Una visualización no invasiva y casi en tiempo real del sistema de eliminación de desechos del cerebro humano
Imágenes de RM del sistema linfático dural dorsal y métricas de múltiples sujetos. una imagen FLAIR sagital muestra un aumento de la señal lineal que representa los vasos linfáticos dural-parasagital alrededor de las paredes del seno sagital superior (puntas de flecha), el seno recto (flechas) y el seno confluente (flecha doble). Las imágenes FLAIR coronal (b) y axial (c) muestran señales linfáticas dural-parasagital gruesas a lo largo del seno sagital (puntas de flecha) y las venas corticales. También se observan señales linfáticas similares pero menos prominentes a lo largo de la pared, el seno transverso (d, puntas de flecha), el seno sigmoideo y la vena yugular (e, puntas de flecha). f La imagen sagital muestra las estructuras linfáticas durales en la cara posterior del foramen magnum (puntas de flecha). g Ilustración de la distribución y el volumen relativo de las estructuras linfáticas dorsales de la duramadre (verde) y el sistema venoso (azul) derivadas de T2-FLAIR h. Representación en 3D de los linfáticos durales definidos en T2-FLAIR desde una vista dorsal. Los linfáticos durales (estructuras irregulares parasagitales brillantes) se definen a partir de T2-FLAIR y se registran conjuntamente con la segmentación aproximada del cerebro y los linfáticos durales-parasagitales (verde). Crédito: DOI: 10.1038/s41467-021-27887-0
Un equipo de investigación conjunto de la Universidad Médica de Carolina del Sur (MUSC) y la Universidad de Florida describe la primera visualización no invasiva y casi en tiempo real del ser humano sistema de eliminación de desechos del cerebro en Nature Communications. El cerebro está densamente organizado y la visualización de las estructuras dedicadas a la eliminación de desechos, también conocidas como estructuras linfáticas, había sido una limitación en el campo.
«Este es el primer informe que muestra la arquitectura completa del sistema linfático del cerebro humano en humanos vivos», dijo Onder Albayram, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio y Departamento de Neurociencia en MUSC, quien dirigió el equipo de investigación y es el autor principal del artículo.
Albayram estaba intrigado por la posibilidad de estructuras linfáticas en el cerebro. «El sistema de limpieza linfática está en todo el cuerpo para diferentes órganos», dijo. «Simplemente me pregunté: ‘¿Por qué no el cerebro?'».
La visualización mejorada del sistema de eliminación de desechos del cerebro podría mejorar nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro sano. También podría proporcionar una idea de lo que funciona mal. en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y cómo el cerebro se recupera de lesiones cerebrales traumáticas (TBI).
Libra por libra, el cerebro es la masa metabólicamente más exigente del cuerpo, pesa alrededor de tres libras pero requiere el 20 % del total consumo de oxígeno. Esa demanda metabólica viene con la necesidad de eliminar los desechos regularmente.
A medida que la sangre que transporta oxígeno penetra en los tejidos para entregar nutrientes vitales, recolecta patógenos, células dañadas y desechos. Este líquido luego drena en los vasos linfáticos. filtrarse a través de los ganglios linfáticos, que eliminan los productos de desecho no deseados.
«Durante mucho tiempo se creyó que el cerebro carecía de vasos linfáticos», dijo Sait Albayram, MD, profesor en el Departamento de Neurorradiología de la el universo Florida, quien es el autor principal del artículo.
«Ese pensamiento comenzó a cambiar hace aproximadamente una década, ya que los primeros informes de experimentos en roedores insinuaron vasos linfáticos que rodean el cerebro, uno al lado del otro con vasos sanguíneos. Pero la evidencia de vasos linfáticos en cerebros humanos seguía siendo escasa antes de este estudio».
El sistema de eliminación de desechos del cerebro
Onder Albayram compara el cerebro en el cráneo con una manzana suspendida dentro de un una capa de delicadas membranas conocidas como meninges. Un líquido conocido como líquido cefalorraquídeo (LCR) rodea el cerebro. El pensamiento convencional era que el líquido cargado de desechos del cerebro fluyó hacia el líquido cefalorraquídeo a lo largo de los vasos sanguíneos, fue transportado fuera del cráneo y luego drenado en las venas.La investigación durante la última década ha insinuado que el proceso es más complejo y sugirió la existencia de vasos linfáticos dedicados a la eliminación de desechos en el cerebro.
Sin embargo, presenciar estos vasos en acción en un cerebro humano vivo ha planteado limitaciones técnicas. La principal de ellas es el uso obligatorio de gadolinio, un metal tóxico de tierras raras que se usa como agente de contraste durante la resonancia magnética, una técnica utilizado para visualizar y diferenciar st rupturas en el cerebro.
En este estudio, los investigadores pudieron superar esta limitación y usar la resonancia magnética para visualizar los vasos linfáticos en las meninges sin necesidad de un agente de contraste. En cambio, el equipo usó diferencias en el contenido de proteínas del propio cerebro para crear un gradiente en contraste. Las estructuras con bajo contenido de proteínas aparecen oscuras y aquellas con alto contenido de proteínas aparecen claras, con una resolución lo suficientemente alta como para ver detalles intrincados.
«El descubrimiento de las redes linfáticas meníngeas en mamíferos en la última década abrió un nuevo capítulo en nuestra comprensión del manejo de desechos celulares en el cerebro», dijo Adviye Ergul, MD, Ph.D., profesor en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio en MUSC, quien no fue autor del estudio.
«Este nuevo estudio va un paso más allá al eliminar la necesidad de inyectar agentes de contraste para visualizar los vasos linfáticos», dijo. «Este es un logro importante que fortalecerá el campo para profundizar en el cerebro y expandir nuestro conocimiento del sistema linfático cerebral».
Este enfoque simple pero innovador permitió a los investigadores capturar imágenes claras de los vasos linfáticos, con su alto contenido de proteínas, unas 50 veces mayor que el del CSF, conectaron áreas dentro del cerebro con los ganglios linfáticos del cuello.
El equipo de investigación luego comparó cómo los cerebros envejecidos difieren de los más jóvenes y encontró una reducción en la eliminación de desechos en cerebros más viejos.
Usando esta técnica de resonancia magnética no invasiva, los investigadores y los médicos ahora pueden ver cómo se ven los vasos linfáticos de un cerebro sano, dijo Onder Albayram, y estudiar cómo cambiar a medida que envejecemos. También pueden determinar su papel en la progresión de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y la demencia relacionada. La técnica también podría usarse para estudiar formas de aumentar la producción linfática del cerebro a medida que envejecemos y tal vez ofrecer información sobre la recuperación después de una TBI.
«Imagínese nuevamente el cerebro en el frasco, rodeado de delicados vasos linfáticos». dijo Onder Albayram. «¿Qué sucede durante una TBI? ¿Se dañan los vasos linfáticos y cómo se recuperan? Esta técnica nos permitirá comenzar a responder estas preguntas».
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Desentrañando el vínculo entre el cerebro y el sistema linfático Más información: Mehmet Sait Albayram et al, Imágenes por RM no invasivas de las redes linfáticas del cerebro humano con conexiones a los ganglios linfáticos cervicales, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-021-27887-0 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad Médica de Carolina del Sur Cita: Un estudio no invasivo y casi real -visualización en tiempo del sistema de eliminación de desechos del cerebro humano (24 de febrero de 2022) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-02-non-invasive-real-time-visualization-human-brain. 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.