מחקר חדש מגלה ששמירה על כלי דם בריאים חיונית לבריאות המוח ויכולה לסייע במאבק במחלות ניווניות כמו אלצהיימר על ידי מתן אפשרות לזיהוי מוקדם יותר ואפשרות להנחות טיפולים חדשים.
חוקרים מצביעים על אזורים במוח העכברים הרגישים לניוון כלי דם, ושופכים אור על הקשר בין כלי דם ומחלות ניווניות.
שמירה על כלי דם בריאים חשובה לא רק לבריאות הלב אלא גם לבריאות המוח. על פי מחקר חדש בהובלת חוקרי פן סטייט, רווחת כלי הדם חיונית בטיפול בירידה קוגניטיבית הקשורה לגיל והפרעות נוירודגנרטיביות כגון אלצהיימר מַחֲלָה. הממצאים מדגישים את התפקיד הפוטנציאלי המשמעותי אך הלא נחקר שרשת כלי הדם של המוח, או תשתית האנרגיה, ממלאת בהופעת מחלות ניווניות עצביות.
הם פרסמו את עבודתם בכתב העת תקשורת טבע.
באמצעות טכניקות הדמיה מתקדמות, הצוות פיתח מפות של מוח עכבר הממחישות כיצד תאי כלי דם ומבנים כמו כלי דם משתנים עם הגיל וזיהה אזורים פגיעים להידרדרות. כאשר כלי דם מתכלים, תאי עצב במוח, הנקראים נוירונים, מורעבים מאנרגיה, מה שגורם להם לתפקוד לקוי או למות. זה יכול להוביל למצב הנקרא דמנציה וסקולרית, הגורם השני לפגיעה קוגניטיבית בקרב מבוגרים, ולתסמינים כמו הפרעות שינה.
חוקרים השתמשו בטכניקות הדמיה מתקדמות כדי לזהות תאי כלי דם ומבנים כמו כלי דם במוחות של עכברים. קרדיט: מסופק על ידי Kim Lab / Penn State
גילוי מוקדם והבנה של מחלות ניווניות
"עם משהו כמו מחלת אלצהיימר, עד שאתה יכול לראות שינויים בכלי הדם והתכווצות מוחית משמעותית ב-MRI, מוות תאי כבר התרחש. עלינו להבין כיצד התאים והמבנים הללו משתנים לפני שאסון גדול מתרחש", אמר יונגסו קים, פרופסור חבר למדעי העצב וההתנהגות במכללת פן סטייט לרפואה ומחבר בכיר של המחקר. "מחקר זה מספק סימנים מוקדמים להפרעות נוירודגנרטיביות, שעלולים להוביל לאבחון מוקדם יותר ורמזים כיצד נוכל להאט את תהליך ההזדקנות ושינויים קוגניטיביים."
לדברי קים, הזדקנות היא אחד הגורמים העיקריים המעורבים בהפרעות נוירודגנרטיביות.
"עם זאת, אין לנו באמת הבנה בסיסית של איך ההזדקנות הרגילה עצמה משנה את המוח, במיוחד את כלי הדם של המוח", אמר קים. וכשהאוכלוסייה המזדקנת בארצות הברית גדלה, הוא אמר שחשוב להבין את השינויים הללו, במיוחד בתוך רשת כלי הדם.
כלי דם, במיוחד מיקרו-כלי דם, מווסתים את אספקת החמצן והאנרגיה ואת פינוי הפסולת לנוירונים וממנו. למרות חשיבותם, אמר קים, רוב המחקרים הקיימים מתמקדים באופן שבו מבנה ותפקוד הנוירונים מתנוונים עם הזמן, ולא בכלי הדם. כאשר חוקרים אכן חוקרים את כלי הדם של המוח, הם בדקו בעיקר כלי דם גדולים יותר או התמקדו באזור יחיד וקל לגישה של המוח, הקורטקס הסומטו-סנסורי. חשוב מכך, טכניקות נוירולוגיות טיפוסיות, כמו MRI, אינן מספקות רזולוציה גבוהה מספיק כדי לראות מה קורה בכלי הדם הזעירים, המהווים 80% עד 85% מכלי הדם של המוח, לפי קים.
