Исследователи DZNE обнаружили изменение уровня железа в мозге людей с болезнью Паркинсона. С избытком железа в одних областях и пониженным содержанием железа в других. Например, концентрация железа в «черной субстанции» – области мозга, участвующей в управлении движением, – была необычно высокой. Примером тому служат эти два сканирования мозга: они показывают черную субстанцию у здорового человека и пациента. Высокий сигнал QSM (красный и желтый) указывает на высокое содержание железа. Изображение: DZNE / Хулио Акоста-Кабронеро
Железо естественным образом присутствует в организме человека. Однако у людей с болезнью Паркинсона он необычным образом распространяется по мозгу. Это результат исследования DZNE, опубликованного в журнале Brain. Исследователи под руководством профессора Питера Нестора применили специальный тип магнитно-резонансной томографии (МРТ), позволяющий им отображать уровни железа во всем мозге – это впервые при болезни Паркинсона.
Такой подход может улучшить диагностику болезни Паркинсона и пролить новый свет на вовлеченные механизмы болезни.
Болезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, характеризующееся двигательными нарушениями и потенциально деменцией на более поздней стадии. Патологические признаки включают повреждение нейронов и присутствие белка, называемого "альфа-синуклеин". Однако механизмы основного заболевания до конца не изучены. "Пока мы не знаем причин болезни Паркинсона. Однако окислительный стресс, опосредованный железом, был предложен в качестве потенциального патомеханизма," говорит Хулио Акоста-Кабронеро, научный сотрудник лаборатории Нестора в Магдебургском центре DZNE и ведущий автор настоящей публикации. "По этой причине мы искали способы картирования уровней железа во всем мозге. Раньше этого не делали при болезни Паркинсона. На сегодняшний день анализ железа был ограничен конкретными регионами."
Железо незаменимо для метаболизма человека. Это проявляется е. грамм. в красных кровяных тельцах, ферментах и определенных белках, которые служат отложениями железа. Однако железо также потенциально вредно, так как оно способно запускать производство реактивных молекулярных частиц, которые могут вызывать "окислительный стресс" и в конечном итоге повреждение нейронов.
Картирование магнитных свойств
Для текущего исследования исследователи DZNE объединились с коллегами из отделения неврологии Магдебургского университета. Вместе они исследовали мозг 25 человек с болезнью Паркинсона и 50 здоровых субъектов с помощью специальной техники МРТ, называемой QSM, что является аббревиатурой от "количественное картирование восприимчивости".
QSM – довольно недавняя разработка. Как и обычная МРТ, он неинвазивен и основан на сочетании магнитных полей, электромагнитных волн и программного обеспечения для анализа для создания изображений внутренних органов человеческого тела. Однако QSM выигрывает от необработанных данных, которые обычно отбрасываются при традиционной МРТ. Как следствие, QSM может исследовать магнитный параметр, указывающий на присутствие металла. "QSM показывает, как магнитная восприимчивость меняется в разных частях мозга. В нашем исследовании это в основном вызвано локальными вариациями концентрации железа. Суть в том, что мы картографируем пространственное распределение железа в головном мозге," Акоста-Кабронеро объясняет.
"МРТ при нейродегенеративных заболеваниях в основном сосредоточена на измерении самой дегенерации, в то время как мы очень мало знаем о ее причинах. Мы надеемся, что, исследуя новые подходы, такие как QSM всего мозга, мы сможем понять механизмы заболевания," Питер Нестор говорит.
Сопоставив снимки мозга пациентов и здоровых людей, исследователи смогли выявить патологические изменения. "У пациентов с болезнью Паркинсона мы обнаружили избыток железа, как и ожидалось в предыдущих исследованиях, в черной субстанции, а также в обширных областях неокортекса," Нестор говорит.
Напротив, стандартная МРТ не показала значительных различий между людьми, страдающими болезнью Паркинсона, и здоровыми участниками исследования. Кроме того, QSM выявил аномалии также в областях, которые до сих пор не вызывали особого интереса к болезни Паркинсона. "В нижней части мозга есть область, называемая зубчатым ядром, которая обычно богата железом. Тем не менее, наш комплексный подход к мозгу показал снижение содержания железа в этой области у пациентов с болезнью Паркинсона – особенно у некоторых людей – подчеркивая, как этот метод может открыть новые возможности для исследования болезни Паркинсона," Нестор говорит.
Возможные биомаркеры
Этот подход, по мнению нейробиолога, также может быть подходящим для повседневной клинической практики: "QSM полагается на данные измерений, которые стандартная МРТ не использует. Однако большинство клинических сканеров в принципе смогут собирать и сохранять эту информацию для дальнейшей обработки. Следовательно, карты всего мозга, отражающие ландшафт магнитной восприимчивости, потенциально могут служить биомаркерами болезни. Другими словами: QSM может помочь улучшить диагностику болезни Паркинсона и связанных с ней расстройств."