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La astrogliosis como un marcador clave en la investigación del Alzheimer

Un estudio revela que la astrogliosis podría predecir la resiliencia cognitiva en pacientes con Alzheimer.

― 5 minilectura


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La enfermedad de Alzheimer (EA) es un tipo de demencia que se encuentra sobre todo en adultos mayores. Para 2023, alrededor de 6.7 millones de personas en EE. UU. de 65 años o más viven con esta enfermedad. La EA generalmente comienza con pérdida de memoria, y a medida que avanza, afecta las habilidades de pensamiento, la capacidad para entender el espacio y puede llevar a cambios de comportamiento. Se predice que más personas tendrán EA en el futuro a medida que la población envejezca, por lo que es esencial mejorar los métodos de detección temprana.

Qué pasa en el cerebro

En la enfermedad de Alzheimer, se pueden ver dos características principales en el cerebro: placas amiloides y ovillos neurofibrilares, que están hechos de una proteína llamada tau. Estos cambios a menudo están relacionados con problemas de memoria y demencia. Sin embargo, estudios muestran que no todas las personas con estas placas y ovillos experimentan problemas de memoria. Algunos adultos mayores sanos muestran estos cambios cerebrales pero no tienen problemas cognitivos. Esto sugiere ideas sobre la resiliencia, que describe a las personas que parecen sobrellevar bien incluso cuando sus cerebros muestran signos de Alzheimer.

El papel de la inflamación en el Alzheimer

Investigaciones recientes han resaltado el papel de la inflamación en la EA. Las células gliales, que son células de soporte en el cerebro, parecen aumentar en respuesta a los cambios que ocurren en la EA. Esta respuesta glial es más fuerte en áreas del cerebro donde están presentes las placas amiloides y los ovillos, y parece intensificarse a medida que avanza la enfermedad. Aunque todavía no está claro cómo estas células gliales contribuyen a la pérdida de memoria, encontrar formas de observar estos cambios en el cerebro sin procedimientos invasivos podría ayudarnos a predecir cómo alguien podría mantener su función cognitiva.

Técnicas de imagen y desafíos

Encontrar métodos de imagen efectivos para ver estas respuestas gliales es complicado. La resonancia magnética tradicional no hace un buen trabajo al detectar estos cambios porque tiene límites para distinguir entre diferentes procesos cerebrales. Recientemente, se han probado algunas técnicas de imagen avanzadas, pero principalmente han funcionado en animales y no en humanos.

Un enfoque prometedor se llama resonancia magnética multidimensional (MD-MRI). Este método puede evaluar diferentes aspectos del tejido cerebral sin depender de promedios tradicionales. Permite a los investigadores obtener información más detallada sobre la estructura del cerebro y cómo se ve afectada por enfermedades como el Alzheimer.

Propósito del estudio

El objetivo del estudio era ver si la MD-MRI podría ayudar a visualizar los cambios en los astrocitos, un tipo de célula glial, en los cerebros de quienes padecen Alzheimer. Los investigadores esperaban poder diferenciar entre personas que mantienen sus Funciones Cognitivas y aquellas que no, incluso si ambos grupos tienen señales visibles de Alzheimer en sus cerebros.

Cómo se llevó a cabo el estudio

Los investigadores estudiaron 13 cerebros donados de dos bancos de cerebros diferentes. Siguiendo pautas éticas, aseguraron que todos los procedimientos estuvieran debidamente aprobados. Se prepararon y analizaron los cerebros para determinar cuánta patología de Alzheimer contenían.

El estudio involucró tres grupos: individuos con Alzheimer y demencia, aquellos con altos niveles de cambios por Alzheimer pero sin demencia, y aquellos sin signos significativos de Alzheimer. Los investigadores realizaron pruebas para ver cuánto de cada tipo de cambio cerebral estaba presente y cómo estos cambios afectaban la función cognitiva.

Hallazgos sobre los cambios cerebrales

Cuando los investigadores examinaron los cerebros, encontraron que, aunque las placas y ovillos estaban presentes en ambos grupos de personas con Alzheimer, la astrogliosis (un aumento en el número de astrocitos) era notablemente mayor en quienes tenían demencia en comparación con aquellos con función cognitiva intacta. Esto sugiere que tener más astrocitos reactivos en el cerebro podría estar relacionado con el deterioro cognitivo.

