Diagnose der Alzheimer-Krankheit, die häufigste Art der Demenz, ist kompliziert durch seine überlappenden Zeichen mit normaler Alterung. Eine Verbundforschung von City University of Hong Kong (CityU) und der Johns-Hopkins-Universität hat eine neue nicht-invasive molekulare Bildgebung Ansatz basiert auf der Magnetresonanztomographie (MRT), um dynamisch zu Messen-glucose-Ebene Veränderungen des Gehirns lymphatische system. Ihre Entdeckung könnte helfen bei der Identifizierung von Alzheimer-Krankheit in frühen Stadien so, dass die Behandlungen können so bald wie möglich beginnen.
Dr. Kannie Chan Wai-yan, associate professor des Department of Biomedical Engineering (BME) an der CityU, und Ihr team gemeinsam mit Wissenschaftlern aus den USA, Schweden und Hong Kong als Pionier dieser Prä-klinischen Studie. Ihre Ergebnisse wurden veröffentlicht in der neuesten Ausgabe von Science Fortschrittemit dem Titel „Veränderte D-Glukose im Gehirn-Parenchym und Liquor von frühen Alzheimer-Krankheit festgestellt, die durch die dynamische glucose-enhanced MRI.“
Ein Hauch von Alzheimer-Krankheit
„Die Schwierigkeit bei der Ermittlung der Alzheimer Erkrankung ist, dass frühe Auffälligkeiten, wie die Entstehung von Eiweiß-plaques, sind ähnlich wie bei normalen Alterns im menschlichen Gehirn. Patienten mit Symptomen, die in die Ablagerung der plaques im Gehirn beeinträchtigt die kognitive Funktion sind die meisten wahrscheinlich schon in der mittleren oder späten Stadium der Erkrankung. Eigentlich Pathologien im Gehirn passieren 15 oder 20 Jahre, bevor die Symptome auftreten,“ sagte Dr. Chan.
Neuere Erkenntnisse haben gezeigt, dass abnorme glucose-Aufnahme und Abfertigung im glymphatic system—das lymphatische system im Gehirn—sind ein Merkmal der frühen Alzheimer-Krankheit. Die glymphatic system ist eine drainage-system wie für Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit fließen durch das Gehirn, Gewebe und erleichtert so die effiziente Abfertigung von Analyten wie glucose-und protein-Abfälle aus dem Gehirn.
Derzeit Glukoseaufnahme und Stoffwechsel kann geprüft werden, indem die Bildgebung mit Positronen-emissions-Tomographie (PET) in Krankenhäusern. Jedoch, die PET-scans mit radioaktiven tracern sind teuer, und seine invasive Natur behindert hat seine Allgemeine klinische Anwendung. Außerdem, Patienten, die nicht gescannt werden zu oft mit radioaktiven tracern.
Dr. Chan hat das team verbrachte fast zwei Jahren auf der Suche nach einer besseren alternative. Sie haben sich erfolgreich entwickelt eine neue imaging-Ansatz basiert auf der Chemischen Exchange Saturation Transfer MRI (CEST MRT) zur Beurteilung der Glukoseaufnahme sowie der Freiraum in der glymphatic system der Maus Gehirn nicht-invasiv. „CEST MRT hat in der Diagnostik von Hirntumoren. Dies ist das erste mal, dass es in der Beurteilung der Funktion von glymphatic-system,“ sagte Dr. Chan.
Glukose: ein tracer zur Bewertung der Gehirn-drainage-system-Funktion
Das team die Experimente durchgeführt mit einer 3T-MRT-Tier-scanner an der CityU, das einzige seiner Art in Hong Kong. Sie injizierten glucose in genetisch veränderten Mäusen mit Alzheimer-Krankheit und gesunder Mäuse im Alter von sechs Monaten und 16 Monaten. Die dynamische Reaktion von Glukose, sowohl im Liquor und Gehirn Parenchym, wurden dann gemessen, gleichzeitig mit der CEST MRT.
Nach der MRT-Ergebnisse, das team festgestellt, dass die Alzheimer-Mäusen haben gezeigt, deutlich langsamer Liquor-clearance-raten als bei Gleichaltrigen gesunden Mäusen, die im Einklang mit früheren neuropathologischen Befunde. „Clearance-raten werden reduziert, weil die von Anomalien in der Gehirn-drainage-system“, erklärte Dr. Chan.
Darüber hinaus signifikant höhere glucose-Aufnahme wurde festgestellt, in der Gehirn-Parenchym der sechs-Monat-alten Mäusen mit Alzheimer-Krankheit im Vergleich zu den gesunden Mäusen des gleichen Alters. Für die 16-Monat-alten Mäusen mit der Alzheimer-Krankheit, deutlich niedrigere Glukose-Aufnahme war in beiden Gehirn-Parenchym und Liquor im Vergleich zu den Gleichaltrigen gesunden Mäusen. Diese Ergebnisse echo mit den bisherigen Forschungs-Ergebnisse mit anderen Methoden. Diese dienen auch als Kennzeichen zum identifizieren der Alzheimer-Krankheit von der normalen Alterung.
Die Bildgebung der Glukoseaufnahme und-clearance im Liquor und Gehirn Parenchym ermöglicht die Beurteilung der Gehirn glymphatic system. Wichtig ist, Anomalien erkannt werden, sind im frühen Stadium der Alzheimer-Krankheit, wenn der kleine Neuropathologie entwickelt sich das Gehirn. Das team glaubt, dieses nicht-invasiven Beurteilung der glymphatic system dienen kann als imaging biomarker zeigen die frühen Pathologie bei der Alzheimer-Krankheit.
„Durch die Verwendung von Glukose als „tracer“ unsere imaging-Methode kann die sensibel erkennen, die markante änderungen der glymphatic system-Funktion auf molekularer Ebene in einem frühen Stadium der Krankheit, die uns helfen, es zu unterscheiden von der normalen Alterung,“ sagte Dr. Chan. „Zusätzlich glucose ist natürlich, biologisch abbaubar und allgemein verwendet in den Krankenhäusern, wie beispielsweise dem Glukose-Toleranz-test. Der Einsatz als Kontrastmittel für die MRT ist nicht-invasiv und sicher.“
Geringe set-up Kosten und hohe übersetzbarkeit
Sie wies darauf hin, dass die neue imaging-Methode ist kompatibel mit dem MRI-Maschinen, die Häufig in Kliniken oder Krankenhäusern, was bedeutet, niedrige set-up-Kosten und der einfache transfer in die klinische Anwendung. „Wir haben bereits erzielten positiven Ergebnisse auf die Ermittlung von änderungen in den winzigen Gehirnen von Mäusen über 3T (low magnetic field) – scanner. Wir erwarten, dass Veränderungen im menschlichen Gehirn sind mehr nachweisbar über klinischen 3T scanner, da menschliche Gehirne sind viel größer“, sagte Dr. Chan.