Detección temprana de la enfermedad de Alzheimer con la medición dinámica de la glucosa en el cerebro mediante resonancia magnética
El equipo lleva a cabo experimentos en ratones utilizando el escáner animal de resonancia magnética 3T en CityU, el único de su tipo en Hong Kong. La pantalla de la computadora izquierda en el frente muestra signos vitales como el pulso y el patrón de respiración del ratón, mientras que la derecha muestra las imágenes de su cerebro. Crédito: Universidad de la Ciudad de Hong Kong
El diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer, el tipo más común de demencia, se complica por sus signos superpuestos con el envejecimiento normal. Una investigación colaborativa de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) y la Universidad Johns Hopkins ha desarrollado un nuevo enfoque de imágenes moleculares no invasivas basado en imágenes de resonancia magnética (MRI) para medir dinámicamente los cambios en el nivel de glucosa en el sistema linfático del cerebro. Su descubrimiento puede ayudar a identificar la enfermedad de Alzheimer en etapas tempranas para que los tratamientos puedan comenzar lo antes posible.
Dra. Kannie Chan Wai-yan, profesora asociada del Departamento de Ingeniería Biomédica (BME) de CityU, y su equipo colaboraron con científicos de los EE. UU., Suecia y Hong Kong para ser pioneros en este estudio preclínico. Sus hallazgos se publicaron en el último número de Science Advances, titulado «D-glucosa alterada en parénquima cerebral y líquido cefalorraquídeo de la enfermedad de Alzheimer temprana detectada por resonancia magnética mejorada con glucosa dinámica».
Un indicio de la enfermedad de Alzheimer
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«La parte difícil de identificar la enfermedad de Alzheimer es que las anomalías tempranas, como la aparición de placas de proteínas, son similares al envejecimiento normal en el cerebro humano. Los pacientes diagnosticados con síntomas en los que el depósito de placas en el cerebro dificulta la función cognitiva lo más probable es que ya se encuentren en la etapa media o tardía de la enfermedad. En realidad, las patologías en el cerebro ocurren 15 o 20 años antes de que aparezcan los síntomas», dijo el Dr. Chan.
Hallazgos recientes han demostrado que eliminación de desechos en el sistema glinfáticoel sistema linfático en el cerebro es uno de los sellos distintivos de la enfermedad de Alzheimer temprana. El sistema glinfático es un sistema similar al drenaje para que el líquido cefalorraquídeo fluya a través del tejido cerebral, lo que facilita la eliminación eficiente de solutos como la glucosa y los desechos de proteínas del cerebro.
Los ratones de 16 meses con enfermedad de Alzheimer (barra naranja ) muestran una captación de glucosa más baja que los ratones sanos de la misma edad (barra azul, ratones de envejecimiento normal) en diferentes regiones examinadas del cerebro. Crédito: Science Advances
Actualmente, la absorción y el metabolismo de la glucosa se pueden evaluar mediante imágenes con tomografía por emisión de positrones (PET) en los hospitales. Sin embargo, las exploraciones PET con trazadores radiactivos son costosas y su naturaleza invasiva ha dificultado su aplicación clínica general. Además, los pacientes no pueden escanearse con demasiada frecuencia con trazadores radiactivos.
Dr. El equipo de Chan ha pasado casi dos años buscando una mejor alternativa. Han desarrollado con éxito un nuevo enfoque de imágenes basado en la resonancia magnética de transferencia de saturación de intercambio químico (CEST MRI) para evaluar la absorción y eliminación de glucosa en el sistema glinfático de los cerebros de los ratones de forma no invasiva. «CEST MRI se ha utilizado en el diagnóstico de tumores cerebrales. Esta es la primera vez que se utiliza para evaluar la función del sistema glifático», dijo el Dr. Chan.
Glucosa: un marcador para evaluar el función del sistema de drenaje del cerebro
El equipo llevó a cabo los experimentos utilizando un escáner animal de resonancia magnética 3T en CityU, el único de su tipo en Hong Kong. Inyectaron glucosa en ratones genéticamente modificados con enfermedad de Alzheimer y ratones sanos de seis meses y 16 meses. A continuación, se midió simultáneamente la respuesta dinámica de la glucosa, tanto en el líquido cefalorraquídeo como en el parénquima cerebral, utilizando la resonancia magnética CEST.
