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老化と血液脳関門:重要な知見

老化は血液脳関門に影響を与え、脳の健康や認知の低下に関わってくるんだ。

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目次

血液脳関門(BBB)は、体の中で脳と血液を分ける特別なバリアだよ。小さな細胞や構造からできていて、何が脳に入れるかをコントロールしてる。このバリアは重要な栄養素が通るのを許しつつ、有害な物質、例えば毒素やバイ菌をブロックするんだ。でも、年を取るにつれて、BBBの状態が悪くなるって研究があって、それが脳の問題やいろんな病気の原因になっちゃうんだ。

加齢が血液脳関門に与える影響

研究によると、動物でも人間でも年を取るにつれてBBBの機能が減少することがわかってる。もしBBBがうまく働かないと、脳細胞がダメージを受けたり、アルツハイマー病や多発性硬化症、脳卒中といったいくつかの脳の障害と関連してくるんだ。加齢によるBBBの変化は、炎症や脳への血流不足があればさらに悪化する可能性がある。

興味深いことに、男性と女性ではこれらの変化の体験が違うみたい。研究では、特に女性ホルモンがBBBを守るのを助けている可能性があるって言われてる。例えば、卵巣を取ったラットの研究では、女性ホルモンがないとBBBがより浸透しやすくなったけど、ホルモン補充で改善できるって。

血液脳関門の機能を測る

これまで、人間のBBBの機能を測るには腰椎穿刺のような方法が使われてたけど、ちょっと不快で限界があったんだ。最近、非侵襲的なMRI技術である拡散準連続動脈スピンラベリング(DP-pCASL)が開発されたよ。この技術では、水がBBBを通過する様子を測定できて、バリアがどれだけ機能しているかを示すことができるんだ。

この方法を使って、科学者たちは水の動き(Kw)が、古い方法よりもBBBの健康状態を理解するのに役立つことを発見した。kwの変化は、BBBの機能や脳の他の機能、例えば脳の老廃物の除去がどれだけうまくいっているかに関係してるんだ。

最近の研究からの発見

最近の研究では、この新しい方法をいくつかの脳の病気に適用して、血液水の交換(kw)の変化が睡眠時無呼吸症候群や統合失調症、アルツハイマー病の人にしばしば見られることがわかった。これらの研究は、BBBの水交換に問題があることが、脳が老廃物をどれだけうまく除去できるかに関連している可能性を示唆しているんだ。

人が年を取るにつれて、kwは減少する傾向があって、これがBBBが効果的でなくなることを示してる。この減少は、脳の老廃物除去システムの効果が落ちてくることに結びつくかもしれないから、高齢者は認知能力の低下に対してより弱いかもしれないね。

年齢と性別がBBB機能に与える役割

最近の研究では、kwが年齢とともにどう変化するか、男性と女性の間に違いがあるかを調べてみたよ。8歳から92歳までの186人の認知的に健康な参加者を調べた結果、kwは62歳までは安定してたけど、それ以降は急激に減少し始めたんだ。

面白いことに、多くの脳の領域で、男性は女性よりもkwの減少が顕著だった。特に実行機能や記憶に重要な領域では、男性の方が早く減少してることがわかって、年齢関連の認知の問題に対してリスクが高いかもしれないね。

脳血流の変化

この研究では、脳への血流が年齢とともにどう変化するかも見てみた。脳血流CBF)は年齢と共に減少する傾向があって、血液が脳組織に到達するまでの時間(動脈通過時間、ATT)は増加することがわかった。男性は一般的に女性よりもATTが長くてCBFが低いことが多くて、年を取るにつれて血液が脳に届くのが遅くなる可能性があるんだ。

この血液の遅れは、年齢とともに血管が変わることなど、いろんな要因が考えられるよ。CBFの減少とATTの延長の組み合わせは、高齢の男性に脳の障害リスクを高めるかもしれないね。

