Investigadores españoles ven la inflamación cerebral in vivo por primera vez

La información obtenida mediante resonancia magnética se puede utilizar para el diagnóstico de enfermedades neurodegenerativas asociadas a la inflamación, como el alzhéimer, la esclerosis múltiple y párkinson

Resonancia magnetica ponderada cerebro en funcionamiento Instituto de Neurociencias UMH-CSIC de Alicante

R.I.

Visualizar por primera vez y con gran detalle la inflamación cerebral utilizando un tipo de Resonancia Magnética servirá no solo para avanzar en el conocimiento de las enfermedades neurodegenerativas asociadas a la inflamación, como el alzhéimer, la esclerosis múltiple y párkinson, sino también en su diagnóstico y tratamiento.

Esta detallada 'radiografía' de la inflamación lo han llevado cabo un equipo del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC de Alicante por primera vez mediante resonancia magnética ponderada por difusión y los datos también pueden servir para para diferenciar el envejecimiento normal del patológico.

La investigación, cuya primera autora es Raquel Garcia-Hernández y que se publica hoy en la revista «Science Advances» , demuestra que la Resonancia Magnética ponderada por difusión puede detectar de forma no invasiva y diferenciada la activación de la microglía y los astrocitos, dos tipos de células del cerebro que están en la base de la neuroinflamación y su progresión y puede ser crucial para cambiar el rumbo del estudio y tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas.

No se trata de una RNM convencional, explica Silvia de Santis, del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC , sino de una RMN ponderada en la difusión del agua , «de momento solo disponible para la investigación», aunque según este investigadora se está «está llevando a cabo un trabajo de optimización y traslación a entorno clínico basado en inteligencia artificial , con resultados preliminares prometedores».

Resonancia magnetica cerebro en funcionamiento Instituto de Neurociencias UMH-CSIC de Alicante

Esta técnica, continúa de Santis, «aporta mapas que cuantifican la morfología de las células gliales del cerebro , y como cambios en la morfología se asocian a estados reactivos, alteraciones en estos mapas indicarían que hay inflamación cerebral».

La información, destaca «se puede utilizar para el diagnóstico y, al ser no invasiva, la técnica se puede repetir en el tiempo para monitorizar la eficacia de tratamientos».

Las enfermedades cerebrales degenerativas como el alzhéimer y otras demencias, párkinson o esclerosis múltiple son un problema acuciante y difícil de abordar. La activación sostenida de dos tipos de células del cerebro, 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, hay una carencia de enfoques no invasivos capaces de caracterizar específicamente la inflamación cerebral in vivo. El estándar de oro actual es la tomografía por emisión de positrones (PET), pero es difícil de generalizar y está asociada a exposición a la radiación ionizante , por lo que su uso está limitado en poblaciones vulnerables y en estudios longitudinales, que requieren el uso de PET de manera repetida durante un período de años, como es el caso de las enfermedades neurodegenerativas.

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

Esta secuencia temporal de eventos celulares permite que las respuestas gliales puedan ser disociadas transitoriamente de la degeneración neuronal y la firma de la microglía reactiva investigada independientemente de la astrogliosis

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

También han demostrado que e sta técnica es sensible y específica para detectar la inflamación con y sin neurodegeneración, por lo que ambas condiciones pueden ser diferenciadas. Además, permite discriminar entre la inflamación y la desmielinización característica de la esclerosis múltiple.

Para validar el modelo, este equipo ha utilizado un paradigma establecido de inflamación en ratas basado en la administración intracerebral de lipopolisacáridos (LPS) . En este paradigma, se preserva la viabilidad y la morfología neuronal, al tiempo que se induce, primero, una activación de la microglía (las células del sistema inmune del cerebro), y de manera retardada, una respuesta de los astrocitos. Esta secuencia temporal de eventos celulares permite que las respuestas gliales puedan ser disociadas transitoriamente de la degeneración neuronal y la firma de la microglía reactiva investigada independientemente de la astrogliosis.

Santiago Canals, Raquel García Hernández, Antonio Cerdan, Alejandro Trouve, Silvia de Santis IIA

Para aislar la huella de la activación astrocitaria, los investigadores repitieron el experimento tratando previamente a los animales con un inhibidor que anula temporalmente alrededor del 90% de la microglía. Posteriormente con un paradigma establecido de daño neuronal, comprobaron si el modelo era capaz de desentrañar las «huellas» neuroinflamatorias con y sin una neurodegeneración concomitante.

«Esto es fundamental para demostrar la utilidad de nuestro enfoque como plataforma para el descubrimiento de biomarcadores del estado inflamatorio en las enfermedades neurodegenerativas, donde tanto la activación de la glía como el daño neuronal son actores clave », aclaran.

El equipo de Silvia de Santis , en un trabajo de 2020, ya había visto que el envejecimiento cerebral empieza antes en los hombres que en las mujeres gracias al uso de técnicas de resonancia magnética punteras desarrolladas en el Instituto de Neurociencias UMH-CSIC en un trabajo que se publicó en «Neurobiology of Aging».

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