Resonancia magnética muestra inflamación cerebral en vivo por primera vez

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 inflamación cerebral in vivo. Ahora, los investigadores han obtenido por primera vez imágenes de la activación de la microglía y los astrocitos, los dos tipos de células involucradas en la neuroinflamación, utilizando resonancia magnética ponderada por difusión (IRM-DP).

Una estrategia innovadora desarrollada por investigadores del Instituto de Neurociencias CSIC-UMH (Alicante, España) ha hecho posible este importante avance que puede ser crucial para cambiar el curso del estudio y tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas. La investigación ha demostrado que IRM-DP puede detectar de forma no invasiva y diferencial la activación de microglia y astrocitos, dos tipos de células cerebrales que están en la base de la neuroinflamación y su progresión.

El estándar de oro actual para caracterizar específicamente la inflamación cerebral in vivo es la tomografía por emisión de positrones (PET), pero es difícil de generalizar y se asocia a la exposición a radiaciones ionizantes, por lo que su uso está limitado en poblaciones vulnerables y en estudios longitudinales, que requieren la uso de PET repetidamente durante un período de años, como es el caso de las enfermedades neurodegenerativas. Otro inconveniente de la PET es su baja resolución espacial, lo que la hace inadecuada para la imagen de estructuras pequeñas, con el inconveniente añadido de que los radiotrazadores específicos de inflamación se expresan en múltiples tipos de células (microglía, astrocitos y endotelio), por lo que es imposible diferenciarlas.

Ante estos inconvenientes, la IRM-DP 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. Además de demostrar que el uso de IRM-DP permite obtener imágenes de la activación de microgliales y astrocitos en la materia gris del cerebro, los investigadores también han demostrado que esta técnica es sensible y específica para detectar inflamación con y sin neurodegeneración, por lo que ambas condiciones se pueden diferenciar. Además, la IRM-DP permite discriminar entre inflamación y desmielinización característica de la esclerosis múltiple.

Para validar el modelo, los investigadores utilizaron un paradigma establecido de inflamación en ratas basado en la administración intracerebral de lipopolisacárido (LPS). En este paradigma, se preservan la viabilidad y la morfología neuronal, mientras se induce, primero, una activación de la microglía (las células del sistema inmunitario del cerebro) y, de manera retardada, una respuesta de los astrocitos. Esta secuencia temporal de eventos celulares permite que las respuestas gliales se disocien transitoriamente de la degeneración neuronal y la firma de la microglía reactiva se investigue independientemente de la astrogliosis.

Para aislar la huella de la activación de los astrocitos, los investigadores repitieron el experimento pretratando a los animales con un inhibidor que elimina temporalmente alrededor del 90 % de la microglía. Posteriormente, utilizando un paradigma establecido de daño neuronal, probaron si el modelo podía desentrañar "huellas" neuroinflamatorias con y sin neurodegeneración concomitante. Finalmente, los investigadores utilizaron un paradigma establecido de desmielinización, basado en la administración focal de lisolecitina, para demostrar que los biomarcadores desarrollados no reflejan las alteraciones tisulares que se encuentran con frecuencia en los trastornos cerebrales.

Los investigadores destacaron que "Esta es la primera vez que se demuestra que la señal de este tipo de resonancia magnética (IRM-DP) puede detectar la activación de microgliales y astrocitos, con huellas específicas para cada población celular. Esta estrategia que hemos utilizado refleja los cambios morfológicos validados en la autopsia por inmunohistoquímica cuantitativa". 

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Instituto de Neurociencias CSIC-UMH