Aivopesurista apu Alzheimerin tautiin? 

Toiminnallisen neurokuvantamisen professori Vesa Kiviniemi työryhmineen tutkii aivojen pulsaatioiden ohjaamaa glymfaattista järjestelmää, joka puhdistaa nukkumisen aikana aivot kuona-aineista. Mikäli aivot eivät puhdistu oikein, riski saada esimerkiksi muistisairauksia kasvaa. Kansankielellä puhutaan aivojen pesukoneesta, jonka pitää toimia täydellisesti – jos pesu ei toimi, syntyy muisti- ja muita kognitiivisia ongelmia, kun aivojen aineenvaihdunnan tasapaino järkkyy.

Kiviniemi kehittää menetelmää aivojen glymfaattisen pesun tehostamiseksi ja veriaivoesteen läpäisemiseksi. Veriaivoeste on aivojen suodatin, joka sekä suojaa aivoja haitallisilta aineilta että ylläpitää hermosolujen toiminnan kannalta oleellista elektrolyyttitasapainoa. Veriaivoesteen sisällä on ”viemäreitä”, jotka puolestaan huolehtivat aivojen puhdistuksesta etenkin yöllä ihmisen nukkuessa. Samalla suodatin kuitenkin estää vesiliukoisten lääkkeiden pääsyn aivoihin, mikä tekee aivosairauksien hoidosta hyvin haastavaa. Kiviniemi uskoo, että merkittävin keino parantaa aivosairauksia on kehittää ratkaisu veriaivoesteen ohittamiseksi.

Veriaivoesteen lisäksi aivojen glymfaattiseen puhdistukseen liittyvät järjestelmän moottoreina toimivat pulsaatiot. Nukkuessamme pulsaatiot vahvistuvat ja työntävät aivoista vettä ja aineenvaihdunnan tuotteita sekä huuhtelevat mennessään kuona-aineet pois.

Valtimopulsaatiot liittyvät vahvasti Alzheimerin tautiin

Eri puolilla maailmaan tehdyissä tutkimuksissa on jo vuosia sitten havaittu, että Alzheimerin taudissa aivoihin kertyy proteiini- eli amyloidiplakkia – mutta jopa kolmasosalla Alzheimerin tautiin menehtyneistä ei näy amyloidia lainkaan aivonäytteissä. Joskus taas tiedonkäsittelyltään huippukunnossa olevan henkilön aivoissa voi olla runsaastikin proteiinikertymiä.

Kiviniemen tutkimusryhmä on huomannut, että jo hyvin varhaisessa vaiheessa Alzheimerin tautia valtimopulsaatiot nopeutuvat, ja etenkin muistia koodaavilla alueilla ne alkavat edetä aivoissa väärin päin vasten valtimoveren virtaussuuntaa. Näillä alueilla veriaivoeste alkaa vuotaa sekä muisti ja kognitio huonontua, vaikka alueella ei olisi vielä lainkaan proteiinikertymiä.

”Tästä voisi päätellä, että proteiinikasaumat saattavat olla ennemminkin seurausta kuin syy Alzheimerin tautiin. Tutkimustemme mukaan Alzheimerin taudissa aivojen pesukoneen valtimopulsaatiot liittyvät vahvasti sairauden etenemiseen. Ne kuormittavat veriaivoestettä sekä heikentävät samalla puhdistusta.”

Alzheimerin tautia sairastavat henkilöt myös nukkuvat usein huonosti, mikä viittaa siihen, että jotakin todennäköisesti menee heidän aivoissaan vikaan unen aikana.

Glymfometerin avulla suuren riskin potilaat kiinni jo varhain

Aivojen veriaivoesteen voi nykyisillä menetelmillä avata hetkeksi ruiskuttamalla aivovaltimoihin hyperosmolaarista sokeria, mannitolia, jolloin aivoihin saadaan ujutettua satakertainen määrä lääkkeitä. Oulussa menetelmää on käytetty suurella menestyksellä hyvin vaarallisten ja harvinaisten aivolymfoomien hoidossa.

”Meillä Oulussa veriaivoesteen avaamisella on pitkät perinteet. Euroopassa ei ole monta paikkaa, jossa tehtäisiin vastaavaa”, Vesa Kiviniemi kertoo.

Toinen keino veriaivoesteen turvalliseen, hetkelliseen avaamiseen on kohdistaa juuri Ouluun saadulla laitteella fokusoitu ultraääni tiettyihin kohtiin aivoissa. Kiviniemi työryhmineen kehittää lisäksi puettavaa sensoria, jolla voitaisiin tutkia potilaan unen aikaisia aivopulsaatioita magneettikuvantamista miellyttävämmällä ja helppokäyttöisemmällä tavalla. Tavoitteena on tunnistaa mahdollisimman varhaisessa vaiheessa henkilöt, joiden aivojen pesujärjestelmä ei enää toimi optimaalisesti ja joilla on siksi suurempi riski sairastua Alzheimerin tautiin.

”Oletamme, että mittaamalla potilaan glymfaattista aivotoimintaa kehittämällämme infrapunasäteisiin perustuvalla Glymfometerillä, saisimme paljon hyödyllistä tietoa useimmiten diagnostiikan ulottumattomissa olevalta ajanjaksolta unen aikana.”

Tavoitteena on kehittää Glymfometeristä kotikäyttöinen mittauslaite, jonka keräämät tulokset tallentuvat unen aikana vaikkapa kännykälle. Jos tuloksissa ilmenee jotain poikkeavaa, se paikannetaan ja vaurioitunut kohta hoidetaan fokusoivalla ultraäänellä eli aivopesurilla. Lisäksi hoidon tueksi tarvitaan todennäköisesti myös kevyempää lääkkeellistä hoitoa.

Aivopesurin kehittämiseen tarvitaan vielä paljon tutkimusta – ja rahoitusta

Suomalaissyntyinen huippututkija Kalervo Hynynen on tutkinut Kanadassa fokusoidun ultraäänen vaikutusta Alzheimer-potilaiden aivoihin kohdistamalla FUS-käsittelyn pienelle alueelle aivoissa. Tutkimus ei tuottanut toivottua vaikutusta, mutta Vesa Kiviniemi ei ole siitä huolissaan.

”Meidän tarkoituksemme on laajentaa aluetta, johon ultraäänikäsittely kohdistetaan sekä kehittää keino hoidon vaikutusten tehostamiseksi, muun muassa johtamalla aivoihin elektroakustista tärinää ja laskemalla potilaan verenpainetta.”

Tutkimusvaiheessa FUS-käsittelyt tehdään sairaalassa, mutta tulevaisuudessa aivopesurihoito  voisi olla vaikkapa lähes kampaajalla käyntiin verrattavissa oleva nopea toimenpide, mikäli sitä opitaan tutkimuksen avulla käyttämään tehokkaasti aivokudoksen parantamiseen.

”Tämä ei kuitenkaan tapahdu itsestään, tarvitaan vielä paljon sinnikästä ja pitkäjänteistä tutkimusta sekä runsaasti tutkimusrahoitusta tutkijoiden palkkoihin ja hoidon kustannuksiin”, Vesa Kiviniemi korostaa.