Entendiendo los Gliomas a Través de Técnicas de Imagen Avanzadas

Los Gliomas difusos son un tipo de tumor cerebral que comienza en las células gliales, que apoyan y protegen las células nerviosas en el cerebro. Estos Tumores son en su mayoría cancerosos y son conocidos por ser difíciles de tratar. Una razón de esta dificultad es su tendencia a esparcirse en el tejido cerebral circundante, lo que hace que sea complicado removerlos por completo con cirugía o tratarlos con radiación. Como resultado, los pacientes suelen experimentar efectos severos, como Convulsiones, y estos tumores pueden ser potencialmente mortales.

En la práctica médica, los doctores usan escaneos de MRI estructural para entender cuánto se ha esparcido el tumor a áreas cercanas. Esto les ayuda a remover tanto como sea posible sin dañar el tejido cerebral sano. Sin embargo, algunas células cancerosas no son visibles en los escaneos de MRI, lo que puede llevar a que el tumor vuelva a crecer después del tratamiento.

A medida que los científicos han aprendido más sobre la biología de los gliomas, ahora usan marcadores moleculares específicos para clasificar estos tumores. En 2021, la Organización Mundial de la Salud listó diferentes tipos de gliomas basados en estos marcadores. Por ejemplo, hay clases llamadas "astrocitoma, IDH-mutante," "oligodendroglioma, IDH-mutante y 1p/19q-codeletado," y "glioblastoma, IDH-wildtype." Un marcador clave involucra mutaciones en el gen isocitrato deshidrogenasa (IDH), que afecta la producción de una sustancia llamada 2-hidroxiglutarato (2HG). La investigación sobre el papel del 2HG en los gliomas sigue en curso, pero no es la única molécula de interés.

#El papel del Glutamato y la Glutamina

El glutamato, conocido como Glu, es un neurotransmisor principal que ayuda a transmitir señales en el cerebro. Sin embargo, las células de glioma liberan grandes cantidades de Glu, lo que puede dañar las células sanas cercanas e incluso causar muerte de tejido. Las células de glioblastoma pueden moverse a áreas sanas del cerebro y conectarse con neuronas, contribuyendo al crecimiento del tumor. La forma en que Glu interactúa con otros componentes del cerebro parece estar relacionada con los receptores AMPA y las señales de calcio tanto en las células tumorales como en las cerebrales. Cambios similares se han notado en otro tipo de glioma llamado astrocitomas.

Por otro lado, otra sustancia, α-cetoglutarato (αKG), es significativa en la producción de 2HG en tumores IDH-mutantes. En estos casos, puede ser producido a partir de Glu. Para los tumores IDH-wildtype, αKG puede ser intercambiado por cisteína (Cys), lo que se relaciona con los niveles tóxicos aumentados de Glu y también impulsa la creación de un antioxidante llamado glutatión (GSH).

La glutamina, o Gln, se produce a partir de Glu y es importante para las neuronas ya que ayuda a producir Glu y otro neurotransmisor llamado ácido gamma-aminobutírico (GABA). Las células tumorales dependen en gran medida de Gln para energía y procesos necesarios para su crecimiento. Cuando las células de glioma descomponen Gln, no solo liberan Glu dañino, sino también amoníaco, lo que puede llevar a inflamación e impedir la capacidad de las células cerebrales sanas de eliminar Glu, permitiendo que el tumor crezca más rápido.

#Gliomas y convulsiones

Las convulsiones son comunes en personas con gliomas, a menudo siendo el primer signo de la enfermedad. La liberación de Glu por las células cancerosas es un factor clave en lo que se conoce como epilepsia asociada al tumor (TAE). La investigación ha indicado que niveles más altos de Glu en el tumor y los tejidos circundantes están relacionados con convulsiones preoperatorias en los pacientes.

Dada esta información, medir los niveles de Glu y Gln en pacientes vivos puede ayudar en el diagnóstico y la investigación de gliomas. Aunque ambas sustancias pueden detectarse usando una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética (MRS), están muy cerca en estructura química, lo que hace difícil separar sus señales. Esto significa que a menudo se informan juntas como Glx. MRS también tiene limitaciones en términos de claridad de la señal, tiempo de escaneo y el detalle de las imágenes producidas. A pesar de estos desafíos, ha habido una investigación limitada sobre Glu y Gln en gliomas.