De acuerdo con los resultados de la resonancia magnética, el equipo observó que los ratones con enfermedad de Alzheimer han mostrado una respuesta cerebroespinal significativamente más lenta. tasas de eliminación de líquidos que los ratones sanos de la misma edad, lo que es consistente con hallazgos neuropatológicos previos. «Las tasas de eliminación se reducen debido a anomalías en el sistema de drenaje del cerebro», explicó el Dr. Chan.
Figuras que muestran los resultados de la resonancia magnética del líquido cefalorraquídeo de los ratones examinados en el experimento. Las imágenes de diferencia dinámica antes y después de la infusión de glucosa para ratones sanos (WT) (figura A, B) y ratones con enfermedad de Alzheimer (APP, figura C, D) a los 6 meses (6M) y 16 meses (16M) muestran que los ratones con La enfermedad de Alzheimer muestra una mayor captación de glucosa (línea roja en la figura E) a una edad temprana y una eliminación más lenta (línea roja en la figura E y línea naranja en la figura F) tanto en edades jóvenes como mayores. Crédito: Science Advances
Además, se detectó una captación de glucosa significativamente mayor en el parénquima cerebral de los ratones de seis meses con enfermedad de Alzheimer en comparación con los ratones sanos de la misma edad. Para los ratones de 16 meses con enfermedad de Alzheimer, se encontró una captación de glucosa significativamente más baja tanto en el parénquima cerebral como en el líquido cefalorraquídeo en comparación con los ratones sanos de la misma edad. Estos resultados se hacen eco de los hallazgos de investigaciones anteriores utilizando otras metodologías. Estos también sirven como sellos para identificar la enfermedad de Alzheimer a partir del envejecimiento normal.
La obtención de imágenes de la captación y eliminación de glucosa en el líquido cefalorraquídeo y el parénquima cerebral permite la evaluación del sistema glifático cerebral. Es importante destacar que las anomalías se detectan en la etapa temprana de la enfermedad de Alzheimer cuando se desarrolla poca neuropatología en el cerebro. El equipo cree que esta evaluación no invasiva del sistema glinfático puede servir como un biomarcador de imágenes para revelar la patología temprana en la enfermedad de Alzheimer.
«Al usar la glucosa como un ‘marcador’, nuestro método de imágenes puede detectar con sensibilidad los cambios distintivos de la función del sistema glinfático a nivel molecular en una etapa temprana de la enfermedad, lo que nos ayuda a diferenciarla del envejecimiento normal», dijo el Dr. Chan. «Además, la glucosa es natural, biodegradable y se usa comúnmente en hospitales, como la prueba de tolerancia a la glucosa. Su uso como agente de contraste para IRM no es invasivo y es seguro».
Bajo costo de instalación y alta traducibilidad
Señaló que el nuevo método de imágenes es compatible con las máquinas de resonancia magnética comúnmente utilizadas en clínicas u hospitales, lo que significa un bajo costo de configuración y facilidad de transferencia a la aplicación clínica. «Ya hemos obtenido resultados positivos en la identificación de cambios en los diminutos cerebros de ratones a través del escáner 3T (campo magnético bajo). Esperamos que los cambios en los cerebros humanos sean más detectables a través del escáner clínico 3T, ya que los cerebros humanos son mucho más grandes», agregó el Dr. Chan. .
La identificación e intervención tempranas de la enfermedad de Alzheimer pueden detener o ralentizar su progresión hacia una etapa devastadora que afecta la vida diaria de los pacientes. «Esto puede ayudar a reducir la carga de atención de la sociedad que envejece», dijo el Dr. Chan, quien anticipó que el ensayo clínico podría realizarse en tres años.
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Una nueva herramienta de imágenes ayuda a los investigadores a ver el alcance del daño temprano del Alzheimer Más información: J. Huang el al., «D-glucosa alterada en el parénquima cerebral y el líquido cefalorraquídeo de los primeros Enfermedad de Alzheimer detectada por resonancia magnética mejorada con glucosa dinámica», Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aba3884 , advances.sciencemag.org/content/6/20/eaba3884 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por City University of Hong Kong Cita: Detección temprana de la enfermedad de Alzheimer con medición dinámica de glucosa en el cerebro por resonancia magnética (13 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-early-alzheimer-disease-dynamic-mri .html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.