«В отличие от традиционных методов МРТ, которые не позволяют количественно оценивать биохимический состав биологической ткани, метод, предложенный профессором Ярных, обеспечивает возможность оценки количества миелина, – поясняет профессор Марина Ходанович, заведующая лабораторией нейробиологии ТГУ и первый автор публикации. – В основе метода лежит специализированная процедура математической обработки изображений, которая позволяет измерять компоненты сигнала, связанные с клеточными мембранами. В головном мозге человека и животных основную массу клеточных мембран составляет миелин. Таким образом, новый метод позволяет проводить количественные измерения потери миелина при различных заболеваниях центральной нервной системы».
Миелин – это вещество, которое защищает оболочку аксонов, отростков нервных клеток, передающих нервные импульсы. Миелиновая оболочка обеспечивает жизнеспособность аксонов и отвечает за правильную и быструю передачу сигналов между нейронами. Разрушение миелина приводит к серьезным функциональным нарушениям центральной нервной системы.
«С практической точки зрения состояние миелина можно считать одним из основных критериев целостности центральной нервной системы, но в то же время клиническая значимость этого фактора при многих неврологических заболеваниях на сегодняшний день явно недооценена – говорит автор метода, профессор ТГУ и Университета Вашингтона (США) Василий Ярных. В частности, наиболее известным заболеванием, связанным с разрушением миелина, является рассеянный склероз. Потеря миелина, однако, также происходит при ряде других неврологических заболеваний вследствие различных патологических процессов, таких как нарушение кровообращения, травма, инфекции и интоксикации. Одним из таких заболеваний является острое нарушение мозгового кровообращения – инсульт, при котором в качестве основного фактора, ответственного за функциональные нарушения у пациентов, традиционно рассматривается лишь повреждение нейронов, а не миелиновой оболочки аксонов».
При инсульте наблюдается тотальная гибель нейронов в очаге поражения, но гибнут еще и сопровождающие их олигодендроциты – клетки, вырабатывающие миелин.
«Миелин тоже разрушается наряду с нейронами и олигодендроцитами, и это очень серьезное нарушение», – объясняет профессор Ходанович.
Для количественной оценки миелина ученые под руководством профессора Ярных разработали новый метод МРТ – картирование макромолекулярной протонной фракции (МПФ). Метод картирования МПФ – это способ визуализации содержания протонов (ядер водорода), входящих в состав клеточных мембран. В то время как в обычной МРТ изображения отражают содержание протонов воды в тканях. В основе метода лежит специализированная процедура математической обработки изображений, которая позволяет измерять компоненты сигнала, связанные с биологическими макромолекулами.
Для проверки нового метода ученые искусственно вызвали инсульт у подопытных крыс и изучили динамику изменений содержания миелина с помощью МРТ макромолекулярной протонной фракции в очаге поражения и неповрежденных тканях мозга. Затем содержание миелина определили в клетках срезов мозга крыс. Одной из задач исследователей была проверка специфичности метода: действительно ли он определяет только миелин?
«Мы окрашивали нейроны, микроглию – особые клетки ЦНС, защищающие мозг от повреждающих факторов, – аксоны и выяснили, что действительно наш метод выявляет именно разрушение миелина, – сообщает профессор Ходанович. – Мы доказали, что он работает на животных. В ближайшем будущем мы планируем опробовать наш метод в клинических исследованиях, на больных с инсультом».
Ученые полагают, что их метод позволит оценивать не только повреждение, но и восстановление нервной ткани после инсульта. Хотя основной целью современных подходов к лечению и реабилитации пациентов после инсульта является восстановление нейронов, нормальное функционирование нейронов невозможно без восстановления межнейронных связей, для которых требуется наличие миелинизированных аксонов. Рост и развитие сети аксонов можно будет отслеживать по изменению количества миелина. Альтернативных методов для неинвазивной (без проникновения в организм) оценки восстановления вещества мозга после инсульта сейчас пока не существует.
Фото: мозг крысы при сканировании и при гистологическом исследовании. Источник: Василий Ярных.
