Накопление железа в коре мозга расскажет о болезни Альцгеймера

Исследователи из Медицинского университета Граца разработали способ визуализации мозга, который позволяет увидеть накопления железа в коре больших полушарий и подкорковых ядрах. Также они установили, что эти накопления в височной коре усиливались с возрастом и сочетались с ухудшением когнитивных показателей. Статья об этом опубликована в журнале Radiology.

Количественные карты распределения железа в мозге здоровых людей разного возраста и больных болезнью Альцгеймера. Credit: Christian Langkammer et al./ Radiology 2020

Австрийские исследователи выяснили, что при болезни Альцгеймера – нейродегенеративной патологии, при которой в мозге накапливаются агрегаты патологической формы белка бета-амилоида в виде бляшек – откладывается еще и железо. Ранее уже были работы, в которых наблюдалась корреляция между заболеванием и аномально высокими уровнями железа. Причем, была найдена связь с железом не только бета-амилоида, но и тау-белка, который, образуя нейрофибриллярные белки внутри клеток мозга, также вносит свой вклад в патологический процесс нейродегенерации.

Также ученые установили, что наиболее активно железо откладывается в базальных ядрах – островах серого вещества в глубине больших полушарий. Однако на саму кору мозга внимание обращали мало из-за ее небольшой толщины – ее сложно визуализировать в деталях. Чтобы получить изображение с высоким разрешением, требуются либо мощные магнитно-резонансные томографы, либо значительное увеличение времени, которое нужно потратить на само исследование. А для клинической практики, в которую в результате может быть внедрена методика, это не подходит.

Научная группа из Медицинского университета Граца в Австрии в итоге нашла золотую середину между временем проведения исследования и его разрешением с минимизацией артефактов (технических сбоев), которые могут помешать анализу поверхностной области мозга. Для того, чтобы картировать отложения железа в коре, ученые воспользовались методом количественной магнитно-резонансной томографии (R2* relaxation rate mapping), чувствительной к изменениям магнитного поля, которые происходят из-за парамагнитных свойств металла. Исследования проводились на томографах с индукцией магнитного поля 3 Тесла.

В группу добровольцев вошло 200 человек, 100 из которых составили здоровые люди, а у 100 была клинически подтвержденная болезнь Альцгеймера. Средний период наблюдения составил 17 месяцев, и по окончании 56 человек из второй группы прошли нейропсихологическое тестирование и повторную МРТ. Тем самым исследователи могли связать изменения в коре с их клиническими проявлениями.

Схема исследования: картирование отделов коры мозга и подкорковых структур с дальнейшим построением R2*-карт и анализом распределения железа. Credit: Christian Langkammer et al./ Radiology 2020

В итоге удалось обнаружить, что железо у больных людей откладывается не только в базальных ядрах, но и в корковых регионах, причем, активнее всего – в височной и затылочной коре. Причем, этот процесс усугубляется со временем и коррелирует с когнитивным ухудшением.

«Все эти результаты согласуются с тем, что высокие концентрации железа способствуют отложению бета-амилоида и проявлениям нейротоксичности при болезни Альцгеймера», — говорят авторы.

А еще подобные результаты показывают, что теоритически для лечения и профилактики болезни Альцгеймера можно применять специальные препараты, которые связывают железо и выводят его из организма (металлоспецифические хелаторы). Важность этой работы заключается в том, что методику легко можно использовать в клинике не только для диагностики, но и для контроля терапии и состояния пациентов.

Текст: Анна Хоружая

Cross-sectional and Longitudinal Assessment of Brain Iron Level in Alzheimer Disease using 3-T MRI by Anna Damulina, Lukas Pirpamer, Christian Langkammer et al. in Radiology. Published June 2020.

https://doi.org/10.1148/radiol.2020192541