Aivojen vanheneminen nopeutuu monissa aivosairauksissa

Tuoreen kansainvälisen tutkimuksen mukaan aivot näyttävät useissa aivosairauksissa vanhenevan normaalia nopeammin. Tutkimuksessa analysoitiin koneoppimisen keinoin aivojen magneettikuvia yli 45 000 ihmiseltä. Tulosten perusteella muun muassa muistisairauksissa, MS-taudissa ja skitsofreniassa aivot näyttävät todellista ikää vanhemmilta, mutta eri sairauksissa muutokset poikkeavat toisistaan. Ero aivokuvasta arvioidun ja todellisen iän välillä korreloi sairauksiin liittyvän toimintakyvyn heikkenemisen kanssa. Ilmeisesti siihen vaikuttaa myös geeniperimä. Tulokset julkaistiin Nature Neuroscience -lehdessä.

– Nyt julkaistu tutkimus on hyvä esimerkki laajojen kansainvälisten aineistojen ja nykyaikaisten laskennallisten menetelmien tuomista mahdollisuuksista, toteaa professori Hilkka Soininen Itä-Suomen yliopistosta. 

Itä-Suomen yliopisto osallistui tutkimukseen EU:n rahoittaman AddNeuroMed-tutkimuksen aineistolla. Kuopiosta kerätty aineisto käsitti henkilöitä, joilla oli Alzheimerin tauti tai lievä kognitiivinen heikentyminen, sekä terveitä verrokkeja.

Tutkimuksessa analysoitiin aivojen magneettikuvia yli 45 000 henkilöltä, joiden ikä vaihteli kolmesta 96 vuoteen. Analysoimalla ensin yli 35 000 terveen henkilön aivokuvaa koneoppimisohjelma opetteli arvioimaan henkilön iän aivojen rakenteesta. Arviossa tarkasteltiin sekä aivoja kokonaisuutena että eri aivoalueiden rakenteellisia piirteitä. Koska aivojen rakenne riippuu myös sukupuolesta, miehille ja naisille määriteltiin omat ennustemallit. Niiden avulla analysoitiin lähes 6000 aivokuvaa henkilöiltä, joilla oli jokin aivojen sairaus tai häiriö, kuten MS-tauti, skitsofrenia, vaikea masennus, lievä kognitiivinen heikentyminen tai muistisairaus. Lisäksi analysoitiin vielä yli 4000 terveen aivokuvat, joita ei ollut ennustemallien pohjana käytetyssä alkuperäisessä aineistossa.

Tulosten perusteella aivot näyttivät ikääntyneen nopeimmin niillä, joilla oli muistisairaus tai lievä kognitiivinen heikentyminen, MS-tauti tai skitsofrenia. Dementiaa sairastavilla ero aivokuvasta arvioidun ja todellisen iän välillä oli suurin eli neljä vuotta suurempi kuin saman ikäisillä terveillä verrokeilla. Eri sairauksissa vanhenemismuutokset painottuivat eri aivoalueille. Skitsofreniassa nopeimmin vanheni aivojen otsalohko, vaikeassa masennuksessa ohimolohko, dementiassa ja MS-taudissa taas aivokuoren alaiset rakenteet.

Ero aivokuvasta arvioidun ja todellisen iän välillä korreloi myös sairauksiin liittyvän toimintakyvyn heikkenemisen kanssa. Esimerkiksi dementiaa sairastavilla tulos muistia ja tiedonkäsittelyä mittaavasta MMSE-testistä oli sitä huonompi, mitä enemmän arvioitu ikä poikkesi todellisesta.

Geeniperimä vaikuttaa monien aivosairauksien kehittymiseen. Nyt julkaistussa tutkimuksessa osoitettiin myös, että geeneillä on vaikutusta aivojen arvioidun ja todellisen iän väliseen eroon. Terveillä tähän liittyvästä vaihtelusta 24 prosenttia selittyi yleisillä pistemutaatioilla eli yksittäisten emäsparien muutoksilla. Monet aivojen nopeampaan vanhenemiseen liittyvistä pistemutaatioista olivat yhteydessä myös johonkin aivosairauteen.

Tutkijoiden mukaan lisää tutkimusta tarvitaan muun muassa siitä, onko aivojen nopeampi vanheneminen havaittavissa jo ennen aivosairauksien oireiden puhkeamista ja onko tuloksilla myös potilaskohtaista merkitystä. Muilla kuvantamismenetelmillä voidaan saada täydentävää tietoa aivosairauksiin liittyvästä aivojen vanhenemisesta.

Lisätietoja:

Professori Hilkka Soininen, Itä-Suomen yliopisto, hilkka.soininen (a) uef.fi, p. +358 405735749

Tobias Kaufmann et al. Common brain disorders are associated with heritable patterns of apparent aging of the brain. Nature Neuroscience 22, 1617–1623 (2019). https://doi.org/10.1038/s41593-019-0471-7