Blood-brain-barrier (BBB) dysfunction is a hallmark of aging-related disorders, including cerebral small vessel disease and Alzheimer’s disease. An emerging biomarker of BBB dysfunction is time of exchange (Tex) of water across the BBB as measured by multi-echo arterial spin labeling MRI. We evaluated Tex across the age spectrum in 40 adults from two cohorts of healthy controls, and demonstrated that Tex is higher in gray than in white matter, higher in females than in males, and that Tex decreases with age. These findings suggest that BBB permeability changes over the lifespan can be investigated using arterial spin labeling approaches.

Background: Blood-brain barrier (BBB) dysfunction is suggested to be a potential mediator between vascular risk factors and cognitive impairment, leading to vascular cognitive impairment. Objective: To investigate the relationships between age, sex, and vascular risk factors and BBB water permeability as well as their relationship with cognition. Methods: To measure BBB permeability, a novel arterial spin labelling MRI technique (ME-ASL) was applied to derive the time of exchange (Tex), arterial time transit (ATT), and cerebral blood flow (CBF). The association of potential risk factors, such as age, sex, body mass index (BMI), blood pressure (BP), and medical history, with these BBB parameters were assessed in 144 community-dwelling adults (median age 59 years, 57% females). The relationship between BBB permeability and cognitive performance measured by the Montreal Cognitive Assessment (MoCA) was also assessed. Results: We found that increased BMI was significantly associated with decreased CBF (β = −0.06). Systolic BP and diastolic BP showed significant associations with all ASL parameters; systolic BP was negatively correlated with Tex (β = −0.02) and CBF (β = −0.01) but positively with ATT (β = 0.02). Diastolic BP was negatively associated with Tex (β = −0.03) and CBF (β = −0.03) but positively with ATT (β = 0.03). MoCA scores had a borderline significant association with Tex (OR = 1.51) and a significant association with CBF (OR = 1.84), which became non-significant after adjusting for confounders. Conclusions: These outcomes underscore the potential of using ME-ASL, warranting further research to strengthen these findings.