Mozog sa s pribúdajúcim vekom prirodzene mení. Po tridsiatke alebo štyridsiatke začne postupne strácať objem, niektoré oblasti sa zmenšujú a tkanivo už nevyzerá tak ako v mladosti. U časti ľudí však tento proces prebieha rýchlejšie, než by zodpovedalo ich skutočnému veku. Tím z Jilin University a China Medical University sa preto pozrel na metabolizmus, teda na procesy, ktorými telo premieňa živiny na energiu. Spomedzi sledovaných látok v krvi najviac vyčnievala glukóza.
Výsledky publikoval tím v časopise Molecular Psychiatry. Cukor v krvi sa so zdravím mozgu spája už dlhšie, no táto práca išla hlbšie. Výskumníci spojili MRI snímky mozgu, krvné metabolity aj genetické údaje a sledovali, či mozog človeka podľa obrazu pôsobí staršie, než je jeho reálny vek.
Skeny ukázali mozgy, ktoré predbehli vlastný vek
Dáta pochádzajú z UK Biobank, veľkej britskej biomedicínskej databázy, ktorá obsahuje zdravotné, genetické aj zobrazovacie údaje od veľkého počtu ľudí. Výskumníci z MRI snímok vybrali 1 079 merateľných znakov mozgu. Išlo napríklad o veľkosť konkrétnych oblastí, vlastnosti tkaniva a štrukturálne rozdiely, ktoré sa dajú zachytiť v obraze.
Na týchto údajoch potom trénovali algoritmy strojového učenia. Ich úlohou bolo odhadnúť vek človeka podľa toho, ako vyzerá jeho mozog. Najlepšie obstál model nazývaný LASSO regresia. Táto metóda dokáže z veľkého množstva premenných odfiltrovať šum a ponechať najmä tie znaky, ktoré majú pre výsledok najväčšiu váhu.
Model trénovali a overovali na dátach od 4 333 zdravých účastníkov. Pri odhade veku mozgu dosiahol priemernú chybu 3,26 roka. Pomocou neho následne výskumníci vypočítali hodnotu BAG, teda brain age gap, pre 37 458 účastníkov. Táto hodnota ukazuje rozdiel medzi odhadovaným vekom mozgu a skutočným vekom človeka. Ak má niekto podľa modelu mozog starší, než zodpovedá jeho veku, BAG vychádza ako kladné číslo.
V krvi hľadali stopu. Najsilnejšie ukázala na glukózu
Keď výskumníci prepojili dáta z MRI s krvnými vzorkami, hľadali látky v plazme, ktoré súvisia s tým, že mozog na snímkach pôsobí staršie. V analýze 21 780 ľudí našli po prísnej štatistickej korekcii deväť metabolitov, ktoré mali významnú väzbu na hodnotu BAG. Najsilnejší efekt mala glukóza, s hodnotou β = 0,32 a p = 9,90 × 10⁻¹².
Takto nízka hodnota p znamená, že zistená štatistická súvislosť je veľmi silná. Netreba si to však vykladať tak, že jeden sladký dezert automaticky zostarne mozog o niekoľko rokov. Štúdia sleduje hladinu glukózy v krvi vo veľkej populácii a porovnáva ju s obrazom mozgu. Ide teda o dlhodobejší metabolický signál, nie o krátky výkyv po jedle.
Autori sa nespoliehali iba na obyčajnú koreláciu. Použili aj mendelovskú randomizáciu, teda metódu, ktorá využíva genetické varianty ako prirodzený experiment. Takýto postup pomáha odhadnúť, či medzi dvoma javmi môže byť príčinný vzťah. Výsledok podporil možnú kauzálnu úlohu glukózy pri zrýchlenom starnutí mozgu. Opatrnosť je však stále namieste, pretože nejde o klinický pokus, v ktorom by vedci cielene znižovali glukózu a sledovali, či sa tým mozog „omladí”.
Genómová analýza zároveň identifikovala 392 genetických variantov spojených s hodnotou BAG. Výskum tak nestojí iba na MRI snímkach alebo jednej krvnej hodnote. Prepája obraz mozgu, metabolizmus aj genetické dáta.
Vyššia glukóza sa nespájala len so starnutím, ale aj s chorobami mozgu
Vyššia hladina glukózy sa neobjavila iba pri „staršom” vzhľade mozgu. V dátach korelovala aj so siedmimi poruchami, ktoré zasahujú mozog alebo nervový systém. Autori spomínajú demenciu všetkých príčin, Alzheimerovu chorobu, vaskulárnu demenciu, Parkinsonovu chorobu, mozgovú príhodu, depresiu a úzkostné poruchy.
Dáta ukázali aj horšiu kognitívnu výkonnosť, slabšiu pohybovú funkciu a horšie výsledky v oblasti duševného zdravia. Mozog pritom nie je len pamäť. Riadi aj pohyb, pozornosť, reakcie, náladu a schopnosť zvládať bežné situácie.
Vedci sledovali aj objemy konkrétnych mozgových oblastí. Vyššia koncentrácia glukózy sa spájala so zmenšeným objemom tkaniva v 80 kortikálnych, subkortikálnych a cerebelárnych regiónoch. Zmeny sa teda neprejavili len v jednom súhrnnom čísle, ale aj na konkrétnych častiach mozgu. V mnohých oblastiach mali ľudia s vyššou glukózou menší objem tkaniva.
Na rozdiel od génov sa s hladinou cukru dá niečo robiť
Na rozdiel od genetiky patrí metabolizmus glukózy medzi faktory, s ktorými sa dá pracovať. Hladinu cukru v krvi ovplyvňuje strava, hmotnosť, pohyb, spánok, inzulínová citlivosť aj liečba metabolických ochorení. Práve preto autori hovoria o glukóze ako o možnej modifikovateľnej ceste v starnutí mozgu.
To však neznamená, že samotné zníženie glukózy automaticky zastaví demenciu alebo vráti mozog do mladšieho stavu. Štúdia ukazuje silnú súvislosť a genetické dáta podporujú možný príčinný podiel glukózy. Na odporúčania typu „takto si spomalíš starnutie mozgu” budú potrebné ďalšie práce, najmä dlhodobé štúdie a klinické výskumy.
Výskum bol postavený na dátach z UK Biobank, teda prevažne na britskej populácii. Nie je isté, či budú rovnaké vzťahy rovnako silné aj v iných populáciách, pri inom životnom štýle alebo u pacientov s konkrétnymi diagnózami. Otvorené zostáva aj to, od akej hladiny glukózy sa riziko začína výraznejšie prejavovať a ako dlho musí byť zvýšená.
Pre ľudí s prediabetom, cukrovkou alebo dlhodobo vyššou glykémiou je to však ďalší dôvod, prečo tieto hodnoty nepodceňovať. Glukóza už nie je len číslo v laboratórnom výsledku, ktoré rieši diabetológ. V tejto štúdii sa spája aj s tým, ako staro pôsobí mozog na MRI snímkach.
V ambulanciách sa tak časom nemusí riešiť iba to, ako vysoká glykémia poškodzuje srdce a cievy, ale aj to, ako rýchlo kvôli nej starne samotný mozog.