İnsan beynindeki demir dengesini tespit etmek için yenilikçi manyetik rezonans görüntüleme

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Doğa İletişimiAraştırmacılar, canlı beyindeki demir dengesine (gevşeme aralığı veya r1-r2 gevşemesi) duyarlı bir manyetik rezonans görüntüleme (MRI) yöntemini gösterdi.

arka plan

Demir homeostazisi beyin fonksiyonu için kritik öneme sahiptir ve yaşlanma, nörodejeneratif bozukluklar ve kanserde tehlikeye girer. Canlı beyin dokusundaki demir homeostazisi, hastalıkların teşhisi, izlenmesi ve tedavisi ile hastalık nedenlerinin anlaşılmasının iyileştirilmesi için faydalıdır. Manyetik özellikleri nedeniyle MRI, beyin dokusundaki demir konsantrasyonunu değerlendirmek için kullanışlı, invaziv olmayan bir yöntemdir. Beyindeki demir dengesini anlamak, hastalıkların doğru tespiti ve tedavisi için çok önemlidir.

Çalışma hakkında

Bu çalışmada araştırmacılar demirin gevşemesi için MR tabanlı bir yöntem önerdiler Canlı İnsan beynindeki demir homeostazisine duyarlıdır.

Çalışma, canlı beyindeki moleküler demir habitatlarını invaziv olmayan bir şekilde analiz etmek için manyetik rezonans görüntülemenin özelliklerini kullandı. Araştırmacılar, r1-r2 gevşemesi olarak adlandırılan doğrusal karşılıklı bağımlılık için biyofiziksel bir çerçeve oluşturmak amacıyla, demirin MRI gevşeme oranları üzerindeki benzersiz gevşeme özelliğini (R1 ve R2) kullandılar. Araştırmacılar, demirin farklı ortamlardaki gevşemesini değerlendirmek için aşağıdan yukarıya yaklaşımını kullandılar. laboratuvarda ortamlarda insan beynindeki gevşemeyi değerlendirmek için yukarıdan aşağıya bir yaklaşım izledi. Canlı Demir moleküllerinin ve bunların gen ekspresyonlarının ölçümüne hazırlanmış ve bağlantılı ex vivo.

Araştırmacılar sağlıklı bireylerde gevşemenin biyolojik temellerini incelediler ve bunu diğer MRI kontrastlarıyla karşılaştırdılar. Araştırmacılar, menenjiyom hastalarında hastalıklı ve hastalıklı olmayan dokular arasındaki gevşeme değişimini incelediler ve MR bulgularını, menenjiyomlu hastalarda tümördeki demir dengesi hesaplamalarıyla karşılaştırdılar. ex vivo çevre. R1 ve R2’nin miyelin içeriğine duyarlılığı araştırıldı ve farklı beyin dokusu bileşenlerinin gevşeme değerlendirmesine katkılarını hesaba katmak için sayısal simülasyonlar yapıldı.

Araştırmacılar normal ve yaşlı beyinlerde gevşeme yaklaşımının demir dengesine duyarlılığını araştırdılar. Genç ve yaşlı insanlarda farklı beyin bölgelerindeki demir, ferritin ve transferrin içeriğini karakterize eden daha önce yayınlanmış ölüm sonrası doku verilerini derlediler ve bu ölüm sonrası veri setini kullanarak demiri harekete geçirme yeteneğini değerlendirdiler.

Araştırmacılar, gevşeme yaklaşımı yoluyla elde edilen tümör özelliklerinin, R1 ve R2’de yer alan bilgilerden nasıl farklı olduğunu araştırdı. GSEA, her bir MRI değeriyle önemli ölçüde ilişkili olan moleküler aktiviteleri tanımlamak için kullanıldı. Son olarak araştırmacılar, in vivo MRI sonuçlarını karşılaştırarak gevşeme yönteminin protein seviyesindeki demir homeostazisine duyarlılığını doğruladılar. ex vivo Aynı dokudaki demir dengesinin hesaplanması.

sonuçlar

İçinde laboratuvarda Çevrede, MRI yöntemi demir, taşıyıcı ve ferritin iyonlarının benzersiz paramanyetik özelliklerini incelemek için kullanılmıştır. Bu teknik insan beyninde doğrulandı Canlı Tersi ex vivo Demir kompleksinin ve gen ifadesinin ölçümü. Gevşetme yöntemi, tümörlerde demir homeostazisini gösterdi ve tümör dokusunu normal dokudan ayırdı. Beyindeki farklı demir ortamlarının tanımlanmasına yardımcı olmak için in vivo demir gevşeme verilerinin bir gevşeme modeli tanıtılmıştır.

