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La représentation en temps réel indique comment infiltrant le gliome les cellules modifient la fonction cérébrale, flux sanguin

Le premier signe de panne pour un patient avec une tumeur cérébrale croissante est souvent un grippage. De tels grippages ont été longtemps considérés un effet secondaire de la tumeur. Mais maintenant une équipe commune des techniciens de Colombie et des chercheurs de cancer étudiant des tumeurs cérébrales a trouvé la preuve que les grippages provoqués par une tumeur de agrandissement pourraient stimuler son étape progressive mortelle.

How Advancing Glioma Cells Scramble Brain Function and Blood Flow

Ces interactions, décrites aujourd'hui en cellule enregistre, ont été indiquées utilisant une technologie d'imagerie cérébrale nouvelle de souris qui suit les changements en temps réel de l'activité cérébrale et du flux sanguin pendant qu'une tumeur se développe dans le cerveau. La recherche recense les objectifs neufs potentiels pour diagnostiquer et traiter le gliome, une forme rare mais agressive du cancer du cerveau, notable ces dernières années pour avoir prétendu les durées du sénateur John McCain et beau Biden, le fils des Etats-Unis du vice-président Joe Biden.

Pendant que les gliomes écartent dans le cerveau, ils infiltrent graduellement les régions du cerveau environnantes, modifiant des vaisseaux sanguins et des interactions entre les neurones et d'autres cellules du cerveau. les Neuro-oncologistes se sont généralement concentrés sur des voies se développantes de détruire sélecteur des cellules de gliome, mais nous sommes également intéressés à comprendre comment les cellules de infiltration de gliome changent la manière dont les fonctions cérébrales. Nous croyons que cette approche peut mener aux demandes de règlement neuves pour cette maladie terrible. »

Peter Canoll, DM, Ph.D., professeur de pathologie et biologie cellulaire à l'université de Vagelos de Colombie des médecins et les chirurgiens et l'auteur du Co-sénior du papier

En attendant, Elizabeth Hillman, PhD, un professeur de génie biomédical à l'école de Colombie du bureau d'études et de la science appliquée, avait développé une méthode nouvelle pour la représentation en temps réel de l'activité neurale et de la dynamique de flux sanguin dans les cerveaux des souris. Le mappage optique de large-inducteur appelé, ou les WFOM, le M. Hillman et son laboratoire employaient le système pour étudier comment l'activité neuronale dans le cerveau pilote les changements locaux du flux sanguin, un procédé connu sous le nom de couplage neurovascular.

Jeu rouleau-tambour. Hillman et Canoll ont réalisé cela combinant la plate-forme de représentation de M. Hillman avec la méthode de M. Canoll's de produire des tumeurs réalistes dans le cerveau des souris, pourraient les laisser explorer comment l'activité cérébrale était affectée pendant la croissance tumorale.

« Nous avons employé WFOM à l'image les cerveaux des souris tous les quelques jours pendant beaucoup de semaines, observant comment les tumeurs se sont développées et ont envahi différents endroits, » avons dit M. Hillman, qui est également un investigateur principal d'institut de Zuckerman. « Nous avons étudié les souris dont les neurones ont été marqués avec un indicateur fluorescent vert de calcium, qui devient plus lumineux quand les neurones sont plus en activité, nous laissant trouver comment l'envahissement tumoral a affecté l'activité normale des neurones et des dilatations et la constriction des vaisseaux sanguins. »

L'équipe a trouvé la première fois que cela les cellules la migration de gliome desynchronized les deux l'activité et les variations de flux sanguin neuronales qui flottent normalement ensemble en travers de l'un ou l'autre de côté du cerveau. Ils ont également constaté que la tumeur a affecté le couplage neurovascular -- effectuant des vaisseaux sanguins moins vraisemblablement pour dilater et fournir le sang frais quand les neurones ont allumé.

Mais une autre chose a également attiré l'attention des chercheurs.

