Ученые нашли способ определять болезни мозга без МРТ

01.06.2023

Ученые нашли способ определять болезни мозга без МРТ

Ученые СГУ разработали неинвазивную технологию оценки состояния гематоэнцефалического барьера в организме человека. По словам специалистов, метод основан на отслеживании работы лимфатических сосудов головного мозга по ЭЭГ. Технология может быть применена для выявления болезней Альцгеймера, Паркинсона, сахарного диабета, опухолей мозга, рассказали авторы исследования в Computational and Structural BiotechnologyJournal.

Лимфатические сосуды головного мозга выполняют работу по выведению жидкости из его тканей и содержащихся в ней продуктов жизнедеятельности и токсинов, которые могут серьезно нарушать работу нейронов, рассказали специалисты Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ). Например, накопление бета-амилоида, который образуется в тканях головного мозга каждый день, может спровоцировать развитие болезни Альцгеймера.

Благодаря этим свойствам лимфатические сосуды еще называют сосудами-пылесосами. Интересно, что они могут эффективно работать только в спящем мозге, причем когда мы не видим снов, подчеркнули ученые СГУ.

"Я эти сосуды еще называю воинами невидимого фронта, потому что они на самом деле прозрачные и многие лимфатические сосуды подключаются к работе только в критические моменты, например когда нарушается барьерная функция мозга", – рассказала заведующая кафедрой физиологии человека и животных СГУ Оксана Семячкина-Глушковская.

Между кровью и тканями мозга существует система в виде белковых комплексов и мембранных структур, которые строго контролируют, что проходит в мозг. Бактерии, вирусы и 95% лекарств не проходят через этот строгий гематоэнцефалический (от hema – "кровь" и encephalon – "мозг") барьер (ГЭБ).

Специалисты отметили, что ГЭБ открывается для питательных веществ и при воздействии ряда факторов, например после прослушивания громкой музыки. Это можно использовать для повышения биодоступности лекарственных препаратов и их доставки в ткани головного мозга для лечения патологий.

Несмотря на важную функцию ГЭБ для сохранения здоровья мозга, существует ограниченное число методов его оценки. Это МРТ с контрастом, который вводят внутривенно за несколько минут до проведения исследования. Этот метод требует специального сложного оборудования и специалистов, что делает его дорогим. Контрастное вещество обладает токсичными свойствами и поэтому имеет ограниченные показания.

По этой причине целью исследований ученых СГУ явился поиск нового экспресс-метода оценки состояния ГЭБ, который мог бы применяться без ограничений.

Оказалось, что лимфатические сосуды реагируют немедленно, если ГЭБ открывается, рассказали специалисты СГУ. Это связано с тем, что при открытии ГЭБ в первую очередь в ткани головного мозга поступает вода из крови и это является сигналом для ее скорейшего выведения сосудами-пылесосами. Такая реакция объясняется важностью не допустить накопления излишней жидкости в мозге, ведь череп человека не может расширяться. Поэтому излишки жидкости будут сдавливать структуры мозга, что является критичным для его функций.

"Возник вопрос, как можно оценить работу невидимых сосудов. Оказалось, можно. Ведь они работают во время сна, который можно изучать по электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Если провести специальный нелинейный анализ ЭЭГ, то становятся видны ЭЭГ-маркеры активации сосудов-пылесосов в момент засыпания", – рассказала Оксана Семячкина-Глушковская.

Ученые СГУ выдвинули гипотезу, согласно которой маркеры работы сосудов-пылесосов должны быть универсальными, то есть применимы не только во время сна, но и при других состояниях. В исследованиях было доказано, что ЭЭГ-маркеры работы лимфатических сосудов могут быть применены для оценки состояния ГЭБ.

На основе этого открытия была разработана уникальная технология по неинвазивной оценке состояния барьерной функции мозга на основе ЭЭГ-мониторинга, которая не имеет аналогов в мире, отметили специалисты.

Такой метод может применяться без ограничений, в любом месте, он недорогой и не требует долгого обучения медперсонала, подчеркнули ученые. Новая технология позволит эффективно определять состояние ГЭБ у большого числа пациентов, в том числе во время анестезии, глубина которой влияет на ГЭБ.

Дальнейшие исследования лаборатории "Умный сон" направлены на поиск ответа на вопрос: открывается ли ГЭБ во время сна в норме, чтобы обменяться с кровью питательными веществами. Если гипотеза подтвердится, то это открытие ляжет в основу развития новой научной концепции по доставке лекарственных препаратов в мозг во время сна, рассказали ученые.

Направление, в рамках которого проводится данное исследование, входит в стратегический проект СГУ имени Н.Г. Чернышевского "Технологии персонализированной медицины" федеральной программы "Приоритет-2030".