La resonancia magnética permite ver la inflamación del cerebro “in vivo”.


A investigar colaboración entre los laboratorios dirigidos por Silvia de Santis y Santiago Canals, científicos del Instituto de Neurociencias de Alicante (CSIC-UMH). por primera vez ver y con gran Detalle de encefalitis con resonancia magnética ponderada por difusión. Esta imagen detallada de rayos X de la inflamación no se puede obtener con resonancia magnética convencional, sino que requiere secuencias especiales de adquisición de datos y modelos matemáticos. Después de que se desarrolló el método, los investigadores pudieron cuantificar los cambios en la morfología de las diferentes poblaciones de células involucradas en el proceso inflamatorio del cerebro. Este avance, publicado en la revista Science Advances, podría ser Clave para cambiar el curso de estudio y tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson y la esclerosis múltiple.

La investigación, escrita por primera vez por Raquel García-Hernández, muestra que la resonancia magnética ponderada por difusión puede detectar de forma no invasiva y diferencial la activación de la microglía y los astrocitos, dos tipos de células cerebrales que subyacen a la neuroinflamación y su progresión. Las enfermedades cerebrales degenerativas como el Alzheimer y otras demencias como el Parkinson o la esclerosis múltiple son un problema urgente y de difícil superación. La activación sostenida de dos tipos de células cerebrales, la microglía y los astrocitos, conduce a una inflamación crónica en el cerebro, que es una de las causas de la neurodegeneración y contribuye a su progresión.

Sin embargo, faltan enfoques no invasivos capaces de caracterizar específicamente la encefalitis in vivo. El estándar de oro actual es la tomografía por emisión de positrones (PET), pero es difícil de generalizar y está asociada con la exposición a la radiación ionizante, lo que limita su uso en poblaciones vulnerables y en estudios longitudinales que investigan el uso repetido de PET durante un período de tiempo. limitado a años, como es el caso de las enfermedades neurodegenerativas.

Otra desventaja de la PET es su baja resolución espacial, lo que la hace inadecuada para obtener imágenes de estructuras pequeñas, con la desventaja adicional de que los radiotrazadores específicos de inflamación se expresan en múltiples tipos de células (microglía, astrocitos y endotelio), lo que impide su diferenciación.

Dadas estas desventajas, la resonancia magnética ponderada por difusión tiene la capacidad única de generar imágenes de forma no invasiva y con alta resolución de la microestructura cerebral in vivo al detectar el movimiento aleatorio de las moléculas de agua en el parénquima cerebral para crear contraste en las imágenes de resonancia magnética.

Una estrategia innovadora

En este estudio, los investigadores del IN-CSIC-UMH han desarrollado una estrategia innovadora que permite obtener imágenes de la activación de la microglía y los astrocitos en la materia gris del cerebro mediante imágenes de resonancia magnética ponderada por difusión (dw-MRI).

“Esta es la primera vez que se demuestra que la señal de este tipo de imagen por resonancia magnética (dw-MRI) puede detectar la activación de microglía y astrocitos con trazas específicas para cada población celular. Esta estrategia que utilizamos refleja los cambios morfológicos validados post mortem por inmunohistoquímica cuantitativa”, señalan los investigadores.

También demostraron que esta técnica es sensible y específica para detectar inflamación con y sin neurodegeneración, lo que permite diferenciar ambas enfermedades. Además, permite distinguir entre inflamación y desmielinización, que son características de la esclerosis múltiple.

Este trabajo también logró demostrar el valor traslacional del enfoque utilizado en una cohorte de personas sanas de alta resolución “en la que realizamos un análisis de reproducibilidad. La asociación significativa con patrones de densidad microglial conocidos en el cerebro humano respalda la utilidad del método para generar biomarcadores gliales confiables. Creemos que la caracterización de aspectos relevantes de la microestructura tisular durante la inflamación mediante esta técnica de una manera no invasiva y longitudinal puede tener un enorme impacto en nuestra comprensión de la fisiopatología de muchas enfermedades cerebrales y puede transformar la práctica y las técnicas de diagnóstico actuales y las estrategias de seguimiento. para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.” , enfatiza de Santis.

Para validar el modelo, los investigadores utilizaron un paradigma establecido de inflamación en ratas basado en la administración intracerebral de lipopolisacáridos (LPS). En este paradigma, la viabilidad y la morfología de las neuronas se conservan mientras que primero se induce la activación de la microglía (las células del sistema inmunitario del cerebro) y se retrasa una respuesta astrocítica. Esta secuencia temporal de eventos celulares hace posible separar transitoriamente las respuestas gliales de la degeneración neuronal y estudiar la firma de la microglía reactiva independientemente de la astrogliosis.

Para aislar la huella de la activación astrocítica, los investigadores repitieron el experimento pretratando a los animales con un inhibidor que eliminó temporalmente alrededor del 90% de la microglía. Usando un paradigma establecido de daño neuronal, luego probaron si el modelo es capaz de revelar rastros neuroinflamatorios con y sin neurodegeneración acompañante. “Esto es fundamental para demostrar la utilidad de nuestro enfoque como plataforma para el descubrimiento de biomarcadores del estado inflamatorio en enfermedades neurodegenerativas, en las que tanto la activación glial como el daño neuronal juegan un papel clave”, aclaran.

Finalmente, los investigadores utilizaron un paradigma de desmielinización establecido basado en la administración focal de lisolecitina para demostrar que los biomarcadores desarrollados no reflejan los cambios tisulares que se encuentran comúnmente en las enfermedades cerebrales.

Fuente: CSIC

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