Resultados de la imagen

Usando MD-MRI, el estudio pudo crear mapas que indican áreas de astrogliosis en los cerebros de todos los casos. Esta imagen coincidió estrechamente con los hallazgos de histología (el estudio detallado de tejidos) que mostró diferentes niveles de astrocitos reactivos en los cerebros. Las técnicas de resonancia magnética tradicionales no detectaron estos cambios de manera tan efectiva.

La importancia de la astrogliosis

Los hallazgos resaltan el papel de la astrogliosis en la enfermedad de Alzheimer y su potencial como marcador para predecir la resiliencia cognitiva. Los investigadores concluyeron que observar la actividad de los astrocitos podría proporcionar información sobre qué tan bien alguien podría mantener sus habilidades mentales, incluso en presencia de marcadores de Alzheimer.

Implicaciones para futuras investigaciones

Este estudio abre la puerta a más investigaciones sobre cómo las células gliales contribuyen al Alzheimer y al deterioro cognitivo. La capacidad de ver estos cambios en pacientes vivos podría ayudar en la detección temprana y el monitoreo de la enfermedad. Si se demuestra que es efectivo, la MD-MRI podría guiar nuevos tratamientos destinados a reducir los efectos del Alzheimer.

Conclusión

La enfermedad de Alzheimer presenta serios desafíos para individuos, familias y sistemas de salud. Si bien las placas y ovillos en el cerebro han sido vistos durante mucho tiempo como los principales culpables, este estudio enfatiza que la astrogliosis podría jugar un papel significativo en cómo el Alzheimer impacta la función cognitiva. Los estudios futuros podrían conducir a métodos mejorados para evaluar y tratar esta enfermedad prevalente.

Fuente original

Título: Resiliency to Alzheimer's disease neuropathology can be distinguished from dementia using cortical astrogliosis imaging

Resumen: Despite the presence of significant Alzheimers disease (AD) pathology, characterized by amyloid {beta} (A{beta}) plaques and phosphorylated tau (pTau) tangles, some cognitively normal elderly individuals do not inevitably develop dementia. These findings give rise to the notion of cognitive resilience, suggesting maintained cognitive function despite the presence of AD neuropathology, highlighting the influence of factors beyond classical pathology. Cortical astroglial inflammation, a ubiquitous feature of symptomatic AD, shows a strong correlation with cognitive impairment severity, potentially contributing to the diversity of clinical presentations. However, noninvasively imaging neuroinflammation, particularly astrogliosis, using MRI remains a significant challenge. Here we sought to address this challenge and to leverage multidimensional (MD) MRI, a powerful approach that combines relaxation with diffusion MR contrasts, to map cortical astrogliosis in the human brain by accessing sub-voxel information. Our goal was to test whether MD-MRI can map astroglial pathology in the cerebral cortex, and if so, whether it can distinguish cognitive resiliency from dementia in the presence of hallmark AD neuropathological changes. We adopted a multimodal approach by integrating histological and MRI analyses using human postmortem brain samples. Ex vivo cerebral cortical tissue specimens derived from three groups comprised of non-demented individuals with significant AD pathology postmortem, individuals with both AD pathology and dementia, and non-demented individuals with minimal AD pathology postmortem as controls, underwent MRI at 7 T. We acquired and processed MD-MRI, diffusion tensor, and quantitative T1 and T2 MRI data, followed by histopathological processing on slices from the same tissue. By carefully co-registering MRI and microscopy data, we performed quantitative multimodal analyses, leveraging targeted immunostaining to assess MD-MRI sensitivity and specificity towards A{beta}, pTau, and glial fibrillary acidic protein (GFAP), a marker for astrogliosis. Our findings reveal a distinct MD-MRI signature of cortical astrogliosis, enabling the creation of predictive maps for cognitive resilience amid AD neuropathological changes. Multiple linear regression linked histological values to MRI changes, revealing that the MD-MRI cortical astrogliosis biomarker was significantly associated with GFAP burden (standardized {beta}=0.658, pFDR

Autores: Dan Benjamini, S. Barsoum, C. S. Latimer, A. Nolan, A. Barrett, K. Chang, J. Troncoso, C. D. Keene

Última actualización: 2024-05-08 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.06.592719

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.06.592719.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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