Un recorrido iluminado en 3D por el dolor lumbar

Las moléculas etiquetadas con fluorescencia se dirigen a las proteínas de colágeno desplegadas para crear imágenes detalladas y mapas en 3D de los tejidos blandos dañados en la columna vertebral de ratones y ratas. Crédito: Sociedad Química Estadounidense.

El dolor de espalda afecta a muchas personas en algún momento de sus vidas, y una causa común es el daño en los discos blandos o en los tejidos elásticos y flexibles de la columna vertebral. Sin embargo, observar este daño en una etapa temprana es difícil con los métodos de imagen actuales. Ahora, los investigadores que informan en ACS Nanocan ven la destrucción microscópica del tejido blando en las espinas de los animales al atacar el colágeno desnaturalizado con moléculas fluorescentes.

En cualquier parte de la columna, desde el cuello hasta el coxis, puede volverse incómodo cuando los tejidos blandos y protectores, incluidos el cartílago y los discos intervertebrales gelatinosos, se dañan y pierden su estructura. El desgaste diario, así como algunos trastornos, como la osteoartritis de las articulaciones facetarias o la espondilitis anquilosante, pueden degradar y desplegar las proteínas de colágeno que dan a estos tejidos su vitalidad y flexibilidad. La detección temprana del colágeno comprometido podría ayudar a los pacientes a obtener alivio antes de que el dolor se vuelva severo, pero esto es muy difícil de hacer con las tecnologías médicas existentes, como los rayos X y la resonancia magnética (MRI). Anteriormente, Yang Li y sus colegas desarrollaron una sonda de péptido de hibridación de colágeno (CHP) que se une específicamente a las moléculas de colágeno desplegadas, lo que sucede cuando se deterioran y pierden su capacidad para amortiguar las vértebras. Entonces, Li, Kuibo Zhang, Hong Shan y sus colegas querían probar si CHP marcado con etiquetas fluorescentes podría usarse como un método de imagen para identificar la destrucción de colágeno en el cuerpo.

Para hacer que la sonda peptídica sea más estable en el cuerpo, los investigadores modificaron el CHP sustituyendo un grupo hidroxilo con flúor y luego añadiéndole un tinte fluorescente. Cuando a ratones y ratas sanos se les inyectó CHP marcado con colorante fluorescente y se tomaron imágenes con fluorescencia de infrarrojo cercano (NIRF), el equipo pudo confirmar que las moléculas fluorescentes se acumularon en los tejidos blandos entre las vértebras. Luego, los investigadores extrajeron una parte de las espinas dorsales de los animales y las tomaron con microscopía de fluorescencia de lámina de luz. Esta técnica produjo mapas tridimensionales precisos, que revelaron colágeno desnaturalizado.

Crédito: American Chemical Society

Debido a que se sabe que el CHP se enfoca específicamente en el colágeno dañado, el equipo dice que sus experimentos de imágenes muestran que incluso los animales sanos pueden tener un grado modesto de colágeno deteriorado alrededor de las articulaciones que soportan carga, especialmente en la parte baja de la espalda. En experimentos adicionales, tanto las imágenes NIRF como los mapas tridimensionales generados con el nuevo método detectaron el deterioro del colágeno en modelos animales de lesión espinal antes de que los cambios estructurales fueran visibles en los tejidos en las resonancias magnéticas. Finalmente, los investigadores aplicaron CHP marcado con tinte como una mancha a portaobjetos de disco intervertebral de personas que se habían sometido a cirugías de columna. La intensidad de la fluorescencia de la tinción aumentó sustancialmente a medida que aumentaba el nivel de degeneración del disco. Con base en estos resultados, los investigadores dicen que su técnica a nivel molecular podría desarrollarse en estudios clínicos para un diagnóstico más temprano y tratamientos terapéuticos específicos para pacientes con dolor de espalda.

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Imágenes OCT 3D sensibles a la polarización de la organización del colágeno dentro de los sistemas de órganos Más información: Lei Liu et al, Molecular Imaging of Collagen Destruction of the Spine, ACS Nano (2021) . DOI: 10.1021/acsnano.1c07112 Información de la revista: ACS Nano

Proporcionado por la American Chemical Society Cita: Un recorrido iluminado en 3D del dolor lumbar (2021, 8 de diciembre ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-illuminated-3d-pain.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.