Zdravi krvni sudovi važni su za više od zdravlja srca. Vaskularno blagostanje je kritično za zdravlje mozga i potencijalno u rešavanju kognitivnog opadanja vezanog za starenje i neurodegenerativnih poremećaja, poput Alchajmerove bolesti, prema novoj studiji koju su vodili istraživači Penn State. Nalazi ukazuju na nedovoljno proučavanu, ali moguću ključnu ulogu koju vaskularna mreža mozga – ili energetska infrastruktura – igra u nastanku neurodegenerativne bolesti.
Studija je objavljena u časopisu Nature Communications.
Koristeći napredne tehnike snimanja, tim je razvio mape mozga miša koje ilustruju kako se vaskularne ćelije i strukture poput krvnih sudova menjaju sa godinama i identifikovane oblasti koje su podložne propadanju. Kada se krvni sudovi degradiraju, nervne ćelije u mozgu, koje se nazivaju neuroni, ostaju bez energije, što dovodi do njihovog kvara ili umiranja. To može dovesti do stanja zvanog vaskularna demencija, drugog vodećih uzroka kognitivnih oštećenja kod starijih osoba, i simptoma kao što je poremećaj sna.
„Sa nečim poput Alchajmerove bolesti, do trenutka kada možete da vidite vaskularne promene i značajno skupljanje mozga na MRI, ćelijska smrt je već nastupila. Moramo da razumemo kako se ove ćelije i strukture menjaju pre nego što dođe do velike katastrofe“, rekao je Jongsu Kim, vanredni profesor neuronskih i bihejvioralnih nauka na Penn State College of Medicine i viši autor studije. „Ova studija pruža rane znake neurodegenerativnih poremećaja, što potencijalno dovodi do ranije dijagnoze i ukazuje na to kako možemo da usporimo proces starenja i kognitivne promene.
Prema Kim, starenje je jedan od primarnih faktora uključenih u neurodegenerativne poremećaje.
„Ipak, mi zaista nemamo dobro osnovno razumevanje o tome kako normalno starenje samo po sebi menja mozak, posebno vaskularnu strukturu mozga“, rekla je Kim. A s obzirom da sve starija populacija u Sjedinjenim Državama raste, rekao je da je ključno razumeti ove promene, posebno unutar mreže krvnih sudova.
Krvni sudovi, posebno mikro-sudovi, regulišu snabdevanje kiseonikom i energijom i uklanjanje otpada do i iz neurona. Uprkos njihovoj važnosti, rekla je Kim, većina postojećih istraživanja fokusira se na to kako se struktura i funkcija neurona degenerišu tokom vremena, a ne na vaskulaturu. Kada istraživači proučavaju vaskulaturu mozga, oni su prvenstveno ispitivali veće krvne sudove ili se fokusirali na jedan, lako dostupan region mozga, somatosenzorni korteks. Što je još važnije, tipične tehnike neuroimaginga, kao što je MRI, ne pružaju dovoljno visoku rezoluciju da bi se videlo šta se dešava u sićušnim krvnim sudovima, koji čine 80% do 85% vaskulature mozga, prema Kim.
Kim i istraživački tim napravili su detaljnu mapu vaskularne mreže celog mišjeg mozga koristeći dve tehnike 3D mapiranja visoke rezolucije: serijsku dvofotonsku tomografiju—tehniku koja stvara niz naslaganih 2D slika—i fluorescentnu mikroskopiju svetlosnog lista, koje slike ostavljaju netaknute 3D uzorke za vizuelizaciju celog mozga u jednoj rezoluciji ćelije. Oni su snimili mozgove mladih i starih miševa kako bi prikazali promene vaskulature u mozgu sa normalnim starenjem.
„Zato što radimo mapiranje visoke rezolucije sa dovoljnom rezolucijom, možemo da rekonstruišemo celu vaskularnu strukturu i skeniramo ceo mozak da bismo precizno odredili oblasti koje prolaze kroz selektivnu degeneraciju sa godinama“, rekao je Kim. „Ono što smo otkrili je da je oblast koju većina ljudi proučava pokazala najmanju količinu promena, dok se duboke promene dešavaju u oblastima u dubokim delovima mozga. Ovo sugeriše da smo gledali na pogrešno područje kada je u pitanju starenje. studije“.
Slike su pokazale da se promene u vaskularnoj mreži ne dešavaju podjednako u celom mozgu. Umesto toga, oni su bili koncentrisani u bazalnom prednjem mozgu, dubokim kortikalnim slojevima i hipokampalnoj mreži, što sugeriše da su ove oblasti podložnije vaskularnoj degeneraciji. Ovi regioni igraju ulogu u pažnji, spavanju, obradi memorije i skladištenju, između ostalih funkcija.
Kako mozak stari, vaskularna dužina i gustina grananja se smanjuju za približno 10%, što ukazuje da postoji ređa mreža za distribuciju krvi. Arterije u starijim mozgovima takođe izgledaju više uvrnute u poređenju sa onima u mlađim mozgovima, što može ometati protok krvi, posebno u oblastima dalje od glavnih arterija kao što su duboki kortikalni slojevi, objasnila je Kim.
Tim je takođe ispitao funkcionalne promene vaskulature i otkrio da sistem sporije reaguje u starijim mozgovima. To znači da ne može da obezbedi neuronima energiju onoliko brzo i lako koliko je ćelijama potrebno. Takođe postoji gubitak pericita, vrste ćelije koja takođe reguliše snabdevanje krvlju i propustljivost krvnih sudova. Kao rezultat toga, krvni sudovi postaju „propusni“, ugrožavajući krvno-moždanu barijeru.
Ova studija se zasniva na prethodnim istraživanjima grupe, gde su mapirali vaskulaturu mozga mladog miša. Zatim će proučavati kako promene u mozgu izazvane Alchajmerovom bolešću utiču na zdravlje krvnih sudova i funkciju neurona. Na kraju, rekli su da se nadaju da će njihov rad dovesti do lečenja neurodegenerativnih poremećaja.
