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La proyección de imagen en tiempo real revela cómo infiltran la glioma las células alteran la función del cerebro, flujo de sangre

El primer signo del problema para un paciente con un tumor cerebral creciente es a menudo una captura. Tales capturas de largo se han considerado un efecto secundario del tumor. Pero ahora las personas comunes de los ingenieros de Columbia y de los investigadores del cáncer que estudiaban tumores cerebrales han encontrado las pruebas que las capturas causadas por un tumor que aumentaba podrían estimular su progresión mortal.

How Advancing Glioma Cells Scramble Brain Function and Blood Flow

Estas acciones recíprocas, descritas hoy en célula denuncia, fueron reveladas usando una tecnología de imágenes cerebrales nueva del ratón que el tiempo real de los carriles cambia en actividad cerebral y flujo de sangre mientras que un tumor crece en el cerebro. La investigación determina los nuevos objetivos potenciales para diagnosticar y tratar la glioma, una forma rara pero agresiva del cáncer de cerebro, persona notable estos últimos años para demandar las vidas del senador John McCain y galán Biden, el hijo de Estados Unidos de vicepresidente Joe Biden.

Mientras que las gliomas se extienden dentro del cerebro, infiltran gradualmente regiones circundantes del cerebro, alterando los vasos sanguíneos y las acciones recíprocas entre las neuronas y otras neuronas. los Neuro-oncólogos se han centrado generalmente en maneras que se convertían de matar selectivamente a las células de la glioma, pero también estamos interesados en la comprensión de cómo las células de la glioma de la infiltración cambian la manera que funciona el cerebro. Creemos que esta aproximación puede llevar a los nuevos tratamientos para esta enfermedad terrible.”

Peter Canoll, Doctor en Medicina, Ph.D., profesor de la patología y biología celular en la universidad de Vagelos de Columbia de médicos y cirujanos y el autor co-mayor del papel

Mientras tanto, Elizabeth Hillman, doctorado, profesor de la ingeniería biomédica en la escuela de Columbia de la ingeniería y de la ciencia aplicada, había desarrollado un método nuevo para la proyección de imagen en tiempo real de la dinámica de la actividad de los nervios y del flujo de sangre en los cerebros de ratones. El ancho-campo llamado correspondencia óptica, o WFOM, el Dr. Hillman y su laboratorio utilizaban el sistema para estudiar cómo la actividad neuronal en el cerebro impulsa cambios locales en flujo de sangre, un proceso conocido como acoplamiento neurovascular.

DRS. Hillman y Canoll realizaron eso que combinaba la plataforma de la proyección de imagen del Dr. Hillman con el método del Dr. Canoll de generar tumores realistas en el cerebro de ratones, podrían permitirlos explorar cómo la actividad cerebral era afectada durante incremento del tumor.

“Utilizamos WFOM a la imagen los cerebros de ratones cada dos o tres días por muchas semanas, observando cómo los tumores crecieron e invadieron diversas áreas,” dijimos al Dr. Hillman, que es también investigador principal del instituto de Zuckerman. “Estudiamos los ratones cuyas neuronas etiqueta con un indicador fluorescente verde del calcio, que consigue más brillante cuando las neuronas son más activas, permitiéndonos descubrir cómo la invasión del tumor afectó a la actividad normal de neuronas y de dilataciones y a la constricción de los vasos sanguíneos.”

Las personas primero encontraron que eso las células de la glioma de la migración desynchronized los cambios neuronales de la actividad y del flujo de sangre que fluctúan normalmente juntos a través de cualquier lado del cerebro. También encontraron que el tumor afectó al acoplamiento neurovascular -- haciendo los vasos sanguíneos menos probablemente para dilatar y para ofrecer sangre fresca cuando las neuronas encendieron.

Pero otra cosa también cogió el aro de los investigadores.

“Vimos algunas llamaradas en nuestras imágenes de la actividad neuronal, acompañadas por los cambios grandes en flujo de sangre,” dijo al Dr. Hillman. “Cuando observábamos más de cerca, encontramos que estas llamaradas llegaron a ser cada vez más tan frecuentes que los tumores crecieron, y vimos en algunos casos chorros masivos, profundos de la actividad neuronal.”

“Realizamos que como los tumores progresaron en los cerebros de ratones, veíamos muchos captura-como los licenciamientos, que progresaron eventual en las verdaderas capturas que se asemejan a las capturas generalizadas que de la glioma de los pacientes experiencia a menudo,” dijimos al Dr. Canoll. “Notamos que estas capturas eran las más prominentes en los filos del tumor, en donde las células del tumor crecían y se mezclaban con el cerebro sano circundante.”

Durante estas capturas generalizadas, WFOM también reveló que los niveles de la oxigenación de la sangre dentro del tumor cayeron afiladamente. Éste que encontraba era asombrosamente, y con respecto, como las células del tumor se saben para prosperar en con poco oxígeno, o hipóxico, ambientes.

“Cuando el tejido cerebral llega a ser hipóxico, las neuronas pueden secretar las proteínas que podrían estimular real incremento del tumor, migración, proliferación y progresión,” dijeron al Dr. Canoll. “Pensamos que el acoplamiento neurovascular alterado en el tumor está causando hipoxia durante capturas, y puede ser que creemos un ciclo vicioso del incremento del tumor, de la captura, de la hipoxia y del incremento adicional del tumor.”

Las conclusión de las personas apuntan a varios objetivos prometedores para romper el asalto vicioso de la glioma en el cerebro.

“Para romper este ciclo del incremento del tumor, podríamos apuntar reducir capturas. Podemos poder utilizar WFOM para determinar qué tipos de droga son los más efectivos para suprimir estos tipos de captura, mientras que no interfiere con tratamientos contra el cáncer,” dijo al Dr. Canoll. “También observaremos para ver si las pequeñas acciones