磁共振成像首次顯示體內(nèi)腦部炎癥

Canals 博士的研究使使用彌散加權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重要。

研究表明，彌散加權 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。

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。目前的金標準是正電子發(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，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構進行成像，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 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)成像大腦微觀結構的獨特能力。

創(chuàng)新戰(zhàn)略

在這項研究中，UMH-CSIC 神經(jīng)科學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)學變化——通過定量免疫組織化學進行驗尸，”研究人員指出。

他們還表明，這種技術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性分析。與人腦中已知的小膠質(zhì)細胞密度模式的顯著關聯(lián)支持了該方法的有用性。產(chǎn)生可靠的神經(jīng)膠質(zhì)生物標志物的方法。我們相信，使用這種技術，無創(chuàng)和縱向地表征炎癥期間組織微觀結構的相關方面，可以對我們對許多腦部疾病的病理生理學的理解產(chǎn)生巨大影響，并且可以改變當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星形膠質(zhì)細胞反應。這種細胞事件的時間序列允許神經(jīng)膠質(zhì)細胞的反應與神經(jīng)元和反應性小膠質(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，研究人員重復實驗，用一種抑制劑預處理動物，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)生物標志物的平臺的實用性至關重要，其中神經(jīng)膠質(zhì)激活和神經(jīng)元損傷都是關鍵因素，”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)的生物標志物不能反映腦部疾病中常見的組織改變。

標簽：