Ультразвук может повысить выживаемость после инсульта, очищая мозг от мусора

Согласно исследованию на мышах, пульсация ультразвуковых волн через мозг может улучшить выживаемость после инсульта, помогая очистить воспаленные мертвые клетки крови. Подход, который усиливает эффект лимфатического дренажа, может также помочь в лечении болезни Альцгеймера. Ожидается, что в следующем году начнутся испытания на людях с этим заболеванием.

Геморрагические инсульты, которые составляют около 15 процентов всех инсультоввозникают, когда кровеносный сосуд в мозгу разрывается, вызывая кровотечение, которое нарушает снабжение мозга кислородом и повреждает его клетки, что часто приводит к проблемам с движением и когнитивными способностями.

Лечение часто включает в себя запечатывание поврежденного сосуда небольшим металлическим зажимом, а затем удаление мертвых эритроцитов (например, через катетер), которые в противном случае усилили бы воспаление и вызвали бы дальнейшее повреждение тканей. Но это очень инвазивный метод, который сам по себе может привести к повреждению мозга и инфекциям, говорит он. Рааг Айран в Стэнфордском университете в Калифорнии.

Айран задумался о потенциале ультразвука, подаваемого импульсами вне головы, после того, как случайно оставил такое устройство включенным на слишком долгое время, используя его для активации лекарств в мозге мышей. «То, что я увидел, было то, что пятна наркотика, которые я вводил в мозг, были как бы размазаны, как будто они переносились дальше по мозгу в [cerebrospinal] жидкость, которая обычно очищает мозг от мусора», — говорит он. «Поэтому я подумал: «Можем ли мы действительно использовать ультразвук, чтобы вытеснить мусор из мозга?»

Чтобы исследовать это, его команда собрала кровь из хвостов мышей и ввела ее им в мозг, имитируя геморрагический инсульт. В течение следующих трех дней исследователи пропускали ультразвуковые волны через черепа половины мышей в течение 10 минут ежедневно. Остальные животные лечения не получали.

Затем все мыши прошли трехминутный тест, в ходе которого их поместили в резервуар с четырьмя углами, что позволяло им поворачивать налево или направо. Здоровые мыши, у которых нет проблем с движением или когнитивными способностями, обычно поворачиваются в разные стороны в 50 % случаев.

Исследователи обнаружили, что мыши в группе ультразвука поворачивались налево в 39 процентах случаев по сравнению с 27 процентами времени в контрольной группе. Они также обнаружили, что бывшие мыши могли сильнее цепляться за металлический стержень, чем контрольные мыши. Это говорит о том, что у обработанных животных было меньше мозг повреждения, что команда позже подтвердила, проанализировав срезы их мозга после эвтаназии.

Через неделю после того, как им в мозг ввели кровь, около половины мышей в контрольной группе умерли по сравнению с пятой частью мышей в группе ультразвука. «Мы увеличили выживаемость примерно на 30 [percentage points] всего за три 10-минутных сеанса УЗИ», — говорит Айран.

Дальнейший анализ показал, что ультразвуковые импульсы активировали чувствительные к давлению белки на микроглии животных, иммунных клетках головного мозга, делая их менее воспалительными и повышая их способность поглощать и очищать мертвые эритроциты. Импульсы также увеличили поток спинномозговой жидкости через мозг, улучшая выведение мертвых клеток из лимфатических узлов шеи. Являясь частью лимфатической системы, они помогают избавляться от метаболических отходов мозга.

Хотя необходимы дальнейшие исследования, этот подход может лечить и другие заболевания мозга. «Если ультразвук может способствовать удалению эритроцитов, которые довольно велики, из мозга, он должен быть в состоянии очищать и токсичные белки, которые гораздо меньше по размеру, например [misfolded] тау, которые способствуют развитию таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера», — говорит Айран.

«Это действительно впечатляющее исследование с огромным потенциалом для будущего перевода, поскольку оно неинвазивно», — говорит Кэтлин Кэрон в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. По ее словам, лимфатические системы мышей и людей очень похожи, поэтому этот подход вполне может работать и на людях.

Ультразвуковое воздействие считается безопаснымпоэтому Айран уверен, что лечение не будет иметь каких-либо неожиданных побочных эффектов, хотя для подтверждения этого необходимы исследования.

Исследователи надеются в конечном итоге опробовать этот подход на людях, перенесших геморрагический инсульт, однако это требует срочного лечения. Поэтому они планируют собрать больше данных о его безопасности и эффективности у людей с болезнь Альцгеймера«Это прогрессирующее заболевание, испытание которого должно начаться в следующем году», — говорит Айран.