Болезнь Альцгеймера обычно диагностируется на основании симптомов, например, когда у человека появляются признаки потери памяти и затруднения мышления. До сих пор МРТ головного мозга не доказала своей полезности для ранней диагностики в клинической практике. Такое сканирование может выявить признаки усадки мозга из-за болезни Альцгеймера, но эти признаки становятся безошибочными только на поздних стадиях болезни, спустя много времени после того, как мозг значительно поврежден и большинству людей был поставлен диагноз с помощью других средств.
Но новое исследование Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, что математический анализ данных, полученных с помощью нового метода МРТ, может идентифицировать повреждение клеток головного мозга у людей на ранних стадиях болезни Альцгеймера, до того, как сморщивание ткани будет видно на традиционных МРТ-сканах и до того, как возникают когнитивные симптомы.
«Это может быть новый способ использования МРТ для диагностики людей с болезнью Альцгеймера до того, как у них появятся симптомы», — сказал старший автор Дмитрий Яблонский, доктор медицинских наук, профессор радиологии в Университетском институте радиологии им. Маллинкродта. «Для сбора данных требуется всего шесть минут, и ее можно применить на МРТ-сканерах, которые уже используются во всем мире для диагностики пациентов и клинических испытаний».
Опубликованное в журнале «Болезнь Альцгеймера» исследование основано на новом методе количественного градиентного эхо (qGRE) МРТ, разработанном в лаборатории Яблонского, чтобы показать области мозга, которые больше не функционируют из-за потери здоровых нейронов.
«Используя эту технику у пациентов с болезнью Альцгеймера, мы обнаружили области мозга, которые выглядят нормально на традиционной МРТ, но выглядят темными на изображениях qGRE, что мы приписываем значительной нейродегенерации», — сказал Сатья В.В.Н. Котхапалли, доктор философии, штатный научный сотрудник в области радиологии и первый автор исследования. «Мы называем их темной материей».
В то время как традиционная МРТ способна показать, где поврежденные участки мозга уменьшились в объеме, метод qGRE идет еще дальше, обнаруживая потерю нейронов, которая предшествует уменьшению размера мозга и снижению когнитивных функций.
Болезнь Альцгеймера развивается медленно в течение двух десятилетий или более, прежде чем появляются симптомы. Сначала мозговой белок бета-амилоид накапливается в бляшках в головном мозге, затем другой мозговой белок — тау — срастается в клубки, и нейроны начинают гибнуть. Наконец, на МРТ головного мозга становится видна атрофия тканей, и возникают когнитивные симптомы. Людей на ранних стадиях заболевания можно выявить с помощью ПЭТ-сканирования головного мозга с амилоидами или путем тестирования на амилоид в крови или спинномозговой жидкости, окружающей головной и спинной мозг, но такие тесты не дают информации о повреждении нейронов.
В исследовании приняли участие 70 человек в возрасте от 60 до 90 лет, которые были набраны через Центр исследования болезни Альцгеймера Чарльза Ф. и Джоан Найт (Knight ADRC). Участники прошли обширное клиническое и когнитивное тестирование для оценки уровня когнитивных нарушений. В группу участников вошли люди без когнитивных нарушений, а также люди с очень легкими, легкими или умеренными нарушениями.
Каждый участник прошел либо ПЭТ-сканирование головного мозга, либо спинномозговую пункцию, чтобы измерить количество амилоидных бляшек в его или ее мозгу. Им также сделали МРТ головного мозга.
Исследователи применили технику МРТ qGRE для сканирования гиппокампа, центра памяти мозга и одной из первых областей мозга, пораженных болезнью Альцгеймера. Результаты показали, что гиппокамп часто содержит участок жизнеспособной ткани с относительно сохранившимися нейронами и мертвую зону темной материи, практически лишенную здоровых нейронов.
Эти области темной материи присутствовали у людей с положительным результатом на амилоид, но еще не испытывали симптомов, и они увеличивались по мере прогрессирования болезни. По сравнению с традиционными МРТ-измерениями атрофии головного мозга, биомаркеры темной материи намного лучше коррелировали с индивидуальными когнитивными показателями при очень легкой и умеренной деменции.
Исследование основано на выводах исследования болезни Альцгеймера, проведенного в Вашингтонском университете более двух десятилетий назад, когда болезнь Альцгеймера была официально диагностирована только при вскрытии.
