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)