日本理研(InstituteofPhysicalandChemicalResearch,简称RIKEN或理研)的生物系统动力学研究中心(BiosystemsDynamicsResearch,简称BDR)的研究人员,发现了与血液循环有关的大脑老化机制。该研究发表在最近的科学杂志《大脑》上。
该研究发现与年龄相关的自然增长的脑室,一种称为脑室肥大(Ventriculomegaly)的情况,与大脑特定深部区域的血液排出滞后有关。核磁共振成像MRI可以很容易地检测到时滞,使其成为预测脑室肥大和大脑老化的潜在生物标志物,然后可以对其进行快速治疗。
脑室肥大是一种异常情况,其中液体积聚在脑室中而没有适当地引流,从而使其增大。尽管在正常范围内的脑室扩大本身不被认为是疾病,但如不加以控制,则可导致因正常压力脑积水而导致脑室肥大和痴呆。在他们的研究中,研究小组发现脑室肥大与大脑血液循环的改变有关。第一作者麻生敏彦解释说:“我们发现了与年龄相关的大脑静脉系统的灌注时机变化,其寿命与心室扩张非常相似,但稍早于心室扩张。”
血液通过大脑循环,提供必要的氧气后,脱氧的血液必须通过我们的静脉返回心脏。这通过两种途径发生,一种途径是从靠近大脑表面的区域抽血,另一种途径是从大脑深处的血液抽出。通过使用核磁共振成像来测量血流的变化,该研究团队最近发现,随着年龄的增长,通过这两种途径排出血液所花费的时间变得不同步,结果是深层排水路径和表面路径之间存在时间滞后,并随年龄增长而增加。
研究人员发现,在健康的衰老过程中,循环的时滞以与扩大心室几乎相同的速度增长,但开始时间稍早。核磁共振成像可以测量个体在两个引流路径之间的滞后,这可能是大脑老化的良好生物标志,并且可能是心室肥大的预测指标。
如下图所示,左图为与年龄相关的静脉引流方式变化,即浅表和深静脉系统之间的时间分离,*色点)。粉色点表示来自脑外伤患者的数据。该模式揭示了疾病影响与年龄之间的相互作用。右图为大脑区域的三维渲染图,显示年龄(*色)位于侧脑室(白色)下方时,上游出现移位。脑静脉系统的主要组成部分以蓝色显示。背景中的曲线说明了新衰老标记所基于的MRI信号中的低频灌注滞后结构。
研究人员还检查了具有创伤性脑损伤的人,因为这些人经常患有脑室扩大并且大脑早衰。分析表明,与疾病相关的引流时间存在滞后,但是这种影响取决于受伤的年龄,在年轻时遭受创伤性脑损伤的人中影响较大,而对于晚年受伤的人影响较小。研究人员说:“因此,深部和浅部静脉引流之间的时间不同步,可能是两种心室肥大的共同机制。”“因此,这种新的生物标志可能对于诊断和监测与年龄有关或因脑损伤而导致的正常压力脑积水有用。”
由于脑积水导致的痴呆症可以通过清除积聚在脑室中的液体来逆转,因此早期诊断至关重要,该研究中心的研究人员在开发这项技术的非侵入性应用。“我们希望使用这种生物标记来监测大脑的衰老成为一个人年度健康检查系统的一部分。”