磁共振成像首次显示体内脑部炎症

Canals 博士的研究使使用弥散加权磁共振首次和非常详细地可视化脑部炎症成为可能成像。这种详细的炎症“X 射线”无法通过常规 MRI 获得，但需要数据采集序列和特殊的数学模型。一旦开发了该方法，研究人员就能够量化参与大脑炎症过程的不同细胞群的形态变化。

研究人员开发的一项创新策略使这一重要突破成为可能，该突破今天发表在《科学进展》杂志上，这对于改变神经退行性疾病的研究和治疗过程可能至关重要。

研究表明，弥散加权 MRI 可以无创和差异地检测小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，这两种脑细胞是神经炎症及其进展的基础。

退行性脑部疾病，如阿尔茨海默氏症和其他痴呆症、帕金森氏症或多发性硬化症是一个紧迫且难以解决的问题。两种类型的脑细胞(小胶质细胞和星形胶质细胞)的持续激活会导致大脑中的慢性炎症，这是神经退行性变的原因之一，并有助于其进展。

然而，缺乏能够特异性表征体内脑炎症的非侵入性方法。目前的金标准是正电子发射断层扫描(PET)，但它难以一概而论并且与暴露于电离辐射有关，因此它在易受伤害人群和纵向研究中的使用受到限制，这需要在一段时间内反复使用 PET多年来，就像神经退行性疾病一样。

PET 的另一个缺点是其空间分辨率低，这使得它不适合对小型结构进行成像，另外一个缺点是炎症特异性放射性示踪剂在多种细胞类型(小胶质细胞、星形胶质细胞和内皮细胞)中表达，因此无法区分它们。

面对这些缺点，弥散加权 MRI 通过捕获脑实质中水分子的随机运动以在 MRI 图像中产生对比，具有无创和高分辨率地在体内成像大脑微观结构的独特能力。

创新战略

在这项研究中，UMH-CSIC 神经科学研究所的研究人员开发了一种创新策略，该策略允许使用扩散加权磁共振成像 (dw-MRI) 对大脑灰质中的小胶质细胞和星形胶质细胞激活进行成像。

“这是第一次证明来自这种类型的 MRI (dw-MRI) 的信号可以检测小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，每个细胞群都有特定的足迹。我们使用的这种策略反映了经过验证的形态学变化——通过定量免疫组织化学进行验尸，”研究人员指出。

他们还表明，这种技术对于检测伴有和不伴有神经的炎症是敏感和​​特异性的，因此可以区分这两种情况。此外，它可以区分多发性硬化症的炎症和脱髓鞘特征。

Silvia de Santis 说，这项工作还证明了该方法在高分辨率健康人类队列中的转化价值，“我们在其中进行了可重复性分析。与人脑中已知的小胶质细胞密度模式的显着关联支持了该方法的有用性。产生可靠的神经胶质生物标志物的方法。我们相信，使用这种技术，无创和纵向地表征炎症期间组织微观结构的相关方面，可以对我们对许多脑部疾病的病理生理学的理解产生巨大影响，并且可以改变当前的诊断实践和神经退行性疾病的治疗监测策略。”

为了验证该模型，研究人员使用了基于脑内脂多糖 (LPS) 给药的大鼠炎症模型。在这个范例中，神经元的活力和形态得以保留，同时首先诱导小胶质细胞(大脑的免疫系统细胞)的激活，并以延迟的方式诱导星形胶质细胞反应。这种细胞事件的时间序列允许神经胶质细胞的反应与神经元和反应性小胶质细胞的特征瞬时分离，并且独立于星形胶质细胞增生进行研究。

为了分离星形胶质细胞激活的印记，研究人员重复实验，用一种抑制剂预处理动物，暂时消融约 90% 的小胶质细胞。随后使用既定的神经元损伤范式，他们测试了该模型是否能够解开伴有和不伴有神经的神经炎症“足迹”。“这对于证明我们的方法作为发现神经退行性疾病炎症状态生物标志物的平台的实用性至关重要，其中神经胶质激活和神经元损伤都是关键因素，”他们写道。

最后，研究人员使用了基于溶血卵磷脂局部给药的既定脱髓鞘范例，以证明开发的生物标志物不能反映脑部疾病中常见的组织改变。

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