В 2001 году Джон С. Моррис, доктор медицинских наук, заслуженный профессор неврологии Харви А. и Дорисмей Хакер Фридман и директор Knight ADRC, провел исследование, в ходе которого изучались мозговые ткани умерших пациентов с болезнью Альцгеймера, и обнаружил, что поврежденные участки мозга начали разрушаться. потерять здоровые нейроны задолго до того, как болезнь вызовет значительную потерю объема мозга в этих областях.
Затем, в начале 2000-х годов, Тэмми Л.С. Бензингер, доктор медицинских наук, профессор радиологии и нейрохирургии, а также директор по исследованиям изображений Knight ADRC, была среди пионеров в Институте радиологии им. бета как инструмент для обнаружения болезни Альцгеймера.
В текущем исследовании, также в соавторстве с Моррисом и Бензингером, исследователи задокументировали ту же связь между потерей нейронов и симптомами болезни Альцгеймера с использованием неинвазивной методики МРТ qGRE у живых пациентов.
Работая с соавтором Ричардом Перрином, доктором медицинских наук, адъюнкт-профессором патологии и иммунологии, исследовательская группа также подтвердила эту связь под микроскопом, изучив ткани мозга, которые были пожертвованы после смерти участника исследования. Посмертное исследование показало, что потеря нейронов в гиппокампе на самом деле превышает потерю объема ткани, и что эти изменения хорошо отражаются на МРТ-измерениях темной материи.
Яблонский и его коллеги входят в число многих исследователей, которые в настоящее время проводят недорогой и легко доступный тест на болезнь Альцгеймера в качестве альтернативы дорогостоящему ПЭТ-сканированию мозга и инвазивной спинномозговой пункции, которые сейчас используются в исследовательских учреждениях для оценки наличия и прогрессирования заболевания.
Такой тест, особенно тот, который может идентифицировать людей на очень ранних стадиях болезни, дал бы огромный импульс исследованиям болезни Альцгеймера, резко сократив затраты и время, необходимые для скрининга пациентов для клинических испытаний, тем самым стимулируя разработку новых методов лечения.
В то время как исследователи болезни Альцгеймера продолжают искать лекарства для лечения болезни, большинство согласны с тем, что успешное лечение будет зависеть от раннего выявления и поиска способов предотвратить повреждение головного мозга до более поздних стадий болезни Альцгеймера.
Хотя ПЭТ-сканирование и спинномозговая пункция продолжают играть важную роль в исследованиях болезни Альцгеймера, у обоих есть ограничения, препятствующие их широкому использованию в качестве инструмента скрининга ранних признаков болезни.
ПЭТ-сканирование головного мозга по-прежнему является золотым стандартом для выявления признаков болезни Альцгеймера, но аппараты дороги и редко доступны для рутинной диагностики пациентов, а тем более для широко распространенного клинического скрининга. ПЭТ-сканирование также требует инъекции радиоактивного индикатора для визуализации мозга.
По мере прогрессирования болезни Альцгеймера ее можно обнаружить путем тестирования тау-белков в спинномозговой жидкости, но для взятия проб требуется спинномозговая пункция, которая может быть слишком инвазивной для использования в качестве общего инструмента скрининга, особенно для людей, у которых нет симптомов.
Еще один многообещающий вариант скрининга болезни Альцгеймера, также разрабатываемый в Вашингтонском университете, — это неинвазивный, относительно недорогой анализ крови, который оказался очень точным в выявлении ранних признаков болезни Альцгеймера. Коммерческая версия анализа крови недавно стала доступна врачам в США и Европе, но она еще не покрывается медицинской страховкой.
Хотя каждый подход к тестированию имеет свои сильные и слабые стороны, метод МРТ qGRE может быть готов к раннему внедрению, поскольку он основан на технологии МРТ, которая широко доступна во всем мире, является неинвазивной и может выполняться без использования радиоактивных индикаторов.
«Наш тест qGRE обладает большим потенциалом в качестве инструмента ранней диагностики доклинической стадии болезни Альцгеймера, что открывает широкие возможности для терапевтического вмешательства», — сказал Яблонский. «Он также имеет большой потенциал в качестве неинвазивного метода МРТ, доступного в обычных клинических условиях для широкомасштабного скрининга, необходимого для включения людей с ранней стадией болезни Альцгеймера в клинические испытания лекарств».