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La rappresentazione in tempo reale rivela come infiltrandosi nel glioma le celle alterano la funzione del cervello, flusso sanguigno

Il primo segno di difficoltà per un paziente con un tumore cerebrale crescente è spesso un attacco. Tali attacchi lungamente sono stati considerati un effetto secondario del tumore. Ma ora un gruppo unito degli ingegneri di Colombia e dei ricercatori del cancro che studiano i tumori cerebrali ha trovato la prova che gli attacchi causati da un tumore d'ingrandimento potrebbero stimolare la sua progressione micidiale.

How Advancing Glioma Cells Scramble Brain Function and Blood Flow

Queste interazioni, descritte oggi in cella riferisce, sono state rivelate facendo uso di una tecnologia dell'immagine novella del cervello del mouse che il tempo reale dei cingoli cambia in attività e flusso sanguigno di cervello mentre un tumore si sviluppa nel cervello. La ricerca identifica i nuovi obiettivi potenziali per la diagnostica ed il trattamento del glioma, un modulo raro ma aggressivo di tumore al cervello, notabile negli ultimi anni per la reclamazione delle vite del senatore John McCain ed il damerino Biden, il figlio degli Stati Uniti del vicepresidente Joe Biden.

Mentre i gliomi si spargono all'interno del cervello, si infiltrano gradualmente nelle regioni circostanti del cervello, alterando i vasi sanguigni e le interazioni fra i neuroni ed altre cellule cerebrali. gli Neuro-oncologi hanno messo a fuoco generalmente sui modi di sviluppo uccidere selettivamente le celle del glioma, ma egualmente siamo interessati a capire come le celle d'infiltrazione del glioma cambiano il modo che il cervello funziona. Crediamo che questo approccio possa piombo ai nuovi trattamenti per questa malattia terribile.„

Peter Canoll, MD, Ph.D., professore di patologia e biologia cellulare all'istituto universitario del Vagelos di Colombia dei medici e chirurghi e l'autore co-senior del documento

Nel frattempo, Elizabeth Hillman, il PhD, un professore di assistenza tecnica biomedica al banco di Colombia di assistenza tecnica e di scienza applicata, aveva messo a punto un metodo novello per la rappresentazione in tempo reale sia della dinamica del flusso sanguigno che di attività neurale nei cervelli dei mouse. Il ampio-campo chiamato mappatura ottica, o WFOM, il Dott. Hillman ed il suo laboratorio stavano usando il sistema per studiare come l'attività di un neurone nel cervello determina i cambiamenti locali in flusso sanguigno, un trattamento conosciuto come l'accoppiamento neurovascular.

DRS. Hillman e Canoll hanno realizzato quello che combina la piattaforma della rappresentazione del Dott. Hillman con il metodo del Dott. Canoll di generazione dei tumori realistici nel cervello dei mouse, potrebbero lasciarli esplorare come l'attività di cervello era commovente durante la crescita del tumore.

“Abbiamo usato WFOM all'immagine i cervelli dei mouse ogni pochi giorni per molte settimane, osservanti come i tumori si sono sviluppati ed invaso le aree differenti,„ abbiamo detto il Dott. Hillman, che è egualmente un ricercatore principale dell'istituto di Zuckerman. “Abbiamo studiato i mouse di cui i neuroni sono stati contrassegnati con un indicatore fluorescente verde del calcio, che ottiene più luminoso quando i neuroni sono più attivi, lasciante ci individuare come l'invasione del tumore ha pregiudicato l'attività normale dei neuroni e delle dilatazioni e la riduzione dei vasi sanguigni.„

Il gruppo in primo luogo ha trovato che quello celle migrare del glioma desynchronized sia i cambiamenti di un neurone del flusso sanguigno che di attività che oscillano normalmente insieme attraverso qualsiasi lato del cervello. Egualmente hanno trovato che il tumore ha pregiudicato l'accoppiamento neurovascular -- facendo i vasi sanguigni meno probabilmente per dilatare e fornire sangue fresco quando i neuroni hanno infornato.

Ma un'altra cosa egualmente ha catturato l'occhio dei ricercatori.

