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Microscopie CARS révèle des indices de lésions de la myéline

Les chercheurs ont découvert que les ions de calcium pourraient jouer un rôle crucial dans la sclérose en plaques par l'activation des enzymes qui dégradent la gaine grasse qui isole les fibres nerveuses.

Apprendre exactement comment la gaine de myéline est dégradée pourrait permettre aux scientifiques de déterminer comment arrêter le progrès des maladies et des dommages inversée par la croissance de nouvelles myéline, a dit Ji-Xin Cheng, professeur adjoint à l'École de l'Université Purdue Weldon de génie biomédical et département de chimie.

«Bien que la sclérose en plaques a été étudiée depuis de nombreuses années, personne ne sait exactement comment la maladie commence d'abord», at-il dit. "La voie n'est pas clair."

Les chercheurs de Purdue a utilisé une technique d'imagerie appelée anti-Stokes cohérente diffusion Raman, ou les voitures, pour étudier comment la gaine de myéline est dégradée par une molécule appelée lysophosphatidylcholine, connu sous le nom de LPC. La LPC ne cause pas la sclérose en plaques, mais il est largement utilisé dans la recherche en laboratoire pour étudier la dégradation de la myéline, qui isole les fibres nerveuses et leur permet de mener correctement les impulsions de la moelle épinière, la cervelle et le système nerveux périphérique dans tout le corps.

Les résultats suggèrent que la dégradation de la gaine LPC provoque en permettant un afflux d'ions calcium dans la myéline. L'augmentation de la concentration d'ions calcium déclenche alors deux enzymes - calpaïnes et la phospholipase A2 cytosolique - qui décomposent les protéines et molécules dans les lipides appelé myéline.

"Il est possible que la même voie entraîne une dégradation de myéline chez les personnes souffrant de sclérose en plaques et lésions de la moelle épinière», a déclaré Cheng.

La recherche démontre que la microscopie CARS est un précieux outil de recherche et pourrait devenir une méthode futures cliniques pour diagnostiquer la sclérose en plaques et de détecter les dommages à la moelle épinière d'un traumatisme accident, ce qui provoque également la myéline à se dégrader, at-il dit.

Les résultats des recherches sont détaillées dans un article paru en ligne ce mois-ci dans le Journal of Neuroscience Research. Le document a été rédigé par l'étudiant en doctorat d'ingénierie biomédicale Yan Fu et associé de recherche postdoctoral Haifeng Wang; Terry B. Huff, un assistant d'enseignement supérieures dans le département de chimie; Riyi Shi, professeur agrégé de sciences médicales de base à l'École de Purdue de médecine vétérinaire et professeur agrégé de génie biomédical, et Cheng.

«Les résultats de cette étude nous aidera à identifier les étapes clés de la progression de la démyélinisation, qui est une caractéristique de la sclérose en plaques," a dit Shi, un chercheur à l'Institut de neurologie de Purdue appliquée et Centre de recherche paralysie. "Cette information sera également faciliter la conception des interventions pharmaceutiques qui ralentissent ou même renverser le développement de la maladie débilitante."

Les chercheurs ont utilisé VOITURES à étudier et à prendre des images de la myéline sains et malades. Les chercheurs ont montré qu'une enzyme appelée phospholipase A2 cytosolique contribue à la dégradation de la myéline en coupant hors l'une des deux queues qui forment les molécules de lipides contenus dans la myéline. Couper l'une des queues se tourne les molécules lipidiques dans la LPC, amplifiant l'effet et dégrader davantage la myéline.

La recherche a été effectuée dans les tissus de la moelle épinière extraites d'animaux et dans les nerfs sciatiques des souris vivantes.

Les résultats ont été confirmés en comparant les résultats avec les CARS images au microscope électronique et les mesures d'impulsions électriques dans les tissus de la moelle épinière que la distinction entre la myéline normale et pathologique.

Imagerie CARS tire profit du fait que les molécules vibrent à des fréquences spécifiques. Dans un microscope CARS, deux faisceaux laser sont superposées pour produire un faisceau unique ayant une fréquence de nouveaux représentant la différence entre les deux poutres originales. Cette nouvelle fréquence entraîne alors des molécules spécifiques à vibrer ensemble "en phase", amplifiant les signaux provenant de ces molécules.

La recherche a été financée par la National Science Foundation et le National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, avec le soutien de l'État de l'Indiana et le Centre Bindley Bioscience au Parc de Purdue Discovery.

Les travaux futurs comprendront une collaboration avec des chercheurs de la Northwestern University d'étudier comment régénérer la gaine de myéline chez les animaux.

http://www.purdue.edu/