Австрийские исследователи придумали способ, который позволит проанализировать активность мозга напрямую с помощью оценки метаболизма глюкозы, но при этом без применения каких бы то ни было инвазивных техник. Глюкозу метят дейтерием – «тяжелым» вариантом водорода – и регистрируют с помощью методики, называющейся МР-спектроскопией. Сначала метод опробовали на сканере с напряженностью магнитного поля 7 Тесла, а затем оценили его применимость на гораздо более широко распространенном сканере 3 Тесла.
Иногда возникает необходимость оценить обмен веществ как в головном мозге, так и в других, особенно патологических тканях организма (например, опухолях). Нарушения обмена веществ бывают при болезни Альцгеймера, депрессии и прочих проблемах, диагностика которых нуждается в применении дополнительных техник, желательно неинвазивных.
Золотым стандартом в этом виде диагностики считается позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), при которой в организм вводится радиофармпрепарат, содержащий радиоактивные элементы-метки. Однако эта методика очень дорогая, довольно редкая, требует внутривенного вмешательства, и ее нельзя назвать абсолютно безопасной.
Исследователи из Венского медицинского центра MedUni нашли способ заменить эту минимально, но тем не менее инвазивную процедуру картирования глюкозы для оценки метаболизма на полностью неинвазивную. Для этого они придумали помечать глюкозу не радиоактивной меткой, а «тяжелой» версией водорода – дейтерием. Поскольку он имеет МР сигнал, отличный от сигнала, который дает обычный водород, вещество его содержащее (глюкозы) можно зафиксировать в ходе магнитно-резонансной спектроскопии. Это метод визуализации, при котором в отдельно выбранном месте головного мозга (как правило, патологическом очаге) оцениваются определенные вещества-метаболиты. По изменению их состава по сравнению с неповрежденной частью мозга можно судить о жизнеспособности клеток, целостности их мембраны или количестве погибших нейронов.
Авторы отмечают, что основное преимущество этой методики заключается в том, что ее можно использовать на любых МРТ-устройствах без каких-либо трудностей. Дополнительные аппаратные компоненты или программное обеспечение не требуются – МР-спектроскопия включена в список тех МР-последовательностей, которые есть в МРТ по умолчанию.
Для начала метод проверили на высокопроизводительном МРТ-сканере с напряженностью магнитного поля 7 Тесла. В Австрии это единственный настолько «мощный» аппарат, а в России пока таких устройств нет. Поэтому, естественно, следующий шаг группа ученых сделала в сторону проверки работоспособности метода на стандартных и гораздо более распространенных аппаратах 3 Тесла.
Авторы пишут, что МР-спектроскопия с дейтериевой глюкозой может иметь высокую клиническую значимость. Но достигнутые результаты требуется проверить в дальнейших исследованиях, прежде чем новый менее инвазивный метод диагностики будет введен в клинику.
Текст: Анна Хоружая
1H magnetic resonance spectroscopic imaging of deuterated glucose and of neurotransmitter metabolism at 7 T in the human brain by Petr Bednarik et al in Nature Biomedical Engineering (2023).
DOI: 10.1038/s41551-023-01035-z
Noninvasive 3-Dimensional 1H-Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging of Human Brain Glucose and Neurotransmitter Metabolism Using Deuterium Labeling at 3T by Fabian Niess et al in Investigative Radiology (2023).
DOI: 10.1097/RLI.0000000000000953