“Abbiamo veduto alcuni flash nelle nostre immagini di attività di un neurone, accompagnate dai grandi cambiamenti in flusso sanguigno,„ ha detto il Dott. Hillman. “Quando abbiamo guardato più molto attentamente, abbiamo trovato che questi flash sono diventato sempre più per quanto i tumori si sviluppassero frequenti ed abbiamo veduto in alcuni casi i fischi massicci e profondi di attività di un neurone.„

“Abbiamo rend contoere che mentre i tumori hanno progredito nei cervelli dei mouse, stavamo vedendo molti scarichi del tipo di attacco, che finalmente hanno progredito negli attacchi completi che somigliano agli attacchi generalizzati che del glioma dei pazienti esperienza spesso,„ abbiamo detto il Dott. Canoll. “Abbiamo notato che questi attacchi erano più prominenti alle barriere del tumore, in dove le celle del tumore stavano sviluppando e stavano mescolando con il cervello sano circostante.„

Durante questi attacchi generalizzati, WFOM egualmente ha rivelato che i livelli dell'ossigenazione di sangue all'interno del tumore sono caduto marcato. Ciò che trova era sorprendente ed interessante, come le celle del tumore sono conosciute per prosperare in basso ossigeno, o hypoxic, ambienti.

“Quando il tessuto cerebrale diventa hypoxic, le cellule cerebrali possono secernere le proteine che potrebbero realmente stimolare la crescita del tumore, migrazione, proliferazione e progressione,„ hanno detto il Dott. Canoll. “Pensiamo che l'accoppiamento neurovascular alterato nel tumore stia causando l'ipossia durante gli attacchi e potremmo creare un circolo vizioso della crescita del tumore, dell'attacco, dell'ipossia e di ulteriore crescita del tumore.„

I risultati del gruppo indicano una serie di obiettivi di promessa per interrompere l'assalto vizioso del glioma sul cervello.

“Per rompere questo ciclo della crescita del tumore, potremmo mirare a diminuire gli attacchi. Possiamo potere usare WFOM per determinare quali tipi di droghe sono più efficaci per la soppressione dei questi tipi di attacchi, mentre non interferendo con i trattamenti del cancro,„ ha detto il Dott. Canoll. “Egualmente guarderemo per vedere se i piccoli eventi di attacco che potrebbero essere difficili affinchè un paziente percepiscano potrebbero essere un segno di allarme immediato dello sviluppo o della ricrescita del tumore.„

Che cosa il gruppo imparato potrebbe anche aiutare con la diagnosi e l'orientamento chirurgico.

“L'imaging a risonanza magnetica funzionale, fMRI, è un metodo della rappresentazione di cervello umano che individua le regioni attive via i cambiamenti locali in flusso sanguigno del cervello,„ ha detto il Dott. Hillman, che è egualmente un professore della radiologia all'istituto universitario del Vagelos di Colombia dei medici e dei chirurghi. “I nostri risultati indicano che il fMRI può essere inaffidabile affinchè i chirurghi guidanti eviti le regioni specifiche del cervello, se il tumore altera i cambiamenti del flusso sanguigno. Tuttavia, i cambiamenti nel sincrono e nell'accoppiamento neurovascular che abbiamo osservato potrebbero anche potenzialmente essere fatti leva come biomarcatori per individuare le regioni del tumore.„

I risultati del gruppo egualmente evidenziano la potenza delle collaborazioni interdisciplinari. Il Dott. Hillman ha sviluppato le tecniche della rappresentazione e dell'analisi dello studio con supporto dall'iniziativa del CERVELLO di NIH ed il gruppo le ha combinate con i modelli novelli del glioma del mouse sviluppati nel laboratorio di Canoll per studiare le alterazioni nella funzione del cervello connessa con la malattia neurologica.

“Così siamo eccitati per dimostrare che questi metodi possono darci un nuovo parere di come le malattie pregiudicano come gli impianti di cervello,„ ha detto il Dott. Hillman. “Speriamo le richieste di questo studio più scienziati e ricercatori clinici per cominciare usando i metodi in vivo della rappresentazione per avanzare la nostra comprensione delle malattie e dei disordini di cervello.„

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.