В то время как возрастные расстройства головного мозга, такие как болезнь Альцгеймера, часто развиваются медленно в течение жизни человека, они обычно не обнаруживаются до тех пор, пока не появятся симптомы. Имея это в виду, группы биомедицинских исследователей во главе с учеными из Университета Брауна (Brown University) в течение многих лет изучали, можно ли выявить разрушительные нейродегенеративные заболевания десятилетиями раньше — возможно, с помощью чего-то такого простого, как обычный осмотр глаз вместо набора диагностических тестов.
В новом исследовании одна из команд ученых под руководством Университета Брауна описывает первые шаги, которые позволили сделать это возможным. Они показывают в научном журнале Nature Communications, что можно отслеживать, как кровеносные сосуды в мозгу мышей меняются в течение длительных периодов времени. Результаты начинают давать биомедицинским исследователям инструмент для выявления и изучения биомаркеров в этих кровеносных сосудах, которые могут дать ключ к раннему выявлению прогрессирующих нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и рассеянный склероз.
Есть надежда, что в следующий раз они смогут использовать свой метод для визуализации сетчатки у мышей для поиска этих биомаркеров, а затем перейти к визуализации сетчатки людей для изучения и отслеживания изменений кровеносных сосудов. Эта работа входит в число исследовательских усилий ученых Университета Брауна, направленных на раннее выявление болезни Альцгеймера путем заглядывания в глаза.
«В этой статье мы показываем, что, используя нашу технологию визуализации, мы можем снова и снова отображать мозг одного и того же животного в течение почти одного года, измеряя свойства кровеносных сосудов мозга», — комментирует автор исследования Джонхван Ли (Jonghwan Lee), научный сотрудник Инженерной школы Университета Брауна (Brown’s School of Engineering) и Института наук о мозге Карни (Carney Institute for Brain Science). «Результаты потенциально открывают путь к возможности предсказать, когда кто-то подвергается риску развития этих нейродегенеративных заболеваний, и для врачей, назначающих раннее лечение для них».
Отслеживание того, как кровеносные сосуды головного мозга изменяются в течение длительных периодов времени у людей, у которых развиваются возрастные нейродегенеративные заболевания, по сравнению с тем, как выглядят нормальные изменения, уже давно является целью ученых. Считается, что кровеносные сосуды головного мозга у людей, у которых развиваются заболевания головного мозга, проявляют признаки деградации и ухудшаются за десятилетия до появления симптомов заболевания.
«Если мы сможем обнаружить изменения в кровеносных сосудах в головном мозге или в сетчатке в течение длительного периода времени, считается возможным предсказать начало таких заболеваний», — добавляет Ли.
Проблемы современных микроскопических методов сделали этот тип продольного отслеживания чрезвычайно трудным, однако требующим различных обходных путей. Исследовательская группа, в которую также входили ученые из Медицинской школы Уоррена Альперта Университета Брауна (Brown’s Warren Alpert Medical School) и Школы общественного здравоохранения (School of Public Health), решила найти более прямой подход.
Созданный ими новый метод сочетает в себе передовые методы визуализации и алгоритмы искусственного интеллекта для отслеживания изменений в динамике и анатомии кровеносных сосудов головного мозга. Исследователи использовали этот метод для измерения этих изменений у 25 разных мышей в течение более семи месяцев.
Согласно исследованию, группа ученых сосредоточилась на неинвазивном тесте визуализации, называемом оптической когерентной томографией (ОКТ). ОКТ использует световые волны для просмотра сетчатки и изображения кровеносных сосудов, окружающих зрительный нерв. Команда ученых адаптировала несколько методов ОКТ для визуализации кровеносных сосудов головного мозга, таких как пиальные сосуды, сосуды коры головного мозга и капиллярная сеть. Затем они интегрировали методы ОКТ с алгоритмами обработки изображений для поиска закономерностей в данных, которые они собрали у обычных мышей и мышей с моделью болезни Альцгеймера.
Анализируя данные, они заметили различия между нормальными возрастными изменениями и сосудистыми изменениями, вызванными болезнью.
«Мы обнаружили несколько биомаркеров-кандидатов, таких как истончение крупных кровеносных сосудов и снижение кровотока, и, что более интересно, структура сети сосудов значительно изменилась по сравнению с нормальными стареющими животными», — заключил Ли.
Конечная цель состоит в том, чтобы отрегулировать метод и собрать достаточно данных, чтобы эти алгоритмы могли анализировать и предсказывать с помощью регулярных осмотров глаз вероятность развития у человека нейродегенеративных заболеваний на годы раньше, чем они это сделают. Ученые еще далеки от этой цели, но готовы начать с проверки концепции на мышах, которые действуют как модельные организмы. В ближайшие годы они планируют более внимательно изучить обнаруженные биомаркеры и идентифицировать больше. Следующим шагом является визуализация кровеносных сосудов в сетчатке мышей.
Авторы другого исследования заявили, что изменения в кровеносных сосудах головного мозга связаны с прогрессированием болезни Альцгеймера.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
