Wyniki badania mogą otworzyć nowe możliwości monitorowania stanu zapalnego mózgu poprzez proste skanowanie powierzchni głowy pacjenta.
Monitorowanie i leczenie chorób mózgu, takich jak choroba Alzheimera i udar, stanowi wyzwanie ze względu na niedostępność ważnych narządów.
Mózg jest chroniony przez czaszkę i inne otaczające ją błony.
Naukowcy z Helmholtz Monachium w Niemczech odkryli bardziej złożony związek między czaszką a mózgiem.
Twierdzą, że ich odkrycia mogą zaoferować nowe możliwości diagnostyczne i lecznicze oraz „zrewolucjonizować monitorowanie zdrowia mózgu w przyszłości poprzez nieinwazyjne obrazowanie czaszki”.
Komórki odpornościowe próbują uzyskać dostęp do mózgu
Ostatnie badania sugerują bezpośrednie powiązania między szpikiem kostnym czaszki a najbardziej zewnętrzną powierzchnią błon ochronnych mózgu, powierzchnią opon mózgowo-rdzeniowych.
„Zespół naukowców odkrył, że te połączenia często przecinają nawet najbardziej zewnętrzną i najtwardszą warstwę błony, oponę twardą, otwierając się jeszcze bliżej powierzchni mózgu, niż wcześniej sądzono.” – wynika z oświadczenia Helmholza Monachium.
Zapalenie układu nerwowego, częsta cecha chorób neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, udar i stwardnienie rozsiane (SM), może wystąpić, gdy komórki odpornościowe z czaszki przedostaną się do mózgu.
„Aby dać analogię, możesz o tym myśleć jak o zamku. Mózg jest w środku, a armia na zewnątrz. Oni (najeźdźcy, komórki odpornościowe) chcą zniszczyć wnętrze, ale utknęli, prawda? powiedział Ali Ertürk, dyrektor Instytutu Inżynierii Tkankowej i Medycyny Regeneracyjnej w Helmholtz Monachium.
„Ale w tym badaniu, w wysokiej rozdzielczości, w rzeczywistości odkryliśmy małe drzwi. W ścianie jest bardzo mało drzwi – o których ludzie nie wiedzieli wcześniej. Te drzwi mogą się otworzyć, a kiedy się otworzą, ci goście wchodzą a następnie spowodować uszkodzenie mózgu” – dodał.
Za pomocą obrazowania PET badacze odkryli również, że sygnały dochodzące z czaszki odzwierciedlają sygnały z mózgu znajdującego się pod spodem. Zmiany tych sygnałów odpowiadały postępowi choroby u pacjentów z chorobą Alzheimera i udarem mózgu.
Oczyszczanie tkanek i obrazowanie 3D
Zespół odkrył także w analizach kości myszy i ludzi, że komórki szpiku kostnego czaszki są „wyjątkowe pod względem składu i reakcji na chorobę” oraz że komórki i cząsteczki „specyficzne dla mózgu” znajdujące się w czaszce nie mogą znaleźć się w innych kościach.
Aby wygenerować obrazy czaszki, opon mózgowo-rdzeniowych i mózgu o wysokiej rozdzielczości, zespół badawczy po raz pierwszy zastosował „czyszczenie tkanek”, specjalistyczną metodę zapewniającą przezroczystość narządów i kości.
„Pomyśl o tym jak o porównaniu szklanki mleka z wodą. Zamieniamy mleko w wodę, co wymaga pewnych procesów biochemicznych, w tym odwodnienia. Białe cząstki mleka. Wtedy pozostaje przezroczysta część. Kiedy jest tak przezroczysta, światło może się przemieszczać, dzięki czemu możemy wizualizować struktury wewnętrzne” – wyjaśnił Ertürk.
Następnie zespół wykorzystał obrazowanie 3D do wizualizacji przewodów ułatwiających ruch tam i z powrotem komórek odpornościowych.
„Byliśmy w stanie obserwować je komórka po komórce, od końca do końca. To ujawniło nam, że rzeczywiście istnieją również połączenia między ludzką czaszką a powierzchnią mózgu i teraz możemy wykorzystać te połączenia, aby najpierw monitorować choroby mózgu i potencjalnie leczyć choroby mózgu” – powiedział Ertürk.
Wszystkie te odkrycia otwierają nowe możliwości monitorowania stanu zapalnego mózgu poprzez proste skanowanie powierzchni głowy pacjenta za pomocą ultradźwięków lub innych metod. Mogłoby również pozwolić na wczesną diagnozę i „potencjalnie nawet pomóc w zapobieganiu wystąpieniu” chorób.
Zespół Ertürka, składający się z około 30 badaczy, którzy pracowali nad projektem od ponad czterech lat, ma nadzieję, że zostaną opracowane „bardziej dostępne i praktyczne sposoby” monitorowania chorób neurologicznych.
Na przykład małe, nadające się do noszenia czujniki można na stałe przymocować do głowy, aby zapewnić ciągły strumień informacji zamiast okresowych skanów MRI i PET.
„Nasza wizja jest taka, że ponieważ czaszka to tylko powierzchnia, nie musimy poddawać ludzi zabiegom rezonansu magnetycznego, ale potencjalnie używać inteligentnych zegarków lub małych detektorów. Po prostu umieścimy go na powierzchni czaszki i pokaże, na czym polega choroba mózgu” – powiedział Ertürk.
Więcej informacji na temat tej historii można znaleźć w filmie w odtwarzaczu multimedialnym powyżej.
