(23 февраля 2019, по материалам Eureka Alert)

Уровень нейромеланина, определяемый с помощью МРТ: возможный биомаркер психоза

Согласно полученным недавно данным, нейромеланин-чувствительная магниторезонансная томография (NM-MRI) мозга может помочь в выявлении психозов. Было установлено, что NM-MRI сигнал является маркером дофаминергической активности у людей с шизофренией и может служить индикатором тяжести психотической симптоматики у пациентов с этим заболеванием. Отчет об исследовании, финансирование для которого предоставил Национальный институт психического здоровья США (NIMH), один из Национальных институтов здравоохранения, был опубликован в журнале «Proceedings of the National Academy of Science». 

"Отклонения, влияющие на активность нейромедиатора дофамина, наблюдаются при многих психических и неврологических состояниях, таких как шизофрения и болезнь Паркинсона", - пояснил доктор Джошуа А. Гордон, директор NIMH. "Дофамин играет важную роль в развитии данных заболеваний, поэтому крайне необходимо уметь измерять его активность, чтобы лучше понимать суть заболеваний, научиться точнее их диагностировать и эффективнее лечить". 

Нейромеланин – темный пигмент, синтезируемый дофаминовыми нейронами среднего мозга, наиболее активно – клетками области, называемой "черная субстанция" (substantia nigra), играющей важную роль в механизмах вознаграждения и в управлении движениями. Нейромеланин постепенно накапливается в нейронах на протяжении всей жизни. Он выводится из мозга лишь при гибели нейронов, поэтому снижение его содержания отмечается при таких нейродегенеративных заболеваниях, как болезнь Паркинсона. Исследователи обнаружили сниженный уровень NM-MRI сигнала в черной субстанции мозга людей, страдающих болезнью Паркинсона – это снижение отражает гибель клеток мозга у пациентов. 

Ранее было известно, что технология NM-MRI позволяет обнаруживать потерю нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, однако не было доказано, что она может использоваться для измерения дофаминергической активности либо для оценки состояния пациентов, не страдающих нейродегенеративными заболеваниями. Исследование, осуществленное доктором Гильермо Хорга и его коллегами (Колумбийский университет, Нью-Йорк), представляло собой серию валидационных тестов, целью которых была демонстрация того, что уровень нейромеланина, оцениваемый с помощью NM-MRI, может являться маркером дофаминовой активности у лиц, не страдающих нейродегенеративными заболеваниями. 

"Основное преимущество данной методики – в том, что в отличие от общепринятых методик, менее косвенных, измерение концентрации нейромеланина с помощью МРТ не требует применения радиоактивных элементов либо осуществления инвазивных процедур," – пояснил доктор Хорга. "Благодаря этому преимуществу, гораздо легче становится исследовать детей либо сканировать испытуемых повторно, что позволяет проводить мониторинг хода заболевания либо реакции пациента на терапию – да и само сканирование проходит быстро и может быть выполнено на большинстве больничных сканеров. Анатомическое разрешение методики также значительно превышает таковое у PET-сканеров, позволяя исследовать функциональную активность и патологические отклонения в отдельных участках черной субстанции." 

Авторы исследования сначала попытались установить, позволяет ли NM-MRI осуществлять точную оценку концентрации нейромеланина в разных участках мозга лиц, в черной субстанции которых нет признаков нейродегенерации. Чтобы оценить способности NM-MRI, ученые сравнили данные по концентрации нейромеланина, полученные с помощью NM-MRI, с данными, полученными при посмертном анализе тканей мозга. Во всех исследованных срезах ткани сила NM-MRI сигнала коррелировала с концентрацией нейромеланина. Таким образом, была впервые подтверждена способность NM-MRI методики измерять концентрацию нейромеланина в разных областях мозга. Более того, полученные результаты говорят о том, что NM-MRI сигнал отражает именно концентрацию нейромеланина в ткани, а не просто количество нейромеланин-содержащих нейронов. 

Следующим шагом ученых стала попытка установить, позволяет ли NM-MRI оценивать содержание нейромеланина в отдельных участках черной субстанции. Считается, что различные участки черной субстанции значительно отличаются по своей дофаминергической активности, и поэтому исследователям было необходимо понять, насколько хорошо методика отражает эти анатомические вариации. Ученые сравнили NM-MRI данные, полученные при сканировании пациентов с болезнью Паркинсона, с данными, полученными при сканировании лиц, не страдавших данным заболеванием. У пациентов с болезнью Паркинсона было обнаружено ослабление NM-MRI сигнала в латеральной, задней и вентральной областях черной субстанции – именно в этих областях обнаруживается потеря клеток при болезни Паркинсона. Этим была подтверждена способность методики отображать известный топографический паттерн концентрации в данной структуре мозга. 

Следующим важным шагом была демонстрация связи между результатами NM-MRI и показателями дофаминергической активности.  Исследователи сравнили способность к выделению дофамина (оцениваемую с помощью позитронно-эмиссионной томографии, PET) и NM-MRI сигналы у лиц, не страдающих нейродегенеративными заболеваниями. У лиц с повышенным NM-MRI сигналом была повышена способность к выделению дофамина в стриатуме (области мозга, играющей ключевую роль в системах вознаграждения, управления движениями, а также в мыслительных процессах). Исследователи также отметили, что сила NM-MRI сигнала в черной субстанции коррелировала с силой кровотока в данной области, измеренной с помощью fMRI. 

Наконец, исследователи изучили возможную связь NM-MRI сигнала с тяжестью психоза – они обнаружили, что более сильные NM-MRI сигналы в нигростриарном пути коррелируют с более выраженной психотической симптоматикой как у пациентов с шизофренией, так и у лиц из группы повышенного риска шизофрении. Как известно, развитие психоза связывают с дисфункцией дофаминовой системы, при которой в стриатуме наблюдается повышение способности к синтезу и выделению дофамина. Судя по всему, методика NM-MRI позволяет обнаруживать это отклонение дофаминовой системы, а значит, NM-MRI сигнал может стать одним из биомаркеров психоза. 

Совокупность полученных данных подтверждает целесообразность использования NM-MRI для исследования лиц, не страдающих нейродегенеративными заболеваниями, поскольку измеряемый сигнал отражает концентрацию нейромеланина и дофаминергическую активность в черной субстанции. 

Доктор Хорга рассказал о будущих исследованиях: "Мы не останавливаемся на достигнутом, и пытаемся выяснить, можно ли по отклонениям уровней нейромеланина предсказать риск развития психотических заболеваний среди пациентов, у которых отмечаются ранние симптомы психоза. Мы также хотим исследовать возможность будущего применения нейромеланин-чувствительной МРТ для предсказания эффективности дофаминергической терапии."

Научная публикация: 

Cassidy, C., Zucca, F., Girgis, R., Baker, S., Weinstein, J., Sharp, M., ... Horga, G. (in press). Neuromelanin-sensitive MRI as a non-invasive proxy measure of dopamine function in the human brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States.

Перевод : Тимеев Артём Геннадьевич (переводы фармакологических, биотехнологических текстов с русского на английский и с английского на русский; email: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)