Forskare vid University of Southern California har utvecklat den första icke-invasiva metoden för att fånga hjärnans minsta blodkärl rytmiska pulsering. Med avancerad 7T MRT fann de att dessa pulser stärks med ålder och hypertoni, vilket potentiellt stör avfallsrensning och bidrar till Alzheimers sjukdom. Resultaten, publicerade i Nature Cardiovascular Research, kan leda till nya biomarkörer för neurodegenerativa tillstånd.
Forskare vid Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute vid USC:s Keck School of Medicine har banat väg för en hjärnbildteknik som avslöjar hur mikroskopiska blodkärl pulserar med varje hjärtslag. Denna metod mäter "mikrovaskulär volymetrisk pulsatilitet", de subtila svällningarna och krympningarna hos dessa kärl, med ultrahögfälts 7T magnetresonanstomografi kombinerat med vaskulär utrymmesockupation (VASO) och artärspinnmärkning (ASL)-tekniker. Tidigare krävde observation av sådana förändringar invasiva procedurer begränsade till djurstudier.
Studien, publicerad i Nature Cardiovascular Research, visar att dessa pulser intensifieras med åldern, särskilt i hjärnans djupa vita substans – en region avgörande för kommunikation mellan nätverk men sårbar för minskat blodflöde. Äldre vuxna uppvisade starkare mikrovaskulära pulsationer jämfört med yngre individer, med hypertoni som förvärrar effekten. "Artärpulsation är som hjärnans naturliga pump, som hjälper till att flytta vätskor och rensa avfall," sa Danny JJ Wang, PhD, professor i neurologi och radiologi och seniorförfattare. "Vår nya metod låter oss se, för första gången hos människor, hur volymerna av dessa små blodkärl förändras med åldrande och vaskulära riskfaktorer."
Dessa förstärkta pulser kan störa det glymfatiska systemet, som tar bort avfall som beta-amyloidprotein associerat med Alzheimers. "Dessa resultat ger en saknad länk mellan vad vi ser i bildtagning av stora kärl och den mikrovaskulära skadan vi observerar vid åldrande och Alzheimers sjukdom," sa försteförfattaren Fanhua Guo, PhD. Forskningen kopplar styvhet i stora artärer – känd för att öka risken för stroke och demens – till förändringar i små kärl.
"Att kunna mäta dessa små vaskulära pulser in vivo är ett kritiskt steg framåt," noterade Arthur W. Toga, PhD, direktör för Stevens INI. Teamet, inklusive Fanhua Guo, Chenyang Zhao, Qinyang Shou, Kay Jann, Xingfeng Shao och Ning Jin, fick stöd från flera NIH-bidrag. Framtida arbete syftar till att anpassa metoden för 3T MRT-skannrar och testa dess potential som biomarkör för tidig intervention vid Alzheimers. "Detta är bara början," tillade Wang. "Vårt mål är att ta detta från forskningslaboratorier till klinisk praxis."