Průlomová technika MRI odhaluje mikrovaskulární pulzace v mozku stárnutí

Vědci z neuroimagingu a informatiky Mark Stevens (Stevens Ini) na Keck School of Medicine v USC vyvinuli průkopnickou techniku ​​zobrazování mozku, která odhaluje, jak malé krevní cévy v mozku pulzují s každým měněním srdečního rytmu, které mohou mít stopy po stárnutí a onemocněních, jako je Alzheimerova choroba.

Studie zveřejněná v Přírodní kardiovaskulární výzkumPředstavuje první neinvazivní metodu pro měření „mikrovaskulární objemové pulzní pulzolity“-Rytmická expanze a kontrakci nejmenších cév mozku v živých lidech. S využitím ultra vysokého pole 7t magnetickou rezonance (MRI) tým ukázal, že tyto mikrovessové impulsy rostou s věkem, zejména v hluboké bílé hmotě v mozku, což je oblast kritická pro komunikaci mezi mozkovými sítěmi. Jak lidé stárnou, tato bílá hmota je obzvláště náchylná ke snížení přísunu krve distálních tepen, krevních cév, které odnášejí krev od srdce a do nejvzdálenějších částí těla. Zvyšování mikrovessových impulsů může narušit systémy v mozku, možná urychlit ztrátu paměti a Alzheimerovu chorobu.

Arteriální pulzace je jako přirozená čerpadlo mozku, která pomáhá pohybovat tekutinami a čistý odpad. Naše nová metoda nám umožňuje poprvé vidět u lidí, jak se objemy těchto drobných krevních cév mění se stárnutím a vaskulárními rizikovými faktory. To otevírá nové cesty pro studium zdraví mozku, demence a onemocnění malých cév. “

Danny JJ Wang, PhD, profesor neurologie a Radiologie na KECK School of Medicine a vedoucí autor studie

Po celá desetiletí vědci věděli, že velká tuhost tepny a pulsaty jsou spojeny s mrtvicí, demencí a onemocněním malých cév. Až dosud však bylo téměř nemožné měřit tyto pulzace v nejmenších cévách mozku bez invazivních metod používaných pouze ve studiích na zvířatech.

Inovace týmu USC kombinuje dva pokročilé MRI přístupy-vaskulární vesmírné obsazení (VASO) a arteriální spinně značení (ASL)-pro sledování jemných změn objemu v mikroprocelích v srdečním cyklu. Vědci potvrdili, že starší dospělí vykazují zvýšené mikrovaskulární pulzace v hluboké bílé hmotě ve srovnání s mladšími dospělými a že hypertenze tyto změny dále zesiluje. „Tato zjištění poskytují chybějící spojení mezi tím, co vidíme ve zobrazování velkých cév a mikrovaskulárním poškozením, které pozorujeme při stárnutí a Alzheimerovou chorobou,“ řekl hlavní autor Fanhua Guo, PhD, který je postdoktorandským výzkumníkem ve Wangově laboratoři.

Nadměrná vaskulární pulsality může narušit funkci mozkového „glymphatického systému“, nově uznávané sítě, která vyčistí odpadní produkty, jako jsou beta-amyloidní-proteiny, které se vytvářejí při Alzheimerově chorobě. Postupem času by narušená cirkulace tekutin mohla urychlit kognitivní pokles.

„Být schopen měřit tyto malé vaskulární pulzy in vivo je kritickým krokem vpřed,“ řekl Arthur W. Toga, PhD, ředitel Stevens Ini. „Tato technologie nejen zvyšuje naše chápání stárnutí mozku, ale také slibuje brzy diagnóza a monitorování neurodegenerativních poruch. “

Vědci zkoumají, jak by se metoda mohla přizpůsobit pro širší klinické použití, včetně běžně dostupných 3T MRI skenerů. Budoucí studie otestují, zda mikrovaskulární objemová pulzovatelnost předpovídá kognitivní výsledky a zda může sloužit jako a Biomarker Pro včasnou zásah do Alzheimerovy choroby a souvisejících stavů.

„To je jen začátek,“ řekl Wang. „Naším cílem je přivést to z výzkumných laboratoří do klinické praxe, kde by mohla vést strategie diagnostiky, prevence a léčby milionů ohrožených demencí.“

O studii

Kromě Wang jsou další autoři studie Fanhua Guo, Chenyang Zhao, Qinyang Shou, Kay Jann a Xingfeng Shao z Stevens Ini a Ning Jin ze Siemens Healthcare.

Tento výzkum byl podporován Granty National Institutes of Health (NIH) UF1-NS100614, S10-OD025312, R01-600 NS114382, R01-EB032169, RF1AG084072, R01-EB028297, R01-NS134712 a.