Ricerche

Immagine: Guo et al / Stevens INI

Ricercatori del Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI) della University of Southern California di Los Angeles hanno sviluppato una tecnica innovativa di scansione cerebrale che rivela come minuscoli vasi sanguigni nel cervello pulsano ad ogni battito cardiaco, i cui cambiamenti potrebbero contenere indizi sull'invecchiamento e su malattie come il morbo di Alzheimer (MA).

Lo studio, pubblicato su Nature Cardiovascular Research, introduce il primo metodo non invasivo per misurare la “pulsatilità volumetrica microvascolare” (l’espansione e la contrazione ritmica dei vasi più piccoli del cervello) negli esseri umani viventi. Con la risonanza magnetica (MRI) a campo ultra alto 7T, il team ha dimostrato che questi impulsi nei capillari aumentano con l’età, specialmente nella materia bianca profonda del cervello, una regione fondamentale per la comunicazione tra le reti cerebrali.

Con l’avanzare dell’età, questa sostanza bianca è particolarmente suscettibile alla riduzione dell’afflusso di sangue alle arterie distali, i vasi sanguigni che trasportano il sangue lontano dal cuore e nelle parti più lontane del corpo. L’aumento degli impulsi microvasali può disturbare i sistemi del cervello, accelerando possibilmente la perdita di memoria e il MA.

"La pulsazione arteriosa è come la pompa naturale del cervello, aiuta a spostare i liquidi e a eliminare i rifiuti", ha affermato Danny JJ Wang PhD, professore di neurologia e radiologia alla USA e autore senior dello studio. "Il nostro nuovo metodo ci consente di vedere, per la prima volta nelle persone, come i volumi di questi minuscoli vasi sanguigni cambiano con l'invecchiamento e i fattori di rischio vascolare. Ciò apre nuove strade per lo studio della salute del cervello, della demenza e delle malattie dei piccoli vasi".

I ricercatori sanno da decenni che la rigidità e la pulsatilità delle grandi arterie sono collegate a ictus, demenza e malattie dei piccoli vasi. Ma fino ad ora era quasi impossibile misurare queste pulsazioni nei vasi più piccoli del cervello senza metodi invasivi possibili solo negli studi sugli animali. L’innovazione del team dell’USC combina due approcci avanzati di risonanza magnetica – occupazione dello spazio vascolare (VASO, vascular space occupancy) ed etichettatura dello spin arterioso (ASL, arterial spin labeling) – per monitorare sottili cambiamenti di volume nei microvasi durante il ciclo cardiaco.

I ricercatori hanno confermato che gli anziani mostrano pulsazioni microvascolari accentuate nella sostanza bianca profonda rispetto agli adulti più giovani e che l’ipertensione amplifica ulteriormente questi cambiamenti. "Questi risultati forniscono un collegamento mancante tra ciò che vediamo nelle scansioni dei grandi vasi e il danno microvascolare che osserviamo nell'invecchiamento e nel MA", ha detto il primo autore Fanhua Guo PhD, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Wang.

Un'eccessiva pulsatilità vascolare può compromettere la funzione del 'sistema glinfatico' del cervello, una rete scoperta da pochi anni che elimina i prodotti di scarto come le proteine amiloide-​​beta che si accumulano nel MA. Nel corso del tempo, la circolazione dei fluidi interrotta potrebbe accelerare il declino cognitivo. "Essere in grado di misurare questi minuscoli impulsi vascolari in vivo è un passo avanti fondamentale", ha affermato Arthur W. Toga PhD, direttore dello Stevens INI. “Questa tecnologia non solo migliora la nostra comprensione dell’invecchiamento cerebrale, ma è anche promettente per la diagnosi precoce e il monitoraggio dei disturbi neurodegenerativi”.

I ricercatori stanno esplorando come adattare il metodo per un uso clinico più ampio, anche sugli scanner MRI 3T più diffusi. Studi futuri valuteranno se la pulsatilità volumetrica microvascolare predice i risultati cognitivi e se può fungere da biomarcatore per l'intervento precoce nel MA e nelle condizioni correlate. “Questo è solo l’inizio”, ha detto Wang. “Il nostro obiettivo è portare questo dai laboratori di ricerca alla pratica clinica, dove potrebbe guidare le strategie di diagnosi, prevenzione e trattamento per milioni di persone a rischio di demenza”.