МРТ позволила найти «начало начал» болезни Альцгеймера
Благодаря применению метода функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) высокого разрешения для прижизненного изучения головного мозга пациентов, исследователям из Медицинского центра при Колумбийском университете (Нью-Йорк) впервые удалось получить ответы на три ключевых вопроса относительно болезни Альцгеймера (БА) - в каком точно отделе головного мозга и почему именно там она начинается и как происходит распространение связанных с БА патологических изменений. Помимо вклада в понимание природы БА, результаты опубликованного в журнале Nature Neuroscience исследования позволяют сделать более точной раннюю диагностику заболевания.
Иллюстрация авторов, показывающая, как БА распространяется из энторинальной коры (желтый) в другие регионы мозга (красный)
Предыдущие исследования показали, что самые ранние связанные с БА нарушения, характеризующиеся изменениями в структуре тау-белка и слипанием фрагментов белка-прекурсора бета-амилоида (APP), начинаются в энторинальной коре - связующем звене в медиобазальной системе памяти. Этот путь включает гиппокамп, принадлежащий к старой, лимбической системе мозга, и прилежащие области височной коры, относящиеся к неокортексу. Известно, что при БА этот путь, проходящий через энторинальную область, повреждается.
Энторинальная кора делится на два функционально различающихся региона - медиальную (срединную) энторинальную кору (MEC) и латеральную (боковую) энторинальную кору (LEC). Для того, чтобы выяснить, какая именно часть энторинальной коры задействована на ранней стадии БА, авторы исследовали с помощью фМРТ высокого разрешения, позволяющей выявить метаболические нарушения в тканях, головной мозг 96 здоровых взрослых пациентов, у которых на тот момент отсутствовали клинические проявления деменции.
Наблюдение за каждым участником продолжалось в среднем 3,5 года. За этот период у 12 из них были отмечены симптомы БА. Анализ результатов сканирования мозга на старте исследования показал, что у этих 12 человек уже тогда наблюдалось значительное сокращение объема циркулирующей крови - показателя метаболический активности - в LEC по сравнению с участниками, у которых деменция не развилась.
«Мы впервые обнаружили при изучении живого мозга, что БА начинается именно в LEC, - подчеркнул один из авторов работы, профессор Скотт Смолл (Scott A. Small). - LEC- ворота в гиппокамп, который, помимо прочего, играет ключевую роль в процессе перехода кратковременной памяти в долговременную. Если затронута LEC, будут затронуты и функции гиппокампа».
Исследователи также выяснили, что со временем ассоциированные с БА патологические изменения распространяются в другие области мозга, в частности, в теменную кору - регион, с которым связаны различные функции, в том числе ориентация в пространстве и привязка к местности. Авторы предполагают, что БА распространяется в головном мозге по функциональному принципу - дисфункция нейронов в LEC влечет за собой аналогичные изменения в прилегающих связанных с ней областях.
Исследователям также удалось выяснить роль аномалий в тау-белке и APP в развитии дисфункции LEC на доклинической стадии БА. Используя три мышиные модели заболевания, у одной из которых в LECбыл повышен уровень аномального тау-белка, у другой - APP, а у третьей - обоих белков, авторы выяснили, что дисфункция этой области наступает лишь в последнем случае, предположив, что здесь имеет место взаимопотенцирующий эффект.
«Теперь, когда мы поняли, где именно начинается БА, и показали, что эти изменения можно выявить с помощью фМРТ, стало возможной очень ранняя диагностика заболевания на доклинической стадии, когда болезнь еще не распространилась на другие регионы мозга и более доступна для терапии, чем позже», - отметил Смолл, добавив, что новый метод также подходит для оценки эффективности препаратов.
MedPortal
Иллюстрация авторов, показывающая, как БА распространяется из энторинальной коры (желтый) в другие регионы мозга (красный)
Предыдущие исследования показали, что самые ранние связанные с БА нарушения, характеризующиеся изменениями в структуре тау-белка и слипанием фрагментов белка-прекурсора бета-амилоида (APP), начинаются в энторинальной коре - связующем звене в медиобазальной системе памяти. Этот путь включает гиппокамп, принадлежащий к старой, лимбической системе мозга, и прилежащие области височной коры, относящиеся к неокортексу. Известно, что при БА этот путь, проходящий через энторинальную область, повреждается.
Энторинальная кора делится на два функционально различающихся региона - медиальную (срединную) энторинальную кору (MEC) и латеральную (боковую) энторинальную кору (LEC). Для того, чтобы выяснить, какая именно часть энторинальной коры задействована на ранней стадии БА, авторы исследовали с помощью фМРТ высокого разрешения, позволяющей выявить метаболические нарушения в тканях, головной мозг 96 здоровых взрослых пациентов, у которых на тот момент отсутствовали клинические проявления деменции.
Наблюдение за каждым участником продолжалось в среднем 3,5 года. За этот период у 12 из них были отмечены симптомы БА. Анализ результатов сканирования мозга на старте исследования показал, что у этих 12 человек уже тогда наблюдалось значительное сокращение объема циркулирующей крови - показателя метаболический активности - в LEC по сравнению с участниками, у которых деменция не развилась.
«Мы впервые обнаружили при изучении живого мозга, что БА начинается именно в LEC, - подчеркнул один из авторов работы, профессор Скотт Смолл (Scott A. Small). - LEC- ворота в гиппокамп, который, помимо прочего, играет ключевую роль в процессе перехода кратковременной памяти в долговременную. Если затронута LEC, будут затронуты и функции гиппокампа».
Исследователи также выяснили, что со временем ассоциированные с БА патологические изменения распространяются в другие области мозга, в частности, в теменную кору - регион, с которым связаны различные функции, в том числе ориентация в пространстве и привязка к местности. Авторы предполагают, что БА распространяется в головном мозге по функциональному принципу - дисфункция нейронов в LEC влечет за собой аналогичные изменения в прилегающих связанных с ней областях.
Исследователям также удалось выяснить роль аномалий в тау-белке и APP в развитии дисфункции LEC на доклинической стадии БА. Используя три мышиные модели заболевания, у одной из которых в LECбыл повышен уровень аномального тау-белка, у другой - APP, а у третьей - обоих белков, авторы выяснили, что дисфункция этой области наступает лишь в последнем случае, предположив, что здесь имеет место взаимопотенцирующий эффект.
«Теперь, когда мы поняли, где именно начинается БА, и показали, что эти изменения можно выявить с помощью фМРТ, стало возможной очень ранняя диагностика заболевания на доклинической стадии, когда болезнь еще не распространилась на другие регионы мозга и более доступна для терапии, чем позже», - отметил Смолл, добавив, что новый метод также подходит для оценки эффективности препаратов.
MedPortal