Resonancia magnética muestra encefalitis in vivo por primera vez

Resumen: La tecnología de neuroimagen permitió a los investigadores capturar la actividad de la microglía y los astrocitos en el cerebro. Los investigadores pudieron identificar cambios en la morfología de los diferentes grupos celulares implicados en la neuroinflamación.

fuente: CSIC

Investigaciones realizadas en laboratorios dirigidos por el Dr. Resonancia magnética ponderada.

Estos ‘rayos X’ detallados de la inflamación no se pueden obtener con resonancias magnéticas convencionales, sino que requieren secuencias de adquisición de datos y modelos matemáticos especiales.

Una vez desarrollado el método, los investigadores pudieron identificar cambios en la morfología de los diferentes grupos celulares involucrados en el proceso inflamatorio en el cerebro.

La innovadora estrategia desarrollada por los investigadores hizo posible este importante avance, que se publica hoy en la revista progreso de la ciencia Lo cual puede ser fundamental para cambiar el curso de estudio y tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas.

La investigación, cuya primera autora fue Raquel García Hernández, demuestra 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 la enfermedad de Alzheimer y otros tipos de demencia, la enfermedad de Parkinson o la esclerosis múltiple son un problema urgente y difícil de tratar. La activación continua 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 y contribuye a la neurodegeneración.

Sin embargo, faltan métodos no invasivos capaces de caracterizar 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 a la exposición a radiaciones ionizantes, por lo que su uso está limitado en poblaciones vulnerables y en estudios longitudinales, que requieren un uso frecuente de la PET durante un período de años. como en enfermedades degenerativas nerviosismo;

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Otro inconveniente de la PET es la baja resolución espacial, que la hace inadecuada para obtener imágenes de estructuras pequeñas, con el inconveniente adicional de que los radiotrazadores específicos de inflamación se expresan en múltiples tipos de células (microglía, astrocitos y endotelio), lo que hace imposible distinguirlos.

Frente a estos inconvenientes, la resonancia magnética ponderada por difusión tiene la capacidad única de obtener imágenes de alta resolución y no invasivas de la microestructura cerebral in vivo al capturar el movimiento aleatorio de las moléculas de agua en el parénquima cerebral para generar contraste en las imágenes de resonancia magnética.

estrategia innovadora

En este estudio, investigadores del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC han desarrollado una estrategia innovadora que permite obtener imágenes de la activación de microglia y 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 una señal de este tipo de imagen por resonancia magnética (dw-MRI) puede detectar la activación de microglia y astrocitos, con huellas específicas para cada grupo celular. Los investigadores señalan que esta estrategia que utilizamos refleja cambios Drosophila validados post mortem por inmunohistoquímica cuantitativa.

También han demostrado que esta técnica es sensible y específica para detectar inflamación con o sin neurodegeneración, por lo que se pueden distinguir ambas condiciones. Además, permite distinguir las propiedades inflamatorias y desmielinizantes de la esclerosis múltiple.

Este trabajo también pudo demostrar el valor transformador del enfoque utilizado en una cohorte de humanos sanos en alta resolución «, ya que realizamos un análisis filogenético. La importante asociación con patrones de densidad de microglía conocidos en el cerebro humano respalda la utilidad del método para generar biomarcadores gliales fiables.

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“Creemos que la caracterización no invasiva y longitudinal, utilizando esta técnica, de aspectos relevantes de la microestructura tisular durante la inflamación, podría tener un enorme impacto en nuestra comprensión de la fisiopatología de muchas afecciones cerebrales y podría transformar las prácticas de diagnóstico actuales y las estrategias de seguimiento del tratamiento. de «enfermedades» neurodegenerativas, destaca Silvia de Santis.

Para validar el modelo, los investigadores utilizaron un modelo bien establecido de inflamación en ratones basado en la administración intracerebral de lipopolisacárido (LPS). En este modelo se preserva la viabilidad y la morfología neuronal, al mismo tiempo que se estimula, primero, la activación de la microglía (células del sistema inmunitario del cerebro) y, posteriormente, la respuesta de los astrocitos.

Investigadores del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC han desarrollado una estrategia innovadora que permite obtener imágenes de la activación de microglia y astrocitos en la materia gris del cerebro mediante imágenes de resonancia magnética ponderada por difusión (dw-MRI). Crédito: IN-CSIC-UMH

Esta cronología de eventos celulares permite separar temporalmente las respuestas gliales de la neurodegeneración y examinar la firma de la microglía reactiva independientemente de la astrogliosis.

Para aislar la firma de la activación de los astrocitos, los investigadores repitieron el experimento pretratando a los animales con un inhibidor que eliminó temporalmente alrededor del 90 % de la microglía.

Luego, utilizando un modelo bien establecido de daño neuronal, probaron si el modelo podía detectar «huellas» de neuroinflamación con o sin neurodegeneración asociada.

«Esto es fundamental para demostrar la utilidad de nuestro enfoque como plataforma para descubrir biomarcadores del estado inflamatorio en enfermedades neurodegenerativas, en las que tanto la activación de las células gliales como el daño neuronal son factores clave», explicaron.

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Finalmente, los investigadores utilizaron un modelo bien establecido de desmielinización, basado en la administración focal de lisolecitina, para demostrar que los biomarcadores desarrollados no reflejan los cambios tisulares que se encuentran con frecuencia en los trastornos cerebrales.

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Sobre esta noticia de investigación en neuroimagen

autor: Alda Alafson
fuente: CSIC
Contacto: Alda Alafsson – CSIC
imagen: La imagen se atribuye al IN-CSIC-UMH

búsqueda original: acceso abierto.
«Mapeo de la activación de microglía y astrocitos in vivo mediante resonancia magnética de difusiónEscrito por Raquel García Hernández et al. progreso de la ciencia


Resumen

Mapeo de la activación de microglía y astrocitos in vivo mediante resonancia magnética de difusión

Si bien las células gliales están cada vez más implicadas en la fisiopatología de los trastornos psiquiátricos y neurodegenerativos, los métodos disponibles para obtener imágenes de estas células in vivo incluyen procedimientos invasivos o radiocirugía con tomografía por emisión de positrones (PET), que brindan baja resolución y especificidad.

Aquí, presentamos un método de imágenes por resonancia magnética (IRM) ponderada por difusión no invasivo para obtener imágenes de los cambios en la morfología glial.

Usando modelos murinos de neuroinflamación, degeneración y desmielinización, demostramos que la resonancia magnética ponderada por difusión lleva una huella de activación de microglia y astrocitos y que las firmas específicas de cada grupo se pueden cuantificar de forma no invasiva.

Este método es sensible a los cambios en la morfología y proliferación de las células gliales, proporcionando una descripción cuantitativa de la neuroinflamación, independientemente de la presencia de pérdida neuronal concomitante o lesión desmielinizante.

Hemos demostrado el valor traslacional de un enfoque que muestra asociaciones importantes entre la resonancia magnética y los marcadores de microglía en humanos.

Este marco tiene el potencial de transformar la investigación básica y clínica al aclarar el papel de la inflamación en la salud y la enfermedad.

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