Znanstvenici uočili promjene u mozgu koje mogu pomoći u predviđanju stadija Alzheimerove bolesti
Trenutni protokoli za dijagnozu Alzheimerove bolesti uključuju kognitivne testove i tehnike snimanja mozga koje otkrivaju abnormalne agregate proteina amiloid beta (amiloid-β). Ovi dijagnostički testovi obično se provode nakon što su simptomi bolesti očiti i došlo je do nepovratnog oštećenja mozga.
Ipak, u novoj su studiji istraživači identificirali promjene u metabolizmu mozga i protoku krvi specifične za regiju mozga i spol tijekom progresije Alzheimerove bolesti, što može omogućiti individualizirano liječenje.
"Naša studija mogla bi informirati o poboljšanom praćenju pacijenata, stratifikaciji i razvoju ciljanih terapija usmjerenih na rane stadije bolesti prije nego što može doći do nepovratnog oštećenja", rekao je za Medical News Today vodeći autor studije Paul Territo, doktor znanosti, profesor medicine na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Indiana.
Rano dijagnosticiranje Alzheimerove bolesti
Alzheimerova bolest je progresivni poremećaj mozga koji uključuje postupno pogoršanje simptoma tijekom vremena. Abnormalno nakupljanje amiloid-β i tau proteina obilježje je Alzheimerove bolesti, a otkrivanje ovih proteina u mozgu ili uzorcima krvi koristi se za dijagnozu.
Međutim, ne razvijaju sve osobe s amiloid-β agregatima Alzheimerove bolesti. Stoga postoji potreba za specifičnijim markerima koji mogu pomoći u dijagnosticiranju Alzheimerove bolesti u ranim fazama.
Studije su pokazale da se promjene u metabolizmu mozga i protoku krvi javljaju u ranim fazama Alzheimerove bolesti prije nego što amiloid-β agregati dosegnu razine koje se mogu detektirati. Iako je nekoliko studija okarakteriziralo ove promjene u metaboličkoj aktivnosti mozga i cerebralnom protoku krvi, nedostaju podaci o slijedu tih promjena i obrascu promjena koje pokazuju područja mozga na koja su one zahvaćene.
Neuroni, moždane stanice odgovorne za prijenos informacija u obliku električnih impulsa, oslanjaju se na glukozu kao primarni izvor energije. Zbog nedostatka energetskih rezervi, neuroni se oslanjaju na protok krvi za glukozu i kisik.
Dakle, kod zdravih ljudi, povećanje aktivnosti moždanih regija popraćeno je odgovarajućim povećanjem regionalnog protoka krvi. Prethodna istraživanja pokazala su poremećaj ili odvajanje između metaboličke aktivnosti moždanih regija i njihove regionalne opskrbe krvlju kod Alzheimerove bolesti.
Ova studija okarakterizirala je kombinirane obrasce poremećaja metaboličke aktivnosti mozga i regionalne opskrbe krvlju tijekom različitih stadija Alzheimerove bolesti, što bi se moglo koristiti kao biomarker za ovo stanje.
Vremenske promjene u metabolizmu i protoku krvi kod Alzheimerove bolesti
U ovoj studiji, istraživači su ispitali podatke snimanja mozga prikupljene od 403 sudionika uključenih u Inicijativu za neuroimaging Alzheimerove bolesti.
Istraživači su usporedili podatke snimanja mozga dobivene od zdravih sudionika s onima dobivenim od osoba s blagim kognitivnim oštećenjem (MCI) u ranom stadiju, blagim kognitivnim oštećenjem, blagim kognitivnim oštećenjem u kasnom stadiju ili Alzheimerovom bolešću. Blago kognitivno oštećenje je prijelazno stanje između normalne kognitivne funkcije i Alzheimerove bolesti.
Istraživači su koristili podatke snimanja mozga s pozitronske emisijske tomografije (PET), koja mjeri metaboličku aktivnost moždanih regija, i arterijskih spin-obilježenih magnetskih rezonancija (MRI), koje procjenjuju promjene u protoku krvi.
59 pregledanih moždanih regija kod svake osobe kategorizirano je u jednu od četiri skupine na temelju kombinacije promjena u metabolizmu mozga i cerebralnom protoku krvi. Ove skupine su uključivale:
- Povećanje cerebralnog protoka krvi, ali smanjenje metabolizma mozga
- Smanjenje cerebralnog protoka krvi, ali povećanje metabolizma mozga
- Povećanje i cerebralnog protoka krvi i metabolizma mozga
- Smanjenje i cerebralnog protoka krvi i metabolizma mozga
Kako se svaka regija mozga mijenjala ovisno o stadiju Alzheimerove bolesti
Svaka regija mozga pokazivala je različite promjene u metabolizmu mozga i cerebralnom protoku krvi, ovisno o stadiju Alzheimerove bolesti, te se prema tome mogla kategorizirati u prethodno spomenute kategorije.
Regije mozga uključene u učenje i pamćenje imale su veću vjerojatnost da će pokazati disregulaciju metabolizma mozga i cerebralnog protoka krvi od ranih stadija Alzheimerove bolesti, poput ranog MCI-a ili MCI-a. Nasuprot tome, druge regije mozga pokazivale su promjene samo tijekom kasnog MCI-a ili nakon dijagnoze Alzheimerove bolesti.
