Forscher am Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute ( Stevens INI ) an der Keck School of Medicine der USC haben eine bahnbrechende Technik zur Bildgebung des Gehirns entwickelt, die zeigt, wie winzige Blutgefäße im Gehirn bei jedem Herzschlag pulsieren – Veränderungen, die Hinweise auf das Altern und Krankheiten wie Alzheimer enthalten könnten.
Die in Nature Cardiovascular Research veröffentlichte Studie stellt die erste nichtinvasive Methode zur Messung der „mikrovaskulären volumetrischen Pulsatilität“ – der rhythmischen Ausdehnung und Kontraktion der kleinsten Gefäße des Gehirns – bei lebenden Menschen vor. Mittels Ultrahochfeld-7T-Magnetresonanztomographie (MRT) zeigte das Team, dass diese Mikrogefäßpulse mit zunehmendem Alter zunehmen, insbesondere in der tiefen weißen Substanz des Gehirns, einer Region, die entscheidend für die Kommunikation zwischen den Gehirnnetzwerken ist. Mit zunehmendem Alter ist diese weiße Substanz besonders anfällig für eine verminderte Blutversorgung der distalen Arterien, der Blutgefäße, die das Blut vom Herzen weg und in die entferntesten Körperteile transportieren. Zunehmende Mikrogefäßpulse können Systeme im Gehirn stören und so möglicherweise Gedächtnisverlust und Alzheimer beschleunigen.
„Der arterielle Puls ist wie die natürliche Pumpe des Gehirns, die hilft, Flüssigkeiten zu bewegen und Abfallprodukte zu beseitigen“, sagte Danny JJ Wang, PhD , Professor für Neurologie und Radiologie an der Keck School of Medicine und leitender Autor der Studie. „Unsere neue Methode ermöglicht es uns zum ersten Mal, beim Menschen zu sehen, wie sich das Volumen dieser winzigen Blutgefäße mit dem Alter und vaskulären Risikofaktoren verändert. Dies eröffnet neue Wege für die Erforschung der Gehirngesundheit, Demenz und Mikroangiopathie.“
Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass die Steifheit und Pulsatilität großer Arterien mit Schlaganfall, Demenz und Erkrankungen der kleinen Gefäße in Zusammenhang stehen. Bislang war es jedoch nahezu unmöglich, diese Pulsationen in den kleinsten Gefäßen des Gehirns ohne invasive Methoden zu messen, die ausschließlich in Tierstudien eingesetzt wurden.
Die Innovation des USC-Teams kombiniert zwei fortschrittliche MRT-Ansätze – die vaskuläre Raumbelegung (VASO) und die arterielle Spinmarkierung (ASL) –, um subtile Volumenänderungen in Mikrogefäßen über den Herzzyklus hinweg zu verfolgen. Die Forscher bestätigten, dass ältere Erwachsene im Vergleich zu jüngeren Erwachsenen erhöhte mikrovaskuläre Pulsationen in der tiefen weißen Substanz aufweisen und dass Bluthochdruck diese Veränderungen zusätzlich verstärkt. „Diese Ergebnisse liefern ein fehlendes Bindeglied zwischen dem, was wir in der Bildgebung großer Gefäße sehen, und den mikrovaskulären Schäden, die wir im Alter und bei Alzheimer beobachten“, sagte Hauptautorin Dr. Fanhua Guo, Postdoktorandin in Wangs Labor.
Übermäßige Gefäßpulsatilität kann die Funktion des „glymphatischen Systems“ im Gehirn beeinträchtigen, einem neu entdeckten Netzwerk, das Abfallprodukte wie Beta-Amyloid – Proteine, die sich bei der Alzheimer-Krankheit ansammeln – beseitigt. Mit der Zeit kann eine gestörte Flüssigkeitszirkulation den kognitiven Abbau beschleunigen.
