تجسم غیر تهاجمی و تقریباً در زمان واقعی سیستم پاکسازی ضایعات مغز انسان

یک تیم تحقیقاتی مشترک در دانشگاه پزشکی کارولینای جنوبی (MUSC) و دانشگاه فلوریدا اولین تجسم غیرتهاجمی و تقریباً در زمان واقعی سیستم پاکسازی مواد زائد مغز انسان را در ارتباطات طبیعت. مغز به طور متراکمی سازماندهی شده است و تجسم ساختارهای اختصاص داده شده به حذف مواد زائد، که به عنوان ساختارهای لنفاوی نیز شناخته می شود، یک محدودیت در این زمینه بوده است.

اوندر آلبایرام، دکترای دکتر، استادیار گروه آسیب شناسی و پزشکی آزمایشگاهی و گروه علوم اعصاب در MUSC، که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، گفت: این اولین گزارشی است که ساختار کامل سیستم لنفاوی مغز انسان را در انسان های زنده نشان می دهد. تیم تحقیقاتی و نویسنده ارشد مقاله است.

آلبایرام مجذوب احتمال وجود ساختارهای لنفاوی در مغز بود. وی گفت: سیستم پاکسازی لنفاوی در سراسر بدن برای اندام های مختلف وجود دارد. من به سادگی از خودم پرسیدم: “چرا مغز نه؟”

تجسم بهبود یافته سیستم پاکسازی مواد زائد مغز می تواند درک ما را از نحوه عملکرد مغز سالم افزایش دهد. همچنین می‌تواند بینشی در مورد آنچه در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند آلزایمر و نحوه بهبودی مغز از آسیب‌های تروماتیک مغزی (TBIs) رخ می‌دهد، ارائه دهد.

پوند به پوند، مغز نیازمندترین توده بدن از نظر متابولیسمی است که حدود سه پوند وزن دارد اما به 20 درصد از کل اکسیژن مصرفی نیاز دارد. این نیاز متابولیکی با نیاز به دفع منظم زباله ها همراه است.

از آنجایی که خون حامل اکسیژن برای رساندن مواد مغذی حیاتی به بافت ها نفوذ می کند، پاتوژن ها، سلول های آسیب دیده و مواد زائد را جمع آوری می کند. این مایع سپس به عروق لنفاوی تخلیه می شود تا از طریق غدد لنفاوی فیلتر شود، غدد لنفاوی، که هر گونه مواد زائد ناخواسته را دفع می کنند.

دکتر Sait Albayram، استاد بخش نوررادیولوژی دانشگاه فلوریدا، که نویسنده اصلی مقاله است، می‌گوید: مدت‌ها تصور می‌شد که مغز فاقد عروق لنفاوی است.

این تفکر حدود یک دهه پیش شروع به تغییر کرد، زیرا اولین گزارش‌ها از آزمایش‌ها بر روی جوندگان به عروق لنفاوی اطراف مغز و در کنار رگ‌های خونی اشاره می‌کردند. اما شواهدی از عروق لنفاوی در مغز انسان قبل از این مطالعه کمیاب بود.

سیستم پاکسازی مواد زائد مغز

اوندر آلبایرام مغز در جمجمه را به سیبی تشبیه می کند که در داخل یک کوزه آویزان شده است. پوشش داخل “کوزه” یا جمجمه، لایه ای از غشاهای ظریف است که به عنوان مننژ شناخته می شود. مایعی به نام مایع مغزی نخاعی (CSF) مغز را احاطه کرده است. تفکر مرسوم این بود که مایع مملو از زباله از مغز در امتداد رگ‌های خونی به داخل CSF جریان می‌یابد، از جمجمه به بیرون منتقل می‌شود و سپس به داخل سیاهرگ‌ها تخلیه می‌شود. تحقیقات در دهه گذشته نشان داده است که این فرآیند پیچیده تر است و وجود عروق لنفاوی اختصاصی حذف کننده مواد زائد در مغز را پیشنهاد می کند.

با این حال، مشاهده این رگ ها در حال عمل در مغز انسان زنده محدودیت های فنی ایجاد کرده است. مهمترین آنها استفاده از گادولینیوم، یک فلز خاکی کمیاب سمی است که به عنوان ماده کنتراست در طول MRI استفاده می شود، تکنیکی که برای تجسم و تمایز ساختارهای مغز استفاده می شود.

در این مطالعه، محققین توانستند بر این محدودیت غلبه کنند و از MRI ​​برای تجسم عروق لنفاوی در مننژها بدون نیاز به ماده حاجب استفاده کنند. در عوض، تیم از تفاوت‌هایی در محتوای پروتئین خود مغز برای ایجاد یک گرادیان در مقابل استفاده کردند. ساختارهایی با محتوای پروتئین کم تیره و آنهایی که محتوای پروتئین بالایی دارند روشن به نظر می رسند، با وضوح کافی برای دیدن جزئیات پیچیده.

ادویه ارگول، MD، Ph.D، استاد گروه آسیب شناسی و آزمایشگاه گفت: “کشف شبکه های لنفاوی مننژ در پستانداران در دهه گذشته، فصل جدیدی را در درک ما از مدیریت ضایعات سلولی در مغز باز کرد.” پزشکی در MUSC، که نویسنده این مطالعه نبود.

او گفت: “این مطالعه جدید با حذف نیاز به تزریق مواد حاجب برای تجسم عروق لنفاوی، آن را یک قدم جلوتر می برد.” “این یک دستاورد بزرگ است که زمینه را برای رفتن عمیق تر به مغز و گسترش دانش ما در مورد سیستم لنفاوی مغز تقویت می کند.”

این رویکرد ساده و در عین حال نوآورانه، محققان را قادر می‌سازد تا تصاویر واضحی از عروق لنفاوی، با محتوای پروتئین بالای آن‌ها (حدود 50 برابر بیشتر از CSF) ثبت کنند، زیرا نواحی درون مغز را به غدد لنفاوی گردن متصل می‌کنند.

سپس تیم تحقیقاتی به مقایسه تفاوت مغزهای سالخورده با مغزهای جوانتر پرداختند و متوجه کاهش دفع زباله در مغزهای مسن تر شدند.

به گفته اوندر آلبایرام، با استفاده از این روش غیرتهاجمی MRI، محققان و پزشکان اکنون می توانند عملاً ببینند که رگ های لنفاوی یک مغز سالم چگونه به نظر می رسند و چگونگی تغییر آنها با افزایش سن را بررسی کنند. آنها همچنین می توانند نقش خود را در پیشرفت بیماری های عصبی، مانند آلزایمر و زوال عقل مربوطه تعیین کنند. این تکنیک همچنین می تواند برای مطالعه راه هایی برای افزایش برون ده لنفاوی مغز با افزایش سن و شاید ارائه بینشی در مورد بهبودی پس از TBI مورد استفاده قرار گیرد.

اوندر آلبایرام گفت: “دوباره مغز را در شیشه تصور کنید که توسط عروق لنفاوی ظریف احاطه شده است.” “در طول TBI چه اتفاقی می افتد؟ آیا رگ های لنفاوی آسیب دیده اند و چگونه بهبود می یابند؟ این تکنیک ما را قادر می سازد تا به این سوالات پاسخ دهیم.”