Canals 博士的研究使使用彌散加權(quán)磁共振首次和非常詳細地可視化腦部炎癥成為可能成像。這種詳細的炎癥“X 射線”無法通過常規(guī) MRI 獲得，但需要數(shù)據(jù)采集序列和特殊的數(shù)學(xué)模型。一旦開發(fā)了該方法，研究人員就能夠量化參與大腦炎癥過程的不同細胞群的形態(tài)變化。
研究人員開發(fā)的一項創(chuàng)新策略使這一重要突破成為可能，該突破今天發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上，這對于改變神經(jīng)退行性疾病的研究和治療過程可能至關(guān)重要。
研究表明，彌散加權(quán) MRI 可以無創(chuàng)和差異地檢測小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的激活，這兩種腦細胞是神經(jīng)炎癥及其進展的基礎(chǔ)。
退行性腦部疾病，如阿爾茨海默氏癥和其他癡呆癥、帕金森氏癥或多發(fā)性硬化癥是一個緊迫且難以解決的問題。兩種類型的腦細胞(小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞)的持續(xù)激活會導(dǎo)致大腦中的慢性炎癥，這是神經(jīng)退行性變的原因之一，并有助于其進展。
然而，缺乏能夠特異性表征體內(nèi)腦炎癥的非侵入性方法。目前的金標(biāo)準(zhǔn)是正電子發(fā)射斷層掃描(PET)，但它難以一概而論并且與暴露于電離輻射有關(guān)，因此它在易受傷害人群和縱向研究中的使用受到限制，這需要在一段時間內(nèi)反復(fù)使用 PET多年來，就像神經(jīng)退行性疾病一樣。
PET 的另一個缺點是其空間分辨率低，這使得它不適合對小型結(jié)構(gòu)進行成像，另外一個缺點是炎癥特異性放射性示蹤劑在多種細胞類型(小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞)中表達，因此無法區(qū)分它們。
面對這些缺點，彌散加權(quán) MRI 通過捕獲腦實質(zhì)中水分子的隨機運動以在 MRI 圖像中產(chǎn)生對比，具有無創(chuàng)和高分辨率地在體內(nèi)成像大腦微觀結(jié)構(gòu)的獨特能力。
創(chuàng)新戰(zhàn)略
在這項研究中，UMH-CSIC 神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新策略，該策略允許使用擴散加權(quán)磁共振成像 (dw-MRI) 對大腦灰質(zhì)中的小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞激活進行成像。
“這是第一次證明來自這種類型的 MRI (dw-MRI) 的信號可以檢測小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的激活，每個細胞群都有特定的足跡。我們使用的這種策略反映了經(jīng)過驗證的形態(tài)學(xué)變化——通過定量免疫組織化學(xué)進行驗尸，”研究人員指出。
他們還表明，這種技術(shù)對于檢測伴有和不伴有神經(jīng)的炎癥是敏感和??特異性的，因此可以區(qū)分這兩種情況。此外，它可以區(qū)分多發(fā)性硬化癥的炎癥和脫髓鞘特征。
Silvia de Santis 說，這項工作還證明了該方法在高分辨率健康人類隊列中的轉(zhuǎn)化價值，“我們在其中進行了可重復(fù)性分析。與人腦中已知的小膠質(zhì)細胞密度模式的顯著關(guān)聯(lián)支持了該方法的有用性。產(chǎn)生可靠的神經(jīng)膠質(zhì)生物標(biāo)志物的方法。我們相信，使用這種技術(shù)，無創(chuàng)和縱向地表征炎癥期間組織微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)方面，可以對我們對許多腦部疾病的病理生理學(xué)的理解產(chǎn)生巨大影響，并且可以改變當(dāng)前的診斷實踐和神經(jīng)退行性疾病的治療監(jiān)測策略。”
為了驗證該模型，研究人員使用了基于腦內(nèi)脂多糖 (LPS) 給藥的大鼠炎癥模型。在這個范例中，神經(jīng)元的活力和形態(tài)得以保留，同時首先誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞(大腦的免疫系統(tǒng)細胞)的激活，并以延遲的方式誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細胞反應(yīng)。這種細胞事件的時間序列允許神經(jīng)膠質(zhì)細胞的反應(yīng)與神經(jīng)元和反應(yīng)性小膠質(zhì)細胞的特征瞬時分離，并且獨立于星形膠質(zhì)細胞增生進行研究。
為了分離星形膠質(zhì)細胞激活的印記，研究人員重復(fù)實驗，用一種抑制劑預(yù)處理動物，暫時消融約 90% 的小膠質(zhì)細胞。隨后使用既定的神經(jīng)元損傷范式，他們測試了該模型是否能夠解開伴有和不伴有神經(jīng)的神經(jīng)炎癥“足跡”。“這對于證明我們的方法作為發(fā)現(xiàn)神經(jīng)退行性疾病炎癥狀態(tài)生物標(biāo)志物的平臺的實用性至關(guān)重要，其中神經(jīng)膠質(zhì)激活和神經(jīng)元損傷都是關(guān)鍵因素，”他們寫道。
最后，研究人員使用了基于溶血卵磷脂局部給藥的既定脫髓鞘范例，以證明開發(fā)的生物標(biāo)志物不能反映腦部疾病中常見的組織改變。
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