МРТ с молекулярной чувствительностью позволит следить за стареющим мозгом

Магнитно-резонансная томография – отличный метод для неинвазивной визуализации структуры многих тканей, идеально подходящая для мозга. Однако, у нее есть неудобство – с помощью рутинных протоколов невозможно регистрировать биологические изменения. Израильские исследователи предложили использовать разновидность  метода – количественную МРТ, чтобы дополнить структурные изображения биологической информацией о составе тканей. О втором «дыхании» известного метода и его возможностях в диагностике нормального и патологического старения авторы сообщают на страницах журнала Nature Communications.

Credit:Shir Filo / Hebrew University


«Вместо изображений наши модели количественной МРТ дают информацию о молекулярном составе тканей мозга, которые мы изучаем. Это может позволить врачам сравнивать сканы мозга в динамике у одного и того же пациента, различать здоровые и патологические участки, не прибегая к инвазивным методам», — объясняют авторы.

С возрастом, по словам исследователей, в структуре мозга происходят различные изменения, которые можно зарегистрировать как на макро-уровне в виде атрофии (уменьшения объема) мозговой ткани, так и на микро-уровне в виде локального повышения содержания воды. Кроме того, меняется и молекулярный состав тканей, например, с точки зрения количества липидов, и эти вариации отличаются при здоровом и патологическом старении. Однако, молекулярные корреляты старения не всегда можно измерить in vivo.

Совершенствование методов визуализации привело к созданию количественной МРТ (qMRI), которая позволяет получать биофизические параметрические данные и, таким образом, может неинвазивно картировать процесс возрастного увядания человеческого мозга (по сути, это гистология in vivo). Авторы усовершенствовали метод и добились разграничения данных о количестве воды и других типов молекул (что было довольно проблемно), особое внимание при этом уделив составу липидов.

«Мозаичная» природа траекторий молекулярного и структурного старения. Credit: Aviv A. Mezer et al. /Nature Communications 2019


Их подход позволил построить липидный спектр и спрогнозировать отклонения в нем в зависимости от нормальных возрастных изменений и изменений вследствие каких-либо заболеваний, в первую очередь нейродегенеративных. Причем, можно составить липидный профиль для любой области интереса (кора или отделы белого вещества).

Авторы отмечают, что выявленные вариации в молекулярном составе не зависят от других маркеров старения МРТ (атрофии белого вещества, количества «очагов» в мозге и пр.) и могут наблюдаться в визуально интактных областях. Они отмечают, что их подход дает возможность количественно характеризовать биологические маркеры старения, что до сих пор было возможно только после смерти.


Текст: Анна Хоружая

Disentangling molecular alterations from water-content changes in the aging human brain using quantitative MRI by Shir Filo, Oshrat Shtangel, Noga Salamon, Adi Kol, Batsheva Weisinger, Sagiv Shifman & Aviv A. Mezer in Nature Communications, volume 10, Article number: 3403 (2019)

Легкая физическая активность замедляет старение мозга

Легкая физическая активность положительно влияет на здоровье и объем мозга. Ученые из Бостонского университета выяснили, что если тратить на физические упражнения по часу в день,…

Гены решат, насколько быстро постареет мозг

Учёные из Медицинского центра Колумбийского университета (CUMC) обнаружили генетическую особенность, которая существенно влияет на нормальное старение мозга в возрасте от 65 лет и увеличивает риск…

День в истории: женщина, поставившая барьер между мозгом и кровью

Наша иммунная система не знает о присутствии в нашем организме мозга благодаря ему – гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), концепция которого сформировалась ровно 100 лет назад. За…

Инсульты и Паркинсон: от чего страдают дети жертв холокоста

Дети жертв холокоста, пострадавших от посттравматического расстройства, чаще демонстрируют нездоровые модели поведения и менее гармонично стареют по сравнению с детьми тех, кто пережил холокост без…

История болезни: боковой амиотрофический склероз

В истории медицины много, очень много болезней названы в честь великих людей. Но почти со стопроцентной вероятностью, когда мы слышим «болезнь Х» или «синдром Y»,…

Какой сон лучше «промывает» мозг?

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что медленная и стабильная деятельность мозга и сердечно-легочной системы, связанная с глубоким не-быстрым (non—REM) сном, являются оптимальной для…

Как сохранить концевую пластинку после повреждения нерва

Швейцарские учёные сообщили на страницах Nature Communications, что в сохранении нервно-мышечных синапсов (концевых пластинок) после повреждения нервов ведущую роль играют протеинкиназа B и функционально связанный с ней…