaisiin korjata jo tapahtunutta vahinkoa aivoissa sähköä hyödyntämällä. Nykyiset Alzheimer-lääkkeet lieventävät oireita, mutta eivät pysäytä tautia tai hidasta sen etenemistä.
– Tuoreet tutkimustulokset antavat potilaille toivoa uudella tavalla. Samantapaista menetelmää hyödyntäneissä eläinkokeissa pysyttiin aktivoimaan beeta-amyloidia poistavien mikrogliasolujen toimintaa. Koska saimme jo kertakäsittelyllä näin upeita tuloksia, on kiinnostavaa, millaisia tuloksia voitaisiin saada esimerkiksi viikon aikana toteutettavalla päivittäisellä hoitosarjalla tai säännöllisesti toistetuilla hoidoilla.
Suomalaisprofessori pitää tuloksia lupaavina
Eino Solje korostaa, että uuden hoidon kehittäminen ei tapahdu hetkessä ja matkan aikana voi tulla yllätyksiä.
– Lupaavat tutkimustulokset eivät tarkoita sitä, että vielä ensi tai sitä seuraavana vuonna olisi tarjolla uusia hoitoja. Emme tiedä miten pitkään gammataajuisella vaihtovirtastimulaatiolla voidaan tehostaa muistia tai kuinka kauan teho kestäisi. Pidemmän hoidon aikana voi myös alkaa ilmetä haittavaikutuksia.
Mikäli toistettu käsittely osoittautuisi toimivaksi ja hyvin siedetyksi, olisi kyseessä kuitenkin melko yksinkertainen ja edullinen hoito – ja mullistava muutos miljoonien Alzheimer-potilaiden ja heidän läheistensä elämään.
− Nyt saadut tulokset ovat kiinnostavia ja varsin lupaavia. Tiedonkäsittelyn, erityisesti muistin tehostuminen jo tunnin hoidolla, on hoidetuilla potilailla ollut merkittävää ja hoito vaikuttaa teknisesti yksinkertaiselta, kommentoi tuloksia professori, Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan dekaani Anne Remes.
− Hoidon neurobiologiset mekanismit ovat vielä osin epäselviä, vaikka kirjallisuudessa onkin kuvattu mahdollisia vaikutusmekanismeja. Selvitettävää on vielä siinä, kuinka pitkä teho yhdellä hoitokerralla on ja tehostuuko vaikutus useilla hoitokerroilla. Lisäksi siitä, vaikuttaako hoito taudin etenemiseen vai ainoastaan oireisiin, ei ole vielä tietoa. Lisätutkimusten myötä hoidon pitkäaikaiset vaikutukset selviävät ja nyt esitettyjen tulosten perusteella lisätutkimuksiin kannattaa ehdottomasti edetä, Remes jatkaa.
Seuraavaksi tutkitaan usean päivän hoidon vaikutusta
Sähköstimulaatioon perustuva tutkimus jatkuu Brescian yliopistossa ja käynnistyy myös Itä-Suomen yliopistossa Kuopiossa. Seuraavaksi on tarkoitus testata miten hoidon antaminen useampana päivänä vaikuttaa potilaiden muistiin.
− Lisäksi meitä kiinnostaa muun muassa se, voitaisiinko myös otsaohimolohkorappeuman ja Lewyn kappale -taudin kohdalla saada aikaan yhtä hyviä tuloksia, Eino Solje kertoo.
Lue lisää uudesta hankkeesta: Kuopiossa kokeillaan sähköhoitoa muistisairauksiin – ensimmäisissä kokeissa muisti parani hetkeksi
Lisätietoja:
Tutkimusjohtaja, dosentti Eino Solje, eino.solje (a) uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/eino.solje/
Tutkimusartikkeli:
Benussi, A., Cantoni, V., Grassi, M., Brechet, L., Michel, C.M., Datta, A., Thomas, C., Gazzina, S., Cotelli, M.S., Bianchi, M., Premi, E., Gadola, Y., Cotelli, M., Pengo, M., Perrone, F., Scolaro, M., Archetti, S., Solje, E., Padovani, A., Pascual-Leone, A. and Borroni, B. (2022), Increasing brain gamma activity improves episodic memory and restores cholinergic dysfunction in Alzheimer's disease. Ann Neurol. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1002/ana.26411
LT Eino Solje on tutkimusryhmän johtaja ja dosentti Itä-Suomen yliopistossa sekä post doc -tutkija Brescian yliopistossa Italiassa. Hän on perehtynyt erityisesti otsa-ohimolohkorappeumien tutkimukseen. Aivosäätiö on tukenut Soljen muistisairauksien diagnostiikkaan, tautimekanismeihin ja nyt myös hoidollisiin interventioihin kohdistuvaa tutkimusta Suomessa ja Italiassa.
Soljen tutkimusryhmä kuuluu Itä-Suomen yliopiston monialaiseen Neurotieteiden tutkimusyhteisöön (NEURO RC). NEURO RC tuottaa uutta tietoa hermoston rappeumasairauksien ja epilepsian taustalla olevista tautikohtaisista ja yhteisistä molekyylimekanismeista. Tutkimusryhmissä tutkitaan uusia biomarkkereita ja kehitetään terapeuttisia lähestymistapoja sairauksien ehkäisyyn ja parantamiseen. NEURO RC koostuu 17 tutkimusryhmästä. Tutkimusyhteisö yhdistää biologiset neurotieteet datatieteisiin, neuroinnovaatioihin ja neuroetiikkaan. Lue lisää ja keskustele tutkijoidemme kanssa:
Tutkimusyhteisön sivut: https://www.uef.fi/fi/tutkimusyhteiso/neurotieteet
Twitter: https://twitter.com/UEFneuroscience
LT Anne Remes on Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan dekaani. Hän on tutkinut etenkin varhain alkavien neurodegeneratiivisten muistisairauksien geneettistä epidemiologiaa ja biokemiallisia mekanismeja. Remeksen tutkimuksen kohteena ovat mm. varhain alkavat ja perinnölliset muistisairaudet, otsalohkodementia sekä työikäisten työkykyä rajoittavat ei-dementoiviin sairauksiin liittyvät muistipulmat.