(Infiammazione cerebrale-Immagine:i ricercatori dell’UMH-CSIC Neurosciences Institute hanno sviluppato una strategia innovativa che consente l’imaging dell’attivazione della microglia e degli astrociti nella materia grigia del cervello utilizzando la risonanza magnetica pesata in diffusione (dw-MRI). Credito: IN-CSIC-UMH).
Le malattie del cervello con una componente degenerativa come l’Alzheimer, il Parkinson, la sclerosi multipla e la demenza sono un problema urgente per le società sviluppate con popolazioni che invecchiano
L’evidenza accumulata suggerisce che l’infiammazione cerebrale cronica, l’attivazione prolungata della microglia e degli astrociti, influenzi fortemente la neurodegenerazione e contribuisca alla sua progressione.
Una domanda importante è se l’inibizione della risposta infiammatoria abbia la capacità di invertire o rallentare i suoi sintomi. Inoltre, un’attivazione immunitaria anormala durante la pubertà e l’adolescenza è stata associata ad una maggiore vulnerabilità ai disturbi cerebrali più avanti nella vita, rendendo la caratterizzazione del profilo infiammatorio lungo l’arco della vita un tema caldo.
Le terapie mirate alle cellule gliali sono attualmente proposte come trattamenti che alterano la malattia per migliorare l’esito dei disturbi neurologici, con risultati estremamente promettenti. Inoltre, per molte malattie del cervello, la neuroinfiammazione sta emergendo come causa, piuttosto che come conseguenza della patogenesi; quindi, la caratterizzazione dello stato infiammatorio dei tessuti potrebbe fornire preziosi biomarcatori precoci della malattia.
In questo contesto, le proprietà desiderate di tali biomarcatori sarebbero la capacità di rilevare sia i cambiamenti nella morfologia che la proliferazione/deplezione (entrambi segni distintivi dell’attivazione della glia) e di discriminare l’infiammazione con e senza neurodegenerazione. Inoltre, l’insieme dei biomarcatori dovrebbe mostrare una risposta specifica alla glia, che può essere separata dalla risposta ad altri insulti tissutali rilevanti in alcune malattie neurodegenerative, ad esempio la demielinizzazione.
Sebbene le tecniche di imaging siano ampiamente adottate per monitorare le condizioni neurologiche, mancano approcci non invasivi in grado di caratterizzare specificamente l’infiammazione cerebrale in vivo. L’attuale gold standard è il target basato sulla tomografia a emissione di positroni (PET) della proteina traslocatrice da 18 kDa. Sebbene sia difficile da generalizzare a causa dei diversi genotipi di legame tra gli individui, la PET è associata all’esposizione alle radiazioni ionizzanti, che ne limita l’uso nelle popolazioni vulnerabili e negli studi longitudinali e ha anche una bassa risoluzione spaziale, il che la rende inadatta all’immagine di piccole strutture. Inoltre, mentre il principale vantaggio della PET riguarda la specificità molecolare del legame del tracciante, i radiotraccianti specifici dell’infiammazione esprimono attraverso più tipi di cellule (microglia, astrociti ed endotelio). Infine, un significativo assorbimento del tracciante nella periferia rende difficile separare l’infiammazione centrale da quella periferica.
La ricerca della Dott.ssa Silvia de Santis e la Dott.ssa Santiago Canals, entrambi dell’Istituto di Neuroscienze UMH-CSIC (Alicante, Spagna), ha permesso di visualizzare per la prima volta e in grande dettaglio l’infiammazione cerebrale utilizzando la Risonanza Magnetica pesata in diffusione. Questa dettagliata “radiografia” dell’infiammazione non può essere ottenuta con la risonanza magnetica convenzionale, ma richiede sequenze di acquisizione dati e modelli matematici speciali. Una volta sviluppato il metodo, i ricercatori sono stati in grado di quantificare le alterazioni nella morfologia delle diverse popolazioni cellulari coinvolte nel processo infiammatorio nel cervello.
La risonanza magnetica pesata per diffusione (dw-MRI), d’altra parte, ha la capacità unica di visualizzare la microstruttura cerebrale in vivo, in modo non invasivo e ad alta risoluzione catturando il movimento casuale delle molecole d’acqua nel parenchima cerebrale.
Una strategia innovativa sviluppata dai ricercatori ha reso possibile questa importante svolta, che è pubblicata oggi sulla rivista Science Advances e che potrebbe essere cruciale per cambiare il corso dello studio e del trattamento delle malattie neurodegenerative.
La ricerca dimostra che la risonanza magnetica pesata per diffusione può rilevare in modo non invasivo e differenziale l’attivazione della microglia e degli astrociti, due tipi di cellule cerebrali che sono alla base della neuroinfiammazione e della sua progressione.
Le malattie degenerative del cervello come l’Alzheimer e altre demenze, il Parkinson o la sclerosi multipla sono un problema urgente e difficile da affrontare. L’attivazione prolungata di due tipi di cellule cerebrali, microglia e astrociti, porta a un’infiammazione cronica nel cervello che è una delle cause della neurodegenerazione e contribuisce alla sua progressione.
Strategia innovativa
In questo studio, i ricercatori dell’UMH-CSIC Neurosciences Institute hanno sviluppato una strategia innovativa che consente l’imaging dell’attivazione della microglia e degli astrociti nella materia grigia del cervello utilizzando la risonanza magnetica pesata in diffusione (dw-MRI).
“Questa è la prima volta che viene dimostrato che il segnale di questo tipo di risonanza magnetica (dw-MRI) può rilevare l’attivazione della microglia e degli astrociti, con impronte specifiche per ciascuna popolazione cellulare. Questa strategia che abbiamo utilizzato riflette i cambiamenti morfologici convalidati post- mortem mediante immunoistochimica quantitativa“, osservano i ricercatori.
I ricercatori hanno anche dimostrato che questa tecnica è sensibile e specifica per rilevare l’infiammazione con e senza neurodegenerazione, in modo che entrambe le condizioni possano essere differenziate. Inoltre, permette di discriminare tra infiammazione e demielinizzazione caratteristica della sclerosi multipla.
Vedi anche:Individuato il responsabile molecolare dell’infiammazione del cervello
Per convalidare il modello, i ricercatori hanno utilizzato un paradigma consolidato di infiammazione nei ratti basato sulla somministrazione intracerebrale di lipopolisaccaride (LPS). In questo paradigma, la vitalità e la morfologia neuronale sono preservate, inducendo, in primo luogo, un’attivazione della microglia (le cellule del sistema immunitario del cervello) e, in modo ritardato, una risposta degli astrociti. Questa sequenza temporale di eventi cellulari consente di dissociare transitoriamente le risposte gliali dalla degenerazione neuronale e di studiare la firma della microglia reattiva indipendentemente dall’astrogliosi.
Per isolare l’impronta dell’attivazione degli astrociti, i ricercatori hanno ripetuto l’esperimento pretrattando gli animali con un inibitore che abla temporaneamente circa il 90% della microglia. Successivamente, utilizzando un paradigma consolidato di danno neuronale, hanno testato se il modello fosse in grado di svelare “impronte” neuroinfiammatorie con e senza neurodegenerazione concomitante.
Infine, i ricercatori hanno utilizzato un paradigma consolidato di demielinizzazione, basato sulla somministrazione focale di lisolecitina, per dimostrare che i biomarcatori sviluppati non riflettono le alterazioni tissutali che si riscontrano frequentemente nei disturbi cerebrali.
Fonte:Science