Demir gevşekliği olarak adlandırılan bu artış hızında, farklı demir bileşiklerinin konsantrasyonu arttığında hem R1 hem de R2 yükselir ve demir ortamına bağlı olarak değişir. Demirli ortamları ayıran ve ister daha büyük ister daha düşük miktarlardaki numuneler üzerinde hesaplansın tutarlı olan demir gevşemesi, eldeki sorunu açıklığa kavuşturabilir.

Gevşeme, R1:R2 demir gevşeme oranının iyi bir MRI tahminiydi. Demire bağlı transferrin ile karşılaştırıldığında apo-transferrin, gevşemeyi indükleyen manyetik özelliklere sahip olan r1-r2 gevşemesinin önemli ölçüde azaldığını gösterdi. Çalışmanın sonuçları, demirin MR gevşemesini değerlendirmek için gevşeme yönteminin kullanılabileceğini gösterdi. Canlı Farklı moleküler demir ortamlarının diferansiyel paramanyetik özelliklerini ortaya çıkarmak.

Sonuçlar aynı zamanda R1 ve R2’nin gevşemesinin lipit içeriği ve bileşimine R1 ve R2’ye göre daha az duyarlı olduğunu da ortaya çıkardı. İn vivo olarak incelenen insan beyninde r1 ve r2’nin gevşemesi, MR’da R1 ve R2 arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark gösterdi. R1 ve R2 değerleri, gri madde ve beyaz madde bölgeleri arasında önemli bir ayrışma gösterdi, ancak beyin boyunca gevşeme yöntemiyle gözlemlenen varyasyon, benzersiz bir uzaysal model gösterdi ve geleneksel beyaz madde ve gri madde dışındaki beyin bölgeleri arasındaki farklılıkları vurguladı. Çatallı.

R1-R2 gevşemesi, beyinde ve yaşlanmada demiri harekete geçirme yeteneği ile bağlantılıdır. R2’nin demir seviyeleriyle önemli ölçüde ilişkili olduğunu gösteriyor… Canlı Otopsi sonrası veri setleri üzerinde anlaşmaya varıldı. Demir mobilizasyon kapasitesi, beyin bölgeleri ve yaş grupları genelinde R1 ve R2 gevşemesi ile anlamlı düzeyde ilişkiliydi, ancak R2 veya R1 ile ilişkili değildi. Gevşetme yaklaşımı, gadolinyum (Gd) içermeyen kontrastın Gd bazlı kontrastınkine eşdeğer büyüklükte etkisiyle tümör ve patolojik olmayan doku arasındaki farklılaşmayı iyileştirdi. Sonuçlar, gevşeme yaklaşımının gen ekspresyonu düzeyinde demir homeostazisine duyarlılığını destekledi.

R1-r2 gevşemesinin en zengin iki yolu “immünoglobulin kompleksi” ve “plazmadan hem temizlenmesi” idi. Gevşeme, tümör dokuları arasındaki demir homeostazisindeki farklılıkları gösterdi; gevşeme, transferrin/ferritin oranı yüksek olan tümörler için, transferrin/ferritin oranı düşük olan tümörlere göre önemli ölçüde daha fazlaydı. İn vivo olarak değerlendirilen gevşeme, demir homeostazisinde daha önce gözlemlenen patolojik bozuklukları ortaya çıkardı ex vivoGen ekspresyonu ve proteomik araştırmalarına göre.

Çözüm

Genel olarak çalışma sonuçları, bu yöntemin, canlı insan beynindeki demir dengesinin invaziv olmayan araştırmalarına ve teşhisine olanak sağlayabileceğini gösterdi.