BBB機能の地域的な違い

新しい画像技術を使って、研究者たちはkw、CBF、ATTが脳の異なる領域でどう異なるかを調べたよ。kwの減少は前頭前野や側頭葉のような特定の地域でより顕著だったんだ。これらの領域は計画や推論、記憶に重要だと知られているよ。

興味深いことに、加齢がこれらの領域のkwに影響を与えたけど、CBFとATTの変化は脳全体でより均一に見られたから、血流に対する年齢の影響はBBB自体の影響と同じように場所が特定されるわけではないみたい。

今後の研究への影響

この発見は、非侵襲的な画像技術が、BBBや血流が年齢や性によってどう変わるかを明らかにする手助けになるかもしれないって示唆してる。これらのパターンを理解することで、認知能力の低下の早期発見や、年齢関連の脳の障害に対する治療法を開発するのに役立つかもしれないね。

さらに、女性が脳の機能の特定の側面をより良く維持できるかもしれないって認識することで、男性の認知能力の低下を管理または予防するための新しい戦略につながるかもしれない。今後の研究が、これらの違いや基盤となる生物学的メカニズムをさらに探るのが重要だよ。

結論

要するに、血液脳関門は脳を守る重要な役割を果たしてるけど、特に男性では年齢と共にその機能が低下していくんだ。DP-pCASLのような新しい画像技術は、これらの変化を深く理解する手助けをしてくれる。年齢や性差が脳の健康に与える影響を研究する重要性を強調していて、認知能力の低下や神経障害に対する予防と治療の戦略を改善するための手がかりになるかもしれないね。科学がこれらの分野を調査し続ける中、年齢を重ねるにつれて脳の健康を守るためのより良い方法が見つかることを期待してるよ。

オリジナルソース

タイトル: Age-Related Decline in Blood-Brain Barrier Function is More Pronounced in Males than Females in Parietal and Temporal Regions

概要: The blood-brain barrier (BBB) plays a pivotal role in protecting the central nervous system (CNS), shielding it from potential harmful entities. A natural decline of BBB function with aging has been reported in both animal and human studies, which may contribute to cognitive decline and neurodegenerative disorders. Limited data also suggest that being female may be associated with protective effects on BBB function. Here we investigated age and sex-dependent trajectories of perfusion and BBB water exchange rate (kw) across the lifespan in 186 cognitively normal participants spanning the ages of 8 to 92 years old, using a non-invasive diffusion prepared pseudo-continuous arterial spin labeling (DP-pCASL) MRI technique. We found that the pattern of BBB kw decline with aging varies across brain regions. Moreover, results from our DP-pCASL technique revealed a remarkable decline in BBB kw beginning in the early 60s, which was more pronounced in males. In addition, we observed sex differences in parietal and temporal regions. Our findings provide in vivo results demonstrating sex differences in the decline of BBB function with aging, which may serve as a foundation for future investigations into perfusion and BBB function in neurodegenerative and other brain disorders. Significance statementThe blood-brain barrier (BBB) serves as a critical protection mechanism for the CNS. A natural decline of BBB function with aging has been reported in both animal and human studies, with possible differences in BBB function by sex. Using our MRI technique, DP-pCASL that measures water exchange rate (kw) without contrast in 186 participants from diverse race and age groups, we identified age and sex-specific patterns in BBB kw especially in parietal and temporal regions. We observed of a decline in kw beginning in the early 60s, especially in males. Our study unveils the dynamic spatiotemporal pattern of kw differences with age and sex, which serve as a foundation for understanding aberrations of BBB function in neurodegenerative and other brain disorders.

著者: Danny JJ Wang, X. Shao, Q. Shou, K. Felix, B. Ojogho, X. Jiang, B. T. Gold, M. Herting, E. L. Goldwaser, P. Kochunov, E. Hong, I. Pappas, M. Braskie, H. Kim, S. Cen, K. Jann

最終更新: 2024-06-11 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.12.575463

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.12.575463.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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