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A imagem lactente do tempo real revela como infiltrando a glioma as pilhas alteram a função do cérebro, circulação sanguínea

O primeiro sinal do problema para um paciente com um tumor cerebral crescente é frequentemente uma apreensão. Tais apreensões têm sido consideradas por muito tempo um efeito secundário do tumor. Mas agora uma equipe comum dos coordenadores de Colômbia e dos pesquisadores do cancro que estudam tumores cerebrais encontrou a evidência que as apreensões causadas por um tumor de ampliação poderiam spur sua progressão mortal.

How Advancing Glioma Cells Scramble Brain Function and Blood Flow

Estas interacções, descritas hoje na pilha relata, foram reveladas usando uma tecnologia imagiológica nova do cérebro do rato que seguisse mudanças do tempo real na actividade e na circulação sanguínea de cérebro enquanto um tumor cresce no cérebro. A pesquisa identifica alvos novos potenciais para diagnosticar e tratar a glioma, um formulário raro mas agressivo do cancro cerebral, notable nos últimos anos para ter reivindicado as vidas do senador John McCain e Beau Biden dos Estados Unidos, filho do vice-presidente Joe Biden.

Enquanto as gliomas espalham dentro do cérebro, infiltram gradualmente regiões circunvizinhas do cérebro, alterando vasos sanguíneos e interacções entre os neurônios e os outros neurónios. os Neuro-oncologistas centraram-se geralmente sobre maneiras tornando-se de matar selectivamente pilhas da glioma, mas nós somos interessados igualmente em compreender como as pilhas da glioma da infiltração mudam a maneira que o cérebro funciona. Nós acreditamos que esta aproximação pode conduzir aos tratamentos novos para esta doença terrível.”

Peter Canoll, DM, Ph.D., professor da patologia e a biologia celular na faculdade do Vagelos de Colômbia dos médicos e os cirurgiões e o autor co-superior do papel

Entrementes, Elizabeth Hillman, PhD, um professor da engenharia biomedicável na escola de Colômbia da engenharia e de ciência aplicada, tinha desenvolvido um método novo para a imagem lactente do tempo real da dinâmica da actividade neural e da circulação sanguínea nos cérebros dos ratos. O largo-campo chamado traço óptico, ou WFOM, o Dr. Hillman e seu laboratório usavam o sistema para estudar como a actividade neuronal no cérebro conduz mudanças locais na circulação sanguínea, um processo conhecido como o acoplamento neurovascular.

Afastamento cilindro/rolo. Hillman e Canoll realizaram aquele que combina a plataforma da imagem lactente do Dr. Hillman com o método do Dr. Canoll de gerar tumores realísticos no cérebro dos ratos, poderiam deixá-los explorar como a actividade de cérebro era afetada durante o crescimento do tumor.

“Nós usamos WFOM à imagem os cérebros dos ratos cada poucos dias por muitas semanas, observando como os tumores cresceram e invadiram áreas diferentes,” dissemos o Dr. Hillman, que é igualmente um investigador principal do instituto de Zuckerman. “Nós estudamos os ratos cujos os neurônios foram etiquetados com um indicador fluorescente verde do cálcio, que obtivesse mais brilhante quando os neurônios são mais activos, deixando nos detectar como a invasão do tumor afectou a actividade normal dos neurônios e das dilatações e a constrição de vasos sanguíneos.”

A equipe encontrou primeiramente que isso as pilhas da glioma da migração desynchronized as mudanças neuronal da actividade e da circulação sanguínea que flutuam normalmente junto através de um ou outro lado do cérebro. Igualmente encontraram que o tumor afectou o acoplamento neurovascular -- fazendo vasos sanguíneos menos provavelmente para dilatar-se e fornecer o sangue fresco quando os neurônios despediram.

Mas uma outra coisa igualmente travou o olho dos pesquisadores.

“Nós vimos alguns flashes em nossas imagens da actividade neuronal, acompanhadas das mudanças grandes na circulação sanguínea,” disse o Dr. Hillman. “Quando nós olhamos mais pròxima, nós encontramos que estes flashes se tornaram cada vez mais por mais freqüentes que os tumores crescessem, e em alguns casos nós vimos explosões maciças, profundas da actividade neuronal.”

“Nós realizamos que como os tumores progrediram nos cérebros dos ratos, nós víamos muitos apreensão-como as descargas, que progrediram eventualmente nas apreensões desenvolvidas que se assemelham às apreensões generalizadas que da glioma dos pacientes experiência frequentemente,” dissemos o Dr. Canoll. “Nós observamos que estas apreensões eram as mais proeminentes nas bordas do tumor, em onde as pilhas do tumor estavam crescendo e se estavam misturando com o cérebro saudável circunvizinho.”

Durante estas apreensões generalizadas, WFOM igualmente revelou que os níveis do oxigenação do sangue dentro do tumor deixaram cair agudamente. Isto que encontra era surpreendente, e referindo-se, como as pilhas do tumor são sabidas para prosperar no baixo-oxigênio, ou hypoxic, ambientes.

“Quando o tecido de cérebro se torna hypoxic, os neurónios podem segregar as proteínas que poderiam realmente estimular o crescimento do tumor, migração, proliferação e progressão,” disseram o Dr. Canoll. “Nós pensamos que o acoplamento neurovascular alterado no tumor está causando a hipóxia durante apreensões, e pudemos criar um ciclo vicioso do crescimento do tumor, da apreensão, da hipóxia e de um crescimento mais adicional do tumor.”

Os resultados da equipe apontam a um número de alvos prometedores para interromper o assalto vicioso da glioma no cérebro.

“Para quebrar este ciclo do crescimento do tumor, nós poderíamos visar a diminuição de apreensões. Nós podemos poder usar WFOM para determinar que tipos de droga são os mais eficazes para suprimir estes tipos de apreensão, ao não interferir com os tratamentos contra o cancro,” disse o Dr. Canoll. “Nós igualmente estaremos olhando para ver se os eventos pequenos da apreensão que puderam ser difíceis para que um paciente perceba poderiam ser um sinal de aviso prévio da revelação ou da rebrota do tumor.”

O que a equipe aprendida poderia igualmente ajudar com diagnóstico e orientação cirúrgica.

“A ressonância magnética funcional, fMRI, é um método da imagem lactente de cérebro humano que detecte regiões activas através das mudanças locais na circulação sanguínea do cérebro,” disse o Dr. Hillman, que é igualmente um professor da radiologia na faculdade do Vagelos de Colômbia dos médicos e dos cirurgiões. “Nossos resultados sugerem que o fMRI possa ser incerto para que os cirurgiões de guiamento evitem regiões específicas do cérebro, se o tumor altera mudanças da circulação sanguínea. Contudo, as mudanças no synchrony e no acoplamento neurovascular que nós observamos poderiam igualmente potencial ser leveraged como biomarkers para detectar regiões do tumor.”

Os resultados da equipe igualmente destacam a potência de colaborações interdisciplinars. O Dr. Hillman desenvolveu as técnicas da imagem lactente e da análise do estudo com apoio da iniciativa do CÉREBRO de NIH, e a equipe combinou-as com os modelos novos da glioma do rato desenvolvidos no laboratório de Canoll para estudar alterações na função do cérebro associada com a doença neurológica.

“Nós somos tão entusiasmado demonstrar que estes métodos podem nos dar uma vista nova de como as doenças afectam como os trabalhos de cérebro,” disse o Dr. Hillman. “Nós esperamos alertas deste estudo mais cientistas e pesquisadores clínicos começar usar in vivo métodos da imagem lactente para avançar nossa compreensão de doenças e de desordens de cérebro.”

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.