«Нарушения, влияющие на нейромедиатор дофамин, связаны с множеством психических и неврологических расстройств, таких как шизофрения и болезнь Паркинсона», – сказал Джошуа А. Гордон, М.D., Ph.D., директор НИПЗ. "Из-за роли, которую дофамин играет в этих расстройствах, способность измерять активность дофамина имеет решающее значение для углубления нашего понимания этих расстройств, в том числе того, как лучше всего диагностировать и лечить их."
Нейромеланин – это темный пигмент, создаваемый дофаминовыми нейронами среднего мозга, особенно в черной субстанции, области мозга, которая играет роль в вознаграждении и движении. Нейромеланин накапливается в течение жизни и выводится из клеток только после гибели клеток, как это происходит при нейродегенеративных расстройствах, таких как болезнь Паркинсона.
Исследователи обнаружили, что сигнал NM-MRI ниже в черной субстанции у людей с болезнью Паркинсона, что отражает гибель клеток, которая происходит у этих пациентов.
Несмотря на полезность этого инструмента для обнаружения потери нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, NM-MRI еще не показал маркера функции дофамина, и его полезность не была продемонстрирована у людей без нейродегенеративных заболеваний. В этом исследовании Guillermo Horga, M.D., Ph.D., из Колумбийского университета, Нью-Йорк, и его коллеги провели серию проверочных исследований, чтобы показать, что NM-MRI может служить маркером функции дофамина у людей без нейродегенеративных расстройств.
«Основные преимущества этого метода заключаются в том, что по сравнению с другими общепринятыми и более прямыми измерениями функции дофамина, чувствительная к нейромеланину МРТ не включает лучевую терапию или инвазивные процедуры», – сказал д-р. Хорга. «Это преимущество делает его более подходящим для педиатрической популяции и для повторного сканирования, которое может быть полезно для отслеживания прогрессирования заболевания или реакции на лечение – и для этого требуется только короткое сканирование, которое может быть реализовано в большинстве клинических сканеров. Он также обеспечивает очень высокое анатомическое разрешение по сравнению с измерениями ПЭТ, что важно для изучения функций или дисфункций определенных частей черной субстанции."
Сначала исследователи задались целью определить, может ли НМ-МРТ точно определять региональные вариации концентрации нейромеланина у пациентов без нейродегенерации черной субстанции. Чтобы изучить способность обнаружения НМ-МРТ, исследователи сравнили измерения нейромеланина с помощью ЯМ-МРТ с химическими измерениями нейромеланина в посмертной мозговой ткани. Исследователи обнаружили, что во всех срезах ткани более высокий сигнал NM-MRI был связан с более высокими концентрациями нейромеланина. Результаты впервые подтверждают способность ЯМ-МРТ измерять региональные концентрации нейромеланина.
Кроме того, результаты показывают, что сигнал NM-MRI отражает концентрацию нейромеланина в ткани, а не только количество нейронов, содержащих нейромеланин.
Затем исследователи попытались определить, может ли ЯМ-МРТ фиксировать вариации нейромеланина в более мелких анатомических субрегионах внутри черной субстанции.
Поскольку считается, что функция дофамина значительно различается в разных частях черной субстанции, исследователям необходимо было определить способность этого инструмента улавливать эти анатомические различия. Итак, исследователи изучили данные ЯМ-МРТ пациентов с диагнозом болезнь Паркинсона и людей без болезни Паркинсона. Исследователи обнаружили снижение сигнала NM-MRI у людей с болезнью Паркинсона в латеральной, задней и вентральной областях черной субстанции – результаты, которые соответствуют известному анатомическому распределению потери клеток в этой области мозга при болезни Паркинсона. Эти результаты подтверждают, что ЯМ-МРТ может фиксировать известную топографическую изменчивость в этой структуре мозга.
Следующим важным шагом было показать связь между NM-MRI и функцией дофамина. Исследователи собрали измерения способности к высвобождению дофамина (измеренной с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)) и данные ЯМ-МРТ у людей без нейродегенеративных заболеваний.
Лица с более высоким сигналом NM-MRI имели большую способность выделять дофамин в полосатом теле (основной компонент поощрения, двигательной и когнитивной систем). Исследователи также обнаружили, что сигнал NM-MRI в черной субстанции был связан с функциональными МРТ-измерениями регионального мозгового кровотока.
Наконец, исследователи изучили связь между сигналом NM-MRI и тяжестью психоза, обнаружив, что более тяжелые симптомы психоза были связаны с более высокими сигналами NM-MRI в нигростриатальном пути у людей с шизофренией и у лиц с риском шизофрении. Психоз связан с дисфункцией дофаминовой системы, характеризующейся большим высвобождением дофамина и его способностью к синтезу в полосатом теле. Полученные данные свидетельствуют о том, что NM-MRI фиксирует эту дисфункцию дофамина, подтверждая роль NM-MRI как потенциального биомаркера психоза.
Результаты, представленные в этом исследовании, вместе взятые, подтверждают использование НМ-МРТ в популяциях помимо людей с нейродегенеративными расстройствами, показывая, что он может служить мерой концентрации нейромеланина и функции дофамина в черной субстанции.
Описывая будущие направления своих исследований, д-р. Хорга сказал: «Сейчас мы расширяем эту работу, чтобы увидеть, сможем ли мы обнаружить аномалии в сигнале нейромеланина, которые помогут нам предсказать, у каких людей с большей вероятностью разовьется психотическое расстройство среди тех, у кого уже проявляются ранние симптомы психоза. Мы также заинтересованы в изучении возможности использования в будущем МРТ, чувствительного к нейромеланину, чтобы определить, кому может быть полезнее дофаминергическое лечение."
Ссылка:
Кэссиди, C., Зукка, Ф., Гиргис, Р., Бейкер, S., Вайнштейн, Дж., Sharp, M., …
Хорга, Г. (под давлением). МРТ, чувствительная к нейромеланину, как неинвазивный прокси-показатель функции дофамина в головном мозге человека. Труды Национальной академии наук США.
О Национальном институте психического здоровья (NIMH): Миссия NIMH – преобразовать понимание и лечение психических заболеваний с помощью фундаментальных и клинических исследований, прокладывая путь к профилактике, выздоровлению и лечению. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт NIMH.
О Национальных институтах здоровья (NIH): NIH, национальное медицинское исследовательское агентство, включает 27 институтов и центров и является составной частью U.S.
Департамент здравоохранения и социальных служб. NIH является основным федеральным агентством, проводящим и поддерживающим фундаментальные, клинические и трансляционные медицинские исследования, а также изучающим причины, методы лечения и способы лечения как распространенных, так и редких заболеваний.
Для получения дополнительной информации о NIH и его программах посетите веб-сайт NIH.
Национальные институты здравоохранения США…Превращение открытий в здоровье®