Исследования доктора Сильвии де Сантис и доктора Сантьяго Каналс из Института неврологии UMH-CSIC (Аликанте, Испания) позволили впервые и в мельчайших деталях визуализировать воспаление головного мозга с помощью диффузионно-взвешенного магнитного резонанса. Визуализация. Этот подробный «рентгеновский снимок» воспаления нельзя получить с помощью обычной МРТ, для этого требуются последовательности сбора данных и специальные математические модели. После того, как метод был разработан, исследователи смогли количественно оценить изменения в морфологии различных клеточных популяций, участвующих в воспалительном процессе в головном мозге.
Инновационная стратегия, разработанная исследователями, сделала возможным этот важный прорыв, который опубликован сегодня в журнале Science Advances и может иметь решающее значение для изменения курса изучения и лечения нейродегенеративных заболеваний.
Исследование демонстрирует, что диффузионно-взвешенная МРТ может неинвазивно и дифференцированно обнаруживать активацию микроглии и астроцитов, двух типов клеток головного мозга , лежащих в основе нейровоспаления и его прогрессирования.
Дегенеративные заболевания головного мозга, такие как болезнь Альцгеймера и другие деменции, болезнь Паркинсона или рассеянный склероз, представляют собой актуальную и трудную для решения проблему. Устойчивая активация двух типов клеток головного мозга, микроглии и астроцитов, приводит к хроническому воспалению в головном мозге, что является одной из причин нейродегенерации и способствует ее прогрессированию.
Тем не менее, отсутствуют неинвазивные подходы, способные конкретно охарактеризовать воспаление головного мозга in vivo. Текущим золотым стандартом является позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), но ее трудно обобщить и она связана с воздействием ионизирующего излучения, поэтому ее использование ограничено в уязвимых группах населения и в лонгитюдных исследованиях , которые требуют повторного использования ПЭТ в течение определенного периода времени. лет, как это бывает при нейродегенеративных заболеваниях.
Другим недостатком ПЭТ является ее низкое пространственное разрешение, что делает ее непригодной для визуализации небольших структур, с дополнительным недостатком, заключающимся в том, что специфичные для воспаления радиофармпрепараты экспрессируются в нескольких типах клеток (микроглия, астроциты и эндотелий), что делает невозможным их дифференцирование.
Несмотря на эти недостатки, диффузионно-взвешенная МРТ обладает уникальной способностью неинвазивно и с высоким разрешением отображать микроструктуру мозга in vivo, фиксируя случайное движение молекул воды в паренхиме мозга для создания контраста на изображениях МРТ.
Инновационная стратегия
В этом исследовании исследователи из Института неврологии UMH-CSIC разработали инновационную стратегию, позволяющую визуализировать активацию микроглии и астроцитов в сером веществе головного мозга с помощью диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии (dw-MRI).
«Впервые было показано, что сигнал от этого типа МРТ (dw-MRI) может обнаруживать активацию микроглии и астроцитов с определенными следами для каждой клеточной популяции. Эта стратегия, которую мы использовали, отражает морфологические изменения, подтвержденные после mortem методом количественной иммуногистохимии», — отмечают исследователи.
Они также показали, что этот метод чувствителен и специфичен для выявления воспаления с нейродегенерацией и без нее, так что можно дифференцировать оба состояния. Кроме того, он позволяет различать воспаление и демиелинизацию, характерную для рассеянного склероза.
Сильвия де Сантис говорит, что эта работа также демонстрирует трансляционную ценность подхода, используемого в когорте здоровых людей с высоким разрешением, «в котором мы провели анализ воспроизводимости. Значительная связь с известными моделями плотности микроглии в человеческом мозге подтверждает полезность метод для создания надежных биомаркеров глии, Мы считаем, что характеристика с использованием этого метода соответствующих аспектов микроструктуры ткани во время воспаления, неинвазивно и продольно, может оказать огромное влияние на наше понимание патофизиологии многих состояний головного мозга и может изменить текущую диагностическую практику и стратегии мониторинга лечения нейродегенеративных заболеваний».
Чтобы проверить модель, исследователи использовали устоявшуюся парадигму воспаления у крыс, основанную на внутримозговом введении липополисахарида (ЛПС). В этой парадигме жизнеспособность и морфология нейронов сохраняются, индуцируя, во-первых, активацию микроглии (клеток иммунной системы мозга) и, отсроченно, астроцитарный ответ. Эта временная последовательность клеточных событий позволяет временно отделить глиальные ответы от дегенерации нейронов и исследовать признаки реактивной микроглии независимо от астроглиоза.
Чтобы выделить отпечаток активации астроцитов, исследователи повторили эксперимент, предварительно обработав животных ингибитором, который временно удаляет около 90% микроглии. Впоследствии, используя установленную парадигму повреждения нейронов, они проверили, способна ли модель распутывать нейровоспалительные «следы» с сопутствующей нейродегенерацией и без нее. «Это важно, чтобы продемонстрировать полезность нашего подхода в качестве платформы для обнаружения биомаркеров воспалительного статуса при нейродегенеративных заболеваниях, где ключевыми игроками являются как активация глии, так и повреждение нейронов», — пишут они.
Наконец, исследователи использовали устоявшуюся парадигму демиелинизации, основанную на локальном введении лизолецитина, чтобы продемонстрировать, что разработанные биомаркеры не отражают тканевые изменения, часто встречающиеся при заболеваниях головного мозга.
