Kann «CEST» als Biomarker der Hirnalterung verwendet werden?

Was ist CEST überhaupt?

Protonen sind, vereinfacht gesagt, Elementarteilchen, die zusammen mit Neutronen und Elektronen die Atome bilden. Bestimmte Strukturen im Körper, z.B. Eiweisse (Proteine), können ebendiese Protonen mit Wasser in ihrer Umgebung austauschen.

Dieser Austausch wiederum hängt von verschiedenen Faktoren wie Konzentration, pH-Wert und Temperatur ab und wird «chemischer Austausch» genannt. Diese ausgetauschten Protonen, um die es hier geht, können in der Magnetresonanztomografie (MRT) markiert und sichtbar gemacht werden.

Die Abkürzung «CEST» steht für «Chemical Exchange Saturation Transfer». CEST ist ein Verfahren, das in der Magnetresonanztomografie (MRT) angewendet wird. Dank CEST muss für das MRT kein Kontrastmittel verwendet werden, und es können damit trotzdem verschiedene Bestandteile zellulärer Verbindungen dargestellt werden, beispielsweise die oben genannten ausgetauschten Protonen.

Taugt CEST als Altersbiomarker?

Mit steigender globaler Lebenserwartung wächst das Interesse, die Bedeutung des Alterns zu erkennen und Biomarker für seine Charakterisierung zu identifizieren, insbesondere für die Erkennung von beschleunigtem Altern und Altern mir chronischen neurologischen Erkrankungen.

Eine frühere Studie fand signifikante Unterschiede in den CEST-Parametern zwischen jüngeren und älteren Personen (durchschnittlich 25 beziehungsweise 58 Jahre alt). Um das Potenzial des CEST-Kontrasts als Altersbiomarker weiter zu untersuchen, haben wir die altersbedingten Variationen in vier CEST-Parametern bei 30 Personen analysiert. Eine deutliche Altersabhängigkeit wurde in jedem Parameter in der grauen und weissen Hirnsubstanz festgestellt.

Zwischenfazit: Prognose-Potenzial vorhanden

Der CEST-Parameter zeigt ein Potenzial als Biomarker für das Altern. In zukünftigen Analysen werden wir eine grössere Gruppe von Personen mit Multipler Sklerose und gesunden Probanden analysieren, um altersbedingte CEST-Veränderungen zu erfassen und «normales» Altern von beschleunigtem zu unterscheiden. Diese Veränderungen werden wir mit anderen MRT-Parametern und Blutanalysen vergleichen. 

Meine Motivation

Meine Motivation ist es, nach Antworten auf eine einfache, aber interessante Frage zu suchen, nämlich: «Altert mein Gehirn vielleicht schneller oder langsamer, als es von meinem chronologischen Alter zu erwarten wäre? ». Ich möchte das Verständnis verbessern, wie die Alterungsprozesse im Gehirn und die chronische Erkrankung sich gegenseitig beeinflussen.

Piotr Radojewski
Inselspital, Universitätsspital Bern | Universitätsinstitut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

Forschungsteam

Robert Hoepner, Milena Capiglioni, Alejandro León Betancourt