Kronisk betennelse i hjernen er knyttet til en rekke stadig mer vanlige degenerative hjernesykdommer, som Alzheimers og Parkinsons. Bevis tyder på at nevroinflammasjon bidrar til progresjon og forverring av slike sykdommer.
Det nåværende diagnostiske verktøyet som brukes for å overvåke hjernebetennelse, positronemisjonstomografi (PET), involverer imidlertid ioniserende stråling, som kan øke pasientens risiko for å utvikle kreft. Den leverte stråledosen gjør det også upraktisk å utføre longitudinelle forskningsstudier eller gjenta testing under behandlinger. Som sådan er det behov for å utvikle en effektiv bildebehandlingsmodalitet som ikke vil forverre tilstanden til pasienter med nevroinflammasjon.
Forskere fra Alicante, Spania, har utviklet en ikke-invasiv metode for å visualisere hjernebetennelse ved bruk av diffusjonsvektet magnetisk resonansavbildning (DW-MRI). Teamet, ledet av Silvia De Santis og Santiago-kanalene fra Institutt for nevrovitenskap, et felles senter for Spanish Superior Research Council (CSIC) og Miguel Hernández University (UMH), utviklet en serie MR-datainnsamlingssekvenser og matematiske modeller for å oppdage endringer i aktiveringen av to hjernecelletyper assosiert med neural betennelse: astrocytter og mikroglia.
DW-MRI muliggjør innsamling av bilder fra mikrostrukturer i hjernen med høy oppløsning ved å utnytte tilfeldig bevegelse av vannmolekyler i hjernevev. Mest tidligere forskningsbruk av DW-MRI har fokusert på hjernens hvite substans og aksoner, men for å undersøke kronisk betennelse var forskerne interessert i å avbilde hjernens grå substans.
For å fokusere på de aller viktigste astrocyttene og mikrogliaene, måtte de derfor tilpasse og designe avanserte DW-MRI-sekvenser, for bruk i kombinasjon med matematiske modeller basert på biologisk kunnskap om det funksjonelle vevet i hjernen.
Forskerne testet modellen deres på rotter, ved å bruke en etablert teknikk for å indusere betennelse (administrere lipopolysakkarid), som først aktiverer mikroglia, etterfulgt av en forsinket respons fra astrocyttceller, noe som muliggjør uavhengig undersøkelse av de to celletypene. MR-skanningene viste spesifisitet til både mikroglial- og astrocyttaktivering i grå substans in vivo.
For det andre brukte forskerne metoden i menneskelige deltakere i et proof-of-concept-eksperiment, og skannet seks friske frivillige i fem anledninger. De fant at mønsteret av mikroglialcelletetthet signifikant korrelerte med MR-parameteren til stokkfraksjon. Resultatene fremhever modellens evne til å oppdage gliale biomarkører og bekreftet reproduserbarhet mellom skanningsøktene.
Lesjonskartleggingsverktøy gjør tidlige tegn på demens lettere å oppdage
Forskerne håper at arbeidet deres vil muliggjøre bedre karakterisering av hjernevevs mikrostruktur under betennelse, med høyere oppløsning og mulighet for longitudinelle studier uten en dose ioniserende stråling. De tror at dette kan forandre diagnosen og behandlingsovervåkingen av de mange sykdommene forbundet med en inflammatorisk gliarespons.
Forskningen er publisert i Vitenskap Fremskritt.
