Хронічне запалення головного мозку пов’язане з низкою все більш поширених дегенеративних захворювань мозку, таких як хвороба Альцгеймера та Паркінсона. Докази свідчать про те, що нейрозапалення сприяє прогресуванню та погіршенню таких захворювань.
Однак поточний діагностичний інструмент, який використовується для моніторингу запалення мозку, позитронно-емісійна томографія (ПЕТ), включає іонізуюче випромінювання, яке може збільшити ризик розвитку раку у пацієнта. Доза радіації також робить непрактичним проведення довгострокових досліджень або повторне тестування під час лікування. Таким чином, існує потреба в розробці ефективного методу візуалізації, який не погіршить стан пацієнтів із нейрозапаленням.
Дослідники з Аліканте, Іспанія, розробили неінвазивний метод візуалізації запалення мозку за допомогою дифузійно-зваженої магнітно-резонансної томографії (DW-MRI). Колектив, очолюваний в Сільвія Де Сантіс та Канали Сантьяго від Інститут нейронаук, спільний центр Вищої дослідницької ради Іспанії (CSIC) та Університету Мігеля Ернандеса (UMH), розробив серію послідовностей збору МР-даних і математичних моделей для виявлення змін в активації двох типів клітин мозку, пов’язаних із запаленням нервової системи: астроцитів. і мікроглії.
DW-MRI дозволяє збирати зображення з мікроструктур мозку з високою роздільною здатністю, використовуючи випадковий рух молекул води в тканині мозку. Більшість попередніх досліджень, які використовували DW-MRI, були зосереджені на білій речовині та аксонах мозку, але для дослідження хронічного запалення дослідники були зацікавлені у зображенні сірої речовини мозку.
Щоб зосередитися на надзвичайно важливих астроцитах і мікроглії, їм довелося адаптувати та розробити передові послідовності DW-MRI для використання в поєднанні з математичними моделями, заснованими на біологічних знаннях функціональних тканин мозку.
Вчені випробували свою модель на щурах, використовуючи встановлену техніку для індукції запалення (введення ліпополісахариду), яка спочатку активує мікроглію, а потім уповільнену реакцію клітин астроцитів, що дозволяє незалежне дослідження двох типів клітин. МРТ-сканування показали специфічність як до активації мікроглії, так і до астроцитів у сірій речовині в природних умовах.
По-друге, дослідники використали цей метод на людях у експерименті з підтвердження концепції, скануючи шість здорових добровольців п’ять разів. Вони виявили, що картина щільності мікрогліальних клітин значно корелює з параметром МРТ фракції палички. Результати підкреслюють здатність моделі виявляти гліальні біомаркери та підтверджену відтворюваність між сеансами сканування.
Інструмент картування уражень полегшує виявлення ранніх ознак деменції
Дослідники сподіваються, що їхня робота дозволить краще охарактеризувати мікроструктуру тканин головного мозку під час запалення з вищою роздільною здатністю та можливістю поздовжнього дослідження без дози іонізуючого випромінювання. Вони вважають, що це може змінити діагностику та моніторинг лікування багатьох захворювань, пов’язаних із запальною гліальною реакцією.
Дослідження опубліковано в Наука розвивається.