מוחות מבוגרים מראים אורך כלי דם מופחת וצפיפות הסתעפות, רדיוסים מוגברים, צפיפות פריציטים מופחתת, מחסום דם-מוח דולף ויכולת נשיאת חמצן נמוכה יותר בדם בהשוואה למוחות צעירים. קרדיט: מסופק על ידי Kim Lab / Penn State
קים וצוות המחקר הפיקו מפה מפורטת של רשת כלי הדם של כל מוח העכבר תוך שימוש בשתי טכניקות מיפוי תלת מימד ברזולוציה גבוהה: שניים סדרתיים-פוטון טומוגרפיה – טכניקה שיוצרת סדרה של תמונות דו-ממדיות מוערמות – ומיקרוסקופ פלואורסצנטי של גיליונות אור, המצלמים דגימות תלת-ממד שלמות כדי להמחיש את כל המוח ברזולוציית תא בודדת. הם דילמו את המוח של עכברים צעירים וזקנים כדי לתאר שינויים בכלי הדם על פני המוח עם הזדקנות רגילה.
"מכיוון שאנחנו עושים מיפוי ברזולוציה גבוהה עם רזולוציה מספקת, אנחנו יכולים לשחזר את כל מבנה כלי הדם ולסרוק את כל המוח כדי לאתר אזורים שעוברים ניוון סלקטיבי עם הגיל", אמר קים. "מה שמצאנו הוא שהאזור שרוב האנשים חוקרים הראה את הכמות הנמוכה ביותר של שינוי, בעוד ששינוי עמוק מתרחש באזורים באזורים העמוקים של המוח. זה מצביע על כך שבדקנו את התחום הלא נכון בכל הנוגע למחקרי הזדקנות".
ממצאים משמעותיים וכיוונים עתידיים
התמונות הראו ששינויים ברשת כלי הדם אינם מתרחשים באופן שווה על פני המוח. במקום זאת, הם התרכזו במוח הקדמי הבסיסי, בשכבות קליפת המוח העמוקות וברשת ההיפוקמפוס, מה שמרמז על אזורים אלו פגיעים יותר לניוון כלי דם. אזורים אלה ממלאים תפקיד בקשב, שינה, עיבוד זיכרון ואחסון, בין פונקציות אחרות.
ככל שהמוח מזדקן, אורך כלי הדם וצפיפות ההסתעפות יורדים בכ-10%, מה שמצביע על כך שקיימת רשת דלילה יותר להפצת דם. עורקים במוח מבוגרים נראים גם מעוותים יותר בהשוואה לאלו שבמוחות צעירים יותר, מה שעלול לעכב את זרימת הדם, במיוחד לאזורים רחוקים יותר מהעורקים הראשיים כמו שכבות קליפת המוח העמוקות, הסביר קים.
הצוות בדק גם שינויים תפקודיים בכלי הדם ומצא שהמערכת מגיבה לאט יותר במוחות מבוגרים. זה אומר שהוא לא יכול לספק לנוירונים אנרגיה במהירות ובקלות כפי שהתאים עשויים להזדקק להם. יש גם אובדן של פריציטים, סוג של תאים המווסת את אספקת הדם ואת חדירות כלי הדם. כתוצאה מכך, כלי הדם הופכים ל"דולפים", ופוגעים במחסום הדם-מוח.
מחקר זה מתבסס על המחקר הקודם של הקבוצה, שבו מיפו את כלי הדם של מוח עכבר צעיר. לאחר מכן, הם חוקרים כיצד שינויים הנגרמות על ידי מחלת אלצהיימר במוח משפיעים על בריאות כלי הדם ותפקוד העצבים. בסופו של דבר, הם אמרו שהם מקווים שעבודתם תוביל לטיפולים בהפרעות נוירודגנרטיביות.
האנה בנט, סטודנטית לרפואה כפולה ודוקטורנט, וסטפי מנג'ילה, פוסט-דוקטורט, הובילו את המחקר יחד עם קוינגגואנג ג'אנג, שהיה עוזר פרופסור למחקר בפן סטייט בזמן המחקר וכיום הוא עוזר פרופסור במדינת מישיגן האוניברסיטה, ו-Yuan-ting Wu, שהיה בעבר מדען מחקר בפן סטייט וכיום מדען פרויקט במרכז הרפואי Cedars-Sinai. מחברים אחרים של פן סטייט על המאמר כוללים: פטריק דרו, פרופסור למדע הנדסי ומכניקה, לנוירוכירורגיה, לביולוגיה ולהנדסה ביו-רפואית ומנהל זמני של מכוני האק למדעי החיים; Uree Chon, טכנאי מחקר; דונגהוי שין, טכנולוג מחקר; דניאל ואנסלו, מנהל פרויקט מחקר; היון-ג'ה פי, מדען נתונים.
ה המכונים הלאומיים לבריאות ואיגוד הלב האמריקאי מימן את העבודה הזו.