Estudios anteriores usando MRSI de 3 Tesla (3T) encontraron diferencias en las proporciones de Glu y Gln en comparación con el tejido cerebral normal. Por ejemplo, los tumores mostraron niveles más altos de Glu y Gln, que correlacionaron con el grado del tumor y las tasas de supervivencia de los pacientes. Sin embargo, la investigación sobre Glu y Gln en áreas cerebrales circundantes sigue siendo escasa debido a las limitaciones técnicas de los métodos estándar de MRS.

#Avances en tecnología de imagen

Una nueva técnica que usa un escáner de MRI de 7 Tesla (7T) está haciendo posible crear mapas detallados de la química cerebral en pacientes. Este nuevo método combina mejor claridad de señal con imágenes más rápidas, permitiendo a los investigadores crear mapas químicos tridimensionales en solo 15 minutos. A diferencia de los métodos más antiguos, este 7T MRSI puede separar y medir Glu y Gln individualmente, proporcionando una visión más clara de cómo se comportan estas sustancias en los tumores y el tejido circundante.

Nuestro objetivo era revisar nuevamente escáneres de alta resolución previos de pacientes con glioma, enfocándonos específicamente en Glu y Gln. Buscamos encontrar diferencias entre el tumor y las áreas circundantes y ver cómo estas diferencias se relacionaban con TAE y otras características del tumor.

#Resumen del estudio

Estudiamos a 36 pacientes con glioma con una edad promedio de 52 años. El grupo incluía varios tipos de gliomas, como glioblastoma y astrocitomas. Antes de someterse a escaneos de MRI de 7T, todos los pacientes dieron su consentimiento informado para participar en el estudio. Recolectamos diferentes tipos de datos de MRI, incluidos escaneos con contraste para visualizar mejor el tumor.

Los escaneos de MRSI se realizaron utilizando técnicas avanzadas que permitieron una imagen clara. Recopilamos datos sobre varios metabolitos en el cerebro, incluidos Glu, Gln y colina total. El objetivo era crear mapas que muestren cómo se distribuyen estas sustancias en el tumor y los tejidos circundantes.

#Análisis de los datos

Después de recolectar los datos, utilizamos métodos estadísticos para analizar las diferencias en los niveles de metabolitos entre el tumor, el tejido circundante y las áreas cerebrales normales. Buscamos específicamente diferencias significativas y relaciones entre los metabolitos y varias características de los pacientes, como la edad y el grado del tumor.

#Hallazgos

Nuestros hallazgos indicaron diferencias claras en los niveles de Glu y Gln en diferentes áreas del cerebro. Las áreas tumorales generalmente tenían proporciones más altas de estas sustancias en comparación con el tejido circundante. Notamos que Glu era a menudo más alto en los tumores, mientras que los niveles de Gln mostraron cambios significativos en relación con el tipo de tumor y las características de los pacientes.

Curiosamente, encontramos que la proporción de Glu a colina total era notablemente diferente entre los tejidos tumorales y sanos, sugiriendo que esto podría ser una medida útil para evaluar la actividad tumoral. También identificamos que las distribuciones de Glu y Gln pueden revelar diferencias importantes en la actividad tumoral, particularmente en relación con las convulsiones y las propiedades del tumor.

En general, nuestro análisis proporciona nuevas perspectivas sobre el paisaje químico de los gliomas, destacando el potencial del 7T MRSI para ofrecer información valiosa para el diagnóstico y la planificación del tratamiento.

#Conclusión

El estudio demuestra que técnicas de imagen como el 7T MRSI pueden proporcionar una imagen más clara de la actividad metabólica en los gliomas. Al enfocarse en sustancias importantes como Glu y Gln, los investigadores pueden obtener mejores perspectivas sobre la naturaleza de estos tumores y sus efectos en el cerebro. Esta investigación abre puertas para más estudios enfocados en mejorar nuestra comprensión de los gliomas y desarrollar mejores estrategias de tratamiento. Investigar más con grupos de pacientes más grandes ayudará a refinar nuestro conocimiento sobre cómo se comportan los gliomas. Más esfuerzos en esta área podrían llevar al desarrollo de nuevos métodos para el diagnóstico y tratamiento, beneficiando a futuros pacientes diagnosticados con estos desafiantes tumores.