ارتباط تجمع آهن در مغز با بیماری آلزایمر
تحقیقات قبلی میزان غیر طبیعی آهن در مغز را با بیماری آلزایمر مرتبط کرده است. رسوب آهن با آمیلوئید بتا، پروتئینی که در مغز افراد مبتلا به آلزایمر وجود دارد، در ارتباط است که پلاک‌هایی بین نورون‌ها تجمع می‌یابد و عملکرد سلول را مختل می‌کند. همچنین یک ارتباط بین آهن و neurofibrillary tangles، تجمع غیر طبیعی پروتئینی به نام تائو وجود دارد که درون سلول‌های عصبی اتفاق می‌افتد. این اختلال در سیستم حمل و نقل نورون به ارتباط بین نورون‌ها آسیب می‌رساند و این ارتباطات را مسدود می‌کند.
مشخص است که ساختارهای خاکستری عمیق در بیماران مبتلا به آلزایمر حاوی غلظت آهن بیشتری در مغز هستند. اطلاعات کمتری در مورد نئوکورتکس، که با زبان، اندیشه آگاهانه و سایر کارکردهای مهم درگیر است، شناخته شده است. نئوکورتکس برای ارزیابی توسط MRI چالش برانگیز است، زیرا آناتومی این ناحیه باعث می شود MRI مستعد تحریف، مشکل در سیگنال و نویز شود.
بهترین راه حل برای به حداقل رساندن این مشکلات، استفاده از اسکن‌های با وضوح بسیار بالا است.
با این وجود، در شرایط بالینی، زمان اسکن یک عامل محدود کننده است، و باید یک راه حل برای آن یافت.
برای مطالعه جدید، دکتر اشمیت و همکارانش رویکردی را با استفاده از اسکنر MRI 3T ایجاد کردند که اجازه می‌داد تا بهترین راه حل بین وضوح و زمان اسکن، به همراه پردازش پس از عمل، برای تأثیرگذاری بر تغییرات ایجاد شده، ایجاد شود.
آنها در ۱۰۰ فرد مبتلا به آلزایمر و ۱۰۰ کنترل سالم از سیستم MRI برای بررسی سطح پایه آهن مغز استفاده کردند. از ۱۰۰ شرکت کننده مبتلا به آلزایمر، ۵۶ نفر آزمایش عصبی روانشناختی و MRI مغزی را با میانگین پیگیری ۱۷ ماه انجام دادند.
این تکنیک محققان را قادر به ایجاد نقشه ای از آهن موجود در مغز می‌سازد که تعیین سطح آهن در قسمت‌هایی از مغز مانند لوب‌های تمپورال، یا نواحی مغز در لوب‌های پس سری در پشت سر، فراهم می‌آورد.
ما نشانه‌هایی از رسوب بیشتر آهن را در ماده خاکستری عمیق و کل نئوکورتکس، و به صورت منطقه‌ای در لوب‌های تمپورال و پس سری، در بیماران مبتلا به آلزایمر در مقایسه با افراد سالم مشاهده کردیم.
تجمع آهن مغز مستقل از کاهش حجم مغز در زوال عقل همراه بود. تغییرات سطح آهن به مرور زمان در لوب‌های تمپورال با کاهش شناختی افراد مبتلا به آلزایمر ارتباط دارد.
دکتر Schmidt اظهار داشت: این نتایج با توجه به اینکه غلظت بالای آهن باعث افزایش رسوب آمیلوئید بتا و سمیت عصبی در بیماری آلزایمر می‌شود، قابل توجه است.
نتایج حاکی از نقش احتمالی در درمان بیماری آلزایمر توسط داروهای کاهش دهنده بار آهن در مغز است. این نوع داروها می‌توانند آهن اضافی بدن را از بین ببرند.
مطالعه ما از فرضیه هموستاز آهن مختل شده در بیماری آلزایمر پشتیبانی می‌کند و نشان می‌دهد که استفاده از کلسترول‌های آهن در آزمایشات بالینی می‌تواند یک هدف درمانی امیدوار کننده باشد. نقشه برداری مبتنی بر MRI می‌تواند به عنوان یک نشانگر پیش بینی کننده بیماری آلزایمر و ابزاری برای نظارت بر پاسخ درمانی استفاده شود.
Researchers using MRI have found that iron accumulation in the outer layer of the brain is associated with cognitive deterioration in people with Alzheimer’s disease, according to a study published in the journalRadiology.
Alzheimer’s disease is a progressive type of dementia that impairs and eventually destroys memory and other brain functions. There is no cure, although some treatments are thought to slow the progression.
Previous research has linked abnormally high levels of iron in the brain with Alzheimer’s disease. Iron deposition correlates with amyloid beta, a protein that clumps together in the brains of people with Alzheimer’s disease to form plaques that collect between neurons and disrupt cell function. Associations have also been found between iron and neurofibrillary tangles, abnormal accumulations of a protein called tau that collect inside neurons. These tangles block the neuron’s transport system, which harms the communication between neurons.
It is known that deep gray matter structures of patients with Alzheimer’s disease contain higher brain iron concentrations. Less is known about the neocortex, the deeply grooved outer layer of the brain that is involved with language, conscious thought and other important functions. The neocortex is challenging to assess by MRI, as the anatomy of the area makes MRI prone to distortions, signal decays and artifacts.
“The best solution to minimize these artifacts would be using ultra-high-resolution scans,” said study coauthor Reinhold Schmidt, M.D., professor of neurology and chairman of the Department of Neurology at the Medical University of Graz in Graz, Austria. “However, in the clinical setting, scan time is a limiting factor, and a compromise has to be found.”
For the new study, Dr. Schmidt and colleagues developed an approach using a 3T MRI scanner that allowed the best tradeoff between resolution and scan time, along with postprocessing to correct the influence of the distortions.
They used the MRI system to investigate baseline levels of brain iron in 100 individuals with Alzheimer’s disease and 100 healthy controls. Of the 100 participants with Alzheimer’s disease, 56 had subsequent neuropsychological testing and brain MRI at a mean follow-up of 17 months.
The technique enabled the researchers to create a map of brain iron, determining iron levels in parts of the brain like the temporal lobes, or the areas of the brain lying underneath the temples, and the occipital lobes in the back of the head.
We found indications of higher iron deposition in the deep gray matter and total neocortex, and regionally in temporal and occipital lobes, in Alzheimer’s disease patients compared with age-matched healthy individuals,” Dr. Schmidt said.
The brain iron accumulation was associated with cognitive deterioration independently of brain volume loss. Changes in iron levels over time in the temporal lobes correlated with cognitive decline in individuals with Alzheimer’s disease.
“These results are all in keeping with the view that high concentrations of iron significantly promote amyloid beta deposition and neurotoxicity in Alzheimer’s disease,” Dr. Schmidt said.
The results point to a potential role in Alzheimer’s disease treatment for drugs that reduce the iron burden in the brain. These drugs, known as chelators, can remove excess iron from the body.
“Our study provides support for the hypothesis of impaired iron homeostasis in Alzheimer’s disease and indicates that the use of iron chelators in clinical trials might be a promising treatment target,” Dr. Schmidt said. “MRI-based iron mapping could be used as a biomarker for Alzheimer’s disease prediction and as a tool to monitor treatment response in therapeutic studies.”
