Przewlekłe zapalenie mózgu jest powiązane z szeregiem coraz częstszych chorób zwyrodnieniowych mózgu, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona. Dowody sugerują, że zapalenie układu nerwowego przyczynia się do progresji i pogorszenia takich chorób.
Jednak obecne narzędzie diagnostyczne używane do monitorowania zapalenia mózgu, pozytonowa tomografia emisyjna (PET), obejmuje promieniowanie jonizujące, które może zwiększać ryzyko zachorowania na raka u pacjenta. Dostarczona dawka promieniowania sprawia również, że niepraktyczne jest prowadzenie badań podłużnych lub powtarzanie testów podczas zabiegów. W związku z tym istnieje potrzeba opracowania skutecznej metody obrazowania, która nie pogorszy stanu pacjentów z neurozapaleniem.
Naukowcy z Alicante w Hiszpanii opracowali nieinwazyjną metodę wizualizacji zapalenia mózgu za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją (DW-MRI). Zespół, kierowany przez Sylwia De Santis i Kanały Santiago od Instytut Neuronauk, wspólne centrum Hiszpańskiej Wyższej Rady ds. Badań Naukowych (CSIC) i Uniwersytetu Miguela Hernándeza (UMH), opracowało serię sekwencji akwizycji danych MR i modeli matematycznych do wykrywania zmian w aktywacji dwóch typów komórek mózgowych związanych z zapaleniem nerwowym: astrocytów i mikrogleju.
DW-MRI umożliwia zbieranie obrazów z mikrostruktur w mózgu o wysokiej rozdzielczości dzięki wykorzystaniu losowego ruchu cząsteczek wody w tkance mózgowej. Większość wcześniejszych zastosowań badawczych DW-MRI koncentrowała się na istocie białej mózgu i aksonach, ale w celu zbadania przewlekłego stanu zapalnego naukowcy byli zainteresowani obrazowaniem istoty szarej mózgu.
Aby skoncentrować się na najważniejszych astrocytach i mikrogleju, musieli zatem zaadaptować i zaprojektować zaawansowane sekwencje DW-MRI do wykorzystania w połączeniu z modelami matematycznymi opartymi na wiedzy biologicznej o tkankach funkcjonalnych w mózgu.
Naukowcy przetestowali swój model na szczurach, stosując ustaloną technikę wywoływania stanu zapalnego (podawanie lipopolisacharydu), która najpierw aktywuje mikroglej, a następnie opóźnia reakcję komórek astrocytów, umożliwiając niezależne badanie tych dwóch typów komórek. Skany MRI wykazały swoistość zarówno dla aktywacji mikrogleju, jak i astrocytów w istocie szarej in vivo.
Po drugie, naukowcy zastosowali tę metodę na ludziach w eksperymencie sprawdzającym koncepcję, skanując sześciu zdrowych ochotników w pięciu przypadkach. Odkryli, że wzorzec gęstości komórek mikrogleju istotnie koreluje z parametrem MRI frakcji pałeczek. Wyniki podkreślają zdolność modelu do wykrywania biomarkerów glejowych i potwierdzoną odtwarzalność między sesjami skanowania.
Narzędzie do mapowania zmian chorobowych ułatwia dostrzeżenie wczesnych oznak demencji
Naukowcy mają nadzieję, że ich praca pozwoli lepiej scharakteryzować mikrostrukturę tkanki mózgowej podczas stanu zapalnego, z większą rozdzielczością i możliwością badań podłużnych bez dawki promieniowania jonizującego. Uważają, że może to zmienić diagnostykę i monitorowanie leczenia wielu chorób związanych z odpowiedzią zapalną gleju.
Badania są publikowane w 2007 roku Postępy nauki.
