Sunde blodkar er ikke kun vigtige for hjertesundheden.
Vaskulær trivsel er afgørende for hjernens sundhed og potentielt for at bekæmpe aldersrelateret kognitiv tilbagegang og neurodegenerative sygdomme som Alzheimers sygdom, ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere fra Penn State.
Resultaterne peger på en tidligere underbelyst, men potentielt afgørende rolle, som hjernens vaskulære netværk – eller energiinfrastruktur – spiller i udbruddet af neurodegenerative sygdomme.
De offentliggjorde deres arbejde i Nature Communications.
Ved hjælp af avancerede billeddannelsesteknikker skabte teamet kort over musenes hjerner, der illustrerer, hvordan vaskulære celler og strukturer som f.eks. blodkar ændrer sig med alderen, og identificerede områder, der er tilbøjelige til at blive forringet.
Når blodkarrene forringes, fratages nervecellerne i hjernen, de såkaldte neuroner, energi, så de ikke længere fungerer ordentligt eller dør.
Det kan føre til en tilstand, der kaldes vaskulær demens, som er den næsthyppigste årsag til kognitiv svækkelse hos ældre voksne, og symptomer som søvnforstyrrelser.

Detaljeret kort over det vaskulære netværk i hjernen hjælper med at identificere de områder, der selektivt degenererer i alderdommen

“Ved noget som Alzheimers sygdom er der allerede sket celledød på det tidspunkt, hvor man kan se vaskulære forandringer og betydelig skrumpning af hjernen på MR.
Vi er nødt til at forstå, hvordan disse celler og strukturer ændrer sig, før der sker en større katastrofe,” siger Yongsoo Kim, lektor i neuro- og adfærdsvidenskab ved Penn State College of Medicine og hovedforfatter til undersøgelsen.
Undersøgelsen giver tidlige tegn på neurodegenerative lidelser, som kan føre til tidligere diagnosticering og ledetråde til, hvordan man kan bremse aldringsprocessen og de kognitive forandringer.
Ifølge Kim er aldring en af de vigtigste faktorer, der er involveret i neurodegenerative lidelser.
Forskerne ved dog ikke præcis, hvordan normal aldring ændrer hjernen og især hjernens vaskulatur. Efterhånden som befolkningen ældes, er det afgørende at forstå disse ændringer, især i netværket af blodkar.
Blodkarrene, især mikrokarrene, regulerer tilførslen af ilt og energi samt fjernelsen af affaldsstoffer til og fra neuronerne.
På trods af deres betydning, siger Kim, fokuserer det meste af forskningen på, hvordan neuronernes struktur og funktion degenererer over tid, snarere end på blodkarrene.
Når forskere ser på hjernens vaskulatur, studerer de primært større blodkar eller fokuserer på et enkelt, let tilgængeligt område af hjernen, den somatosensoriske cortex.
Endnu vigtigere er det, at typiske billeddannelsesteknikker som MR ikke har høj nok opløsning til at se, hvad der sker i de små blodkar, som ifølge eksperter udgør 80 til 85 % af hjernens vaskulære system.
Kim og hans forskerteam skabte et detaljeret kort over det vaskulære netværk i hele musehjernen ved hjælp af to 3D-kortlægningsteknikker med høj opløsning: seriel to-foton-tomografi – en teknik, der producerer en række stablede 2D-billeder – og lysark-fluorescensmikroskopi, som afbilder intakte 3D-prøver for at visualisere hele hjernen i enkeltcelleopløsning.
Forskerne undersøgte hjernerne hos unge og gamle mus for at kortlægge ændringerne i hjernens vaskulatur under den normale aldringsproces.
Fordi de udfører kortlægning i høj opløsning med tilstrækkelig opløsning, kan forskerne rekonstruere hele den vaskulære struktur og scanne hele hjernen for at identificere de områder, der selektivt degenererer med alderen.
Eksperterne fandt ud af, at det område, som de fleste mennesker undersøger, viser mindst forandring, mens der sker dybe ændringer i områder dybt inde i hjernen.
Billederne viste, at ændringerne i det vaskulære netværk ikke er lige udtalte overalt i hjernen.
De var snarere koncentreret i den basale forhjerne, de dybe kortikale lag og det hippocampale netværk, hvilket tyder på, at disse områder er mere modtagelige for vaskulær degeneration.
Disse områder spiller blandt andet en rolle i opmærksomhed, søvn, hukommelsesbearbejdning og -lagring.

Håb for fremtidige behandlinger af neurodegenerative lidelser

Når hjernen ældes, falder karrenes længde og forgreningstæthed med ca. 10 %, hvilket tyder på, at blodfordelingsnetværket er mere sparsomt.
Desuden er arterierne i ældre hjerner mere buede sammenlignet med dem i yngre hjerner, hvilket kan hæmme blodgennemstrømningen, især i områder længere væk fra hovedarterierne, som f.eks. de dybe kortikale lag.
Holdet kiggede også på funktionelle ændringer i blodkarrene og fandt ud af, at systemet reagerer langsommere i ældre hjerner.
Det betyder, at det ikke kan forsyne neuronerne med energi så hurtigt og nemt, som cellerne har brug for det.
Der er også et tab af pericytter, en celletype, som regulerer blodtilførslen og blodkarrenes permeabilitet.
Som følge heraf bliver blodkarrene “utætte”, hvilket kompromitterer blod-hjerne-barrieren.
Denne undersøgelse bygger på gruppens tidligere forskning, hvor de kortlagde vaskulaturen i en ung musehjerne.
Dernæst vil de undersøge, hvordan de ændringer i hjernen, der er forårsaget af Alzheimers sygdom, påvirker karrenes sundhed og neuronernes funktion.
I sidste ende håber de, at deres arbejde vil føre til behandlinger af neurodegenerative lidelser.