« Nous avons vu quelques bavures dans nos images d'activité neuronale, accompagnées des évolutions importantes en flux sanguin, » a dit M. Hillman. « Quand nous avons examiné plus attentivement, nous avons trouvé que ces bavures sont devenues de plus en plus tout fréquentes que les tumeurs se sont développées, et dans certains cas nous avons vu des souffles massifs et profonds d'activité neuronale. »

« Nous nous sommes rendus compte que pendant que les tumeurs progressaient dans les cerveaux des souris, nous voyions beaucoup d'écoulements grippage grippage, qui ont éventuellement progressé dans les véritables grippages qui ressemblent aux crises généralisées qui de gliome de patients expérience souvent, » avons dit M. Canoll. « Nous avons remarqué que ces grippages étaient les plus importants aux arêtes de la tumeur, dans où les cellules tumorales se développaient et mélangeaient avec le cerveau sain environnant. »

Pendant ces crises généralisées, WFOM a également indiqué que les niveaux d'oxygénation de sang dans la tumeur ont chuté tranchant. Ce trouvant était étonnant, et concernant, comme des cellules tumorales sont connues pour prospérer dans à faible teneur en oxygène, ou hypoxique, environnements.

« Quand le tissu cérébral devient hypoxique, les cellules du cerveau peuvent sécréter les protéines qui pourraient réellement stimuler la croissance tumorale, transfert, prolifération et étape progressive, » ont dit M. Canoll. « Nous pensons que le couplage neurovascular modifié dans la tumeur entraîne l'hypoxie pendant les grippages, et pourrions produire un cercle vicieux de croissance tumorale, de grippage, d'hypoxie et davantage de croissance tumorale. »

Les découvertes de l'équipe indiquent un certain nombre d'objectifs prometteurs pour perturber l'assaut vicieux du gliome sur le cerveau.

« Pour briser ce cycle de croissance tumorale, nous pourrions viser réduire des grippages. Nous pouvons pouvoir employer WFOM pour déterminer quels types de traitement sont les plus efficaces pour supprimer ces types de crise, tout en ne nuisant pas des traitements contre le cancer, » a dit M. Canoll. « Nous examinerons également pour voir si les petits événements de grippage il pourrait être difficiles pour qu'un patient perçoive que pourraient être une alerte précoce de développement ou de recroissance de tumeur. »

Ce que l'équipe apprise pourrait également aider avec le diagnostic et le guidage chirurgical.

« L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, fMRI, est une technique d'imagerie d'esprit humain qui trouve des régions actives par l'intermédiaire des changements locaux du flux sanguin de cerveau, » a dit M. Hillman, qui est également un professeur de la radiologie à l'université de Vagelos de Colombie des médecins et des chirurgiens. « Nos résultats proposent que le fMRI puisse être peu fiable pour que les chirurgiens de guidage évitent les régions du cerveau spécifiques, si la tumeur modifie des variations de flux sanguin. Cependant, les changements du synchronisme et du couplage neurovascular que nous avons observé pourraient potentiellement être accrus également comme biomarqueurs pour trouver des régions de tumeur. »

Les résultats de l'équipe mettent en valeur également le pouvoir des collaborations interdisciplinaires. M. Hillman a développé les techniques de la représentation et de l'analyse de l'étude avec le support de l'initiative de CERVEAU de NIH, et l'équipe les a combinées avec les modèles nouveaux de gliome de souris développés dans le laboratoire de Canoll pour étudier l'altération dans la fonction cérébrale liée à la maladie neurologique.

« Nous sommes ainsi excités pour expliquer que ces méthodes peuvent nous donner un avis neuf de la façon dont les maladies affectent comment les travaux de cerveau, » a indiqué M. Hillman. « Nous espérons des demandes de cette étude plus de scientifiques et de chercheurs cliniques pour commencer à employer des techniques d'imagerie in vivo pour avancer notre compréhension des encéphalopathies et des troubles. »

Source:
Journal reference:

Montgomery, M.K., et al. (2020) Glioma-Induced Alterations in Neuronal Activity and Neurovascular Coupling during Disease Progression. Cell Reports. doi.org/10.1016/j.celrep.2020.03.064.