Цивилизация
Группа ученых Томского государственного университета (ТГУ) разработала новый метод МРТ, позволяющий оценить изменения количества миелина – вещества, необходимого для правильного взаимодействия нейронов мозга. Ученые опробовали метод на лабораторных животных и показали, что одним из наиболее перспективных направлений его применения является диагностика инсульта. В клиническом применении метод будет полезен для объективной оценки степени повреждения и последующего восстановления вещества головного мозга у пациентов, перенесших инсульт. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты опубликованы в журнале Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism.
«В отличие от традиционных методов МРТ, которые не позволяют количественно оценивать биохимический состав биологической ткани, метод, предложенный профессором Ярных, обеспечивает возможность оценки количества миелина, – поясняет профессор Марина Ходанович, заведующая лабораторией нейробиологии ТГУ и первый автор публикации. – В основе метода лежит специализированная процедура математической обработки изображений, которая позволяет измерять компоненты сигнала, связанные с клеточными мембранами. В головном мозге человека и животных основную массу клеточных мембран составляет миелин. Таким образом, новый метод позволяет проводить количественные измерения потери миелина при различных заболеваниях центральной нервной системы».
Миелин – это вещество, которое защищает оболочку аксонов, отростков нервных клеток, передающих нервные импульсы. Миелиновая оболочка обеспечивает жизнеспособность аксонов и отвечает за правильную и быструю передачу сигналов между нейронами. Разрушение миелина приводит к серьезным функциональным нарушениям центральной нервной системы.
«С практической точки зрения состояние миелина можно считать одним из основных критериев целостности центральной нервной системы, но в то же время клиническая значимость этого фактора при многих неврологических заболеваниях на сегодняшний день явно недооценена – говорит автор метода, профессор ТГУ и Университета Вашингтона (США) Василий Ярных. В частности, наиболее известным заболеванием, связанным с разрушением миелина, является рассеянный склероз. Потеря миелина, однако, также происходит при ряде других неврологических заболеваний вследствие различных патологических процессов, таких как нарушение кровообращения, травма, инфекции и интоксикации. Одним из таких заболеваний является острое нарушение мозгового кровообращения – инсульт, при котором в качестве основного фактора, ответственного за функциональные нарушения у пациентов, традиционно рассматривается лишь повреждение нейронов, а не миелиновой оболочки аксонов».
При инсульте наблюдается тотальная гибель нейронов в очаге поражения, но гибнут еще и сопровождающие их олигодендроциты – клетки, вырабатывающие миелин.
«Миелин тоже разрушается наряду с нейронами и олигодендроцитами, и это очень серьезное нарушение», – объясняет профессор Ходанович.
Для количественной оценки миелина ученые под руководством профессора Ярных разработали новый метод МРТ – картирование макромолекулярной протонной фракции (МПФ). Метод картирования МПФ – это способ визуализации содержания протонов (ядер водорода), входящих в состав клеточных мембран. В то время как в обычной МРТ изображения отражают содержание протонов воды в тканях. В основе метода лежит специализированная процедура математической обработки изображений, которая позволяет измерять компоненты сигнала, связанные с биологическими макромолекулами.
«В отличие от традиционных методов МРТ, которые не позволяют количественно оценивать биохимический состав биологической ткани, метод, предложенный профессором Ярных, обеспечивает возможность оценки количества миелина, – рассказывает профессор Ходанович. – В головном мозге человека и животных основную массу клеточных мембран составляет миелин. Таким образом, новый метод позволяет проводить количественные измерения потери миелина при различных заболеваниях центральной нервной системы».
Для проверки нового метода ученые искусственно вызвали инсульт у подопытных крыс и изучили динамику изменений содержания миелина с помощью МРТ макромолекулярной протонной фракции в очаге поражения и неповрежденных тканях мозга. Затем содержание миелина определили клетках срезов мозга крыс. Одной из задач исследователей была проверка специфичности метода: действительно ли он определяет только миелин?
«Мы окрашивали нейроны, микроглию – особые клетки ЦНС, защищающие мозг от повреждающих факторов, – аксоны и выяснили, что действительно наш метод выявляет именно разрушение миелина, – сообщает профессор Ходанович. – Мы доказали, что он работает на животных. В ближайшем будущем мы планируем опробовать наш метод в клинических исследованиях, на больных с инсультом».
Ученые полагают, что их метод позволит оценивать не только повреждение, но и восстановление нервной ткани после инсульта. Хотя основной целью современных подходов к лечению и реабилитации пациентов после инсульта является восстановление нейронов, нормальное функционирование нейронов невозможно без восстановления межнейронных связей, для которых требуется наличие миелинизированных аксонов. Рост и развитие сети аксонов можно будет отслеживать по изменению количества миелина. Альтернативных методов для неинвазивной (без проникновения в организм) оценки восстановления вещества мозга после инсульта сейчас пока не существует.
