La imagen tridimensional de rayos X destaca la enfermedad neurodegenerativa
La imagen muestra los núcleos de las células neuronales del dentus gyratus (amarillo) y los vasos sanguíneos asociados (rojo). Variando el aumento de la óptica de rayos X, se puede «acercar» la densa banda de neuronas (en el óvalo rojo) y también resolver la subestructura del núcleo celular (óvalo azul). El estudio mostró un cambio en la estructura del núcleo celular que se produce en la enfermedad de Alzheimer hacia una estructura más compacta y heterogénea, lo que podría explicarse por un cambio en la densidad de empaquetamiento del ADN. Crédito: M. Eckermann/T. Salditt
¿Qué cambios ocurren en las partes del cerebro afectadas por enfermedades neurodegenerativas? ¿Cómo cambia la estructura de las neuronas? Algunos cambios patológicos en el tejido son fáciles de identificar usando microscopía estándar. Por ejemplo, los depósitos de proteínas conocidos como «placas», que se producen en la enfermedad de Alzheimer, se pueden ver con técnicas de tinción. Sin embargo, los cambios patológicos también pueden ser de una naturaleza más sutil y pasar desapercibidos fácilmente a menos que haya una digitalización y un análisis completos de la estructura tridimensional. Investigadores de la Universidad de Gttingen y el Centro Médico Universitario de Gttingen han encontrado ahora una nueva técnica para medir y cuantificar la arquitectura del tejido neuronal en tres dimensiones y en alta resolución, lo que les permitió identificar cambios en las neuronas en la enfermedad de Alzheimer. Los resultados fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).
El equipo desarrolló un método especial de obtención de imágenes por rayos X que les permitió detectar una transición previamente desconocida en los núcleos de las células neuronales en muestras de tejido del hipocampo de pacientes con Alzheimer. Los cambios indican actividad alterada de las neuronas. Los científicos examinaron el tejido neuronal del hipocampo, una región del cerebro donde los recuerdos se transfieren de la memoria a corto plazo a la de largo plazo. Las muestras de tejido fijadas químicamente de unos pocos milímetros de ancho se sometieron primero a rayos X mediante tomografía de contraste de fase. Los investigadores utilizaron un tomógrafo de contraste de fase especial, que el equipo, dirigido por el profesor Tim Salditt del Instituto de Física de rayos X de la Universidad de Gttingen, instaló en el anillo de almacenamiento PETRA III en el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY). . El tomógrafo se puede utilizar para obtener imágenes de tejidos que solo absorben débilmente los rayos X o que no absorben nada. Esto significó que grandes volúmenes de tejido podían ser registrados en su totalidad, sin dañar las muestras y sin una preparación que requería mucho tiempo.
«Para hacer esto, la imagen tridimensional de las proyecciones altamente aumentadas debe enfocarse primero en la computadora utilizando algoritmos especiales para obtener una imagen tridimensional con tamaños de píxel en el rango de una diezmilésima de milímetro», explica Marina Eckermann, primera autora del artículo. Usando este «gemelo digital» de la muestra, el aprendizaje automático se puede usar para identificar células excitables por neuronas que usan impulsos eléctricos y señales químicas para enviar información entre diferentes áreas del cerebro. Usando nuevos métodos matemáticos de la «teoría del transporte óptimo», desarrollado por el profesor Bernhard Schmitzer en el Instituto de Ciencias de la Computación de la Universidad de Gttingen, la población celular de diferentes individuos podría compararse entre sí sin tener que definir qué hipótesis se estaban utilizando o si las muestras pertenecían a un grupo de pacientes en particular. La comparación de las características estructurales no solo se refirió a los valores promedio de las neuronas correspondientes, sino a cada una de las células detectadas de cada individuo.
Crédito: Universidad de Gtinga
«Estos nuevos resultados muestran que en En la enfermedad de Alzheimer, los núcleos celulares en una subsección en el hipocampo se vuelven más compactos y tienen una mezcla de estructuras diferentes», dice el profesor Tim Salditt de la Universidad de Gttingen. «Esto conduce a una mayor proporción de ADN densamente empaquetado en el núcleo celular y a que el ADN se lea con menos frecuencia. Queda por ver si los cambios observados en el núcleo celular también desempeñan un papel causal en el desarrollo de la enfermedad», explica el profesor. Christine Stadelmann-Nessler, directora del Instituto de Neuropatología del Centro Médico Universitario de Gttingen.
Crédito: Universidad de Gttingen
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Nuevos conocimientos sobre el tejido pulmonar en la enfermedad de COVID-19 Más información : Marina Eckermann et al, Histología virtual tridimensional del hipocampo humano basada en tomografía computarizada de contraste de fase, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2113835118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Gttingen Cita: La imagen tridimensional de rayos X destaca las enfermedades neurodegenerativas enfermedad (2021, 6 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-three-dimensional-x-ray-image-spotlights-neurodegenerative.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.