Ультразвук поможет регулировать транспорт веществ в мозге

Глимфатическая система — аналог периферической лимфатической системы, находящийся в мозге. Это периваскулярная система головного мозга, которая служит для удаления ненужных веществ (например, избыточных белков или токсичных продуктов метаболизма). Нарушения в ее функционировании отмечаются при многих повреждениях мозга, как травматических, так и вследствие нейродегенеративных заболеваний или инсульта. Стимуляция работы глимфатической системы способна улучшить состояние мозга при подобных заболеваниях, и для терапии в настоящее время разрабатывают различные подходы к активации глимфатического транспорта.

Авторы опубликованной в PNAS работы предложили способ механически «подстегивать» работу глимфатической системы при помощи ультразвука. Фокусированный ультразвук хорошо проникает в мозг и может быть с высокой (вплоть до миллиметрового разрешения) точностью нацелен на конкретные участки.

Для усиления эффективности УЗ воздействия можно использовать микроскопические пузырьки. Они применяются в клинике более тридцати лет в качестве контраста для ультразвуковых исследований сосудов. В кровоток вводят пузырьки газа размером с эритроцит, колебания их объема, вызванные действием ультразвука, влияют на стенки сосудов и усиливают их пульсацию, что может улучшать перенос веществ.

Чтобы проверить, насколько эффективным может оказаться такой подход для стимуляции глимфатической системы, авторы испытали сочетание фокусированного УЗ и микропузырьков на мозге мышей. Ранее они показали, что этот метод может улучшать доставку в мозг препаратов, вводимых интраназально. Этот же подход был использован ими в новой работе: мышам сначала инъецировали микропузырьки в кровоток, а затем интраназально вводили флуоресцентно-меченый альбумин. После этого таламус мышей подвергали ультразвуковому воздействию с одной стороны. Гистологический анализ мозга таких мышей показал, что фокусированный ультразвук в таких условиях действительно способствовал концентрированию флуоресцентной метки в тех участках, которые подвергались действию ультразвука. Аналогичным образом проверили, как фокусированный ультразвук в данном случае влияет на доставку препарата через большую заднюю цистерну (затылочную цистерну, cisterna magna). Вводимые через нее вещества как раз транспортируются по периваскулярным пространствам, в частности, по глимфатической системе. Оказалось, что фокусированный ультразвук в сочетании с микропузырьками усилил глимфатический транспорт и в этом случае.

Дальнейшее изучение различных участков периваскулярного пространства и отдельных типов сосудов, включая артериолы, венулы и капилляры, показало, что ультразвук повышает эффективность обоих типов доставки (интраназального и инъекционного) и помогает направить препарат в конкретный участок мозга. Авторы работы отмечают, что подход, основанный на сочетании фокусированного ультразвука и микропузырьков, позволит неинвазивно и без фармакологического воздействия влиять на глимфатический транспорт. Его направленная стимуляция способна «ускорить выведение отходов из мозга и потенциально препятствовать заболеваниям мозга, вызванными нарушениями в работе глимфатической системы». Среди дальнейших направлений авторы работы называют, в частности, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

Цитата по пресс-релизу

«Вскрытие» гематоэнцефалического барьера ультразвуком облегчает доставку цитостатика к опухоли