Većina, ali ne sve, regije mozga slijedile su specifičnu putanju promjena u metabolizmu i cerebralnom protoku krvi s progresijom Alzheimerove bolesti.
Ove regije mozga pokazale su povećanje protoka krvi praćeno smanjenjem metaboličke aktivnosti tijekom ranog MCI-a. Iste regije mozga pokazale su povećani metabolizam i smanjenje protoka krvi kod osoba s MCI-jem. Drugim riječima, osobe s ranim MCI i MCI pokazale su odvajanje metaboličke aktivnosti mozga i cerebralnog protoka krvi.
Na temelju prethodnih studija, istraživači pretpostavljaju da povećanje protoka krvi tijekom ranog MCI može poslužiti kao kompenzacijski mehanizam za zadovoljavanje energetskih potreba mozga. Tijekom MCI-ja, povećanje metabolizma moglo bi se pripisati aktivaciji astrocita, dok bi smanjenje cerebralnog protoka krvi moglo biti uzrokovano upalom mozga.
Postojala je tendencija da regije mozga pokazuju povećanje i protoka krvi i metabolizma tijekom kasnog MCI-ja. Promjene u protoku krvi vjerojatno su bile posljedica stvaranja novih krvnih žila kako bi se kompenzirao pad protoka krvi.
Na kraju, ove regije mozga pokazale su pad i cerebralnog protoka krvi i metabolizma kod osoba s Alzheimerovom bolešću. To bi se moglo pripisati neuspjehu kompenzacijskih mehanizama da se nose s promjenama u mozgu zbog progresije Alzheimerove bolesti.
Svaka regija mozga pokazala je zasebnu putanju i razlikovala se u veličini i brzini promjene metaboličke aktivnosti i cerebralnog protoka krvi. Drugim riječima, neke regije mozga prelazile su mnogo brže iz jedne faze u drugu metaboličke aktivnosti i promjena cerebralnog protoka krvi od drugih ili su pokazivale značajno veće povećanje ili smanjenje metaboličke aktivnosti i cerebralnog protoka krvi od drugih.
Biološki procesi koji su u osnovi tih promjena u metabolizmu i cerebralnom protoku krvi tijekom progresije Alzheimerove bolesti također su se odrazili na promjene u obrascima ekspresije gena. Promjene u obrascima ekspresije gena sugerirale su međudjelovanje između upale mozga, metaboličkog stresa, metaboličkog reprogramiranja, promjena u neuronima i promjena u funkciji krvnih žila, što je dovelo do uočenih promjena tijekom progresije Alzheimerove bolesti.
Što to znači za ljude s rizikom od Alzheimerove bolesti
Ovi nalazi otkrivaju zasebnu putanju promjena u metaboličkoj aktivnosti i cerebralnom protoku krvi koja je bila specifična za svaku regiju mozga i fazu progresije Alzheimerove bolesti. Ovi obrasci, posebno razdvajanje metaboličke aktivnosti i cerebralnog protoka krvi u regijama mozga uključenim u učenje i pamćenje, mogli bi se koristiti za ranu dijagnozu Alzheimerove bolesti.
Jurgen Claassen, dr. med., izvanredni profesor na Sveučilištu Radboud, Medicinskom centru Nijmegen, koji nije bio uključen u studiju, rekao je da ova studija sugerira da se rani procesi bolesti događaju prije nego što tipični markeri Alzheimerove bolesti počnu postajati očiti.
"Ova studija ukazuje na mehanizme bolesti kod Alzheimerove bolesti koji su aktivni prije početka klasične patologije amiloida i tau proteina. To nam može pomoći da objasnimo zašto imunoterapija za uklanjanje amiloida-β ne može spriječiti progresije bolesti, jer se ne bavi tim mehanizmima bolesti koji prethode nakupljanja amiloida-β", objasnio je Claassen.
Istraživači su, međutim, primijetili da su potrebna daljnja istraživanja prije nego što se ovi nalazi mogu primijeniti u praksi. Nalazi se temelje na jednom skupu podataka i zahtijevaju validaciju u neovisnim skupovima podataka kako bi se procijenila njihova osjetljivost. Štoviše, potrebne su dugoročne studije kako bi se procijenilo mogu li se ovi nalazi koristiti za točno predviđanje razvoja Alzheimerove bolesti.
Osim toga, studija je uključivala osobe starije od 55 godina. Stoga nisu uključene informacije od mlađih osoba u vrlo ranim fazama Alzheimerove bolesti. Nadalje, kliničke procjene korištene su za razlikovanje stadija Alzheimerove bolesti, a tim procjenama možda nedostaje preciznosti u razlikovanju osoba koje bi mogle pokazivati kognitivne deficite blizu graničnih vrijednosti između stadija Alzheimerove bolesti.
Ponavljajući ta ograničenja, Claassen je preporučio oprezan pristup pri razmatranju dijagnostičkog potencijala ovih nalaza.
"Često se pretpostavlja da skup podataka sadrži sudionike koji su reprezentativni za svu Alzheimerovu bolest, ali to, naravno, nije istina. Najveći prioritet bit će replicirati ove nalaze u novom skupu podataka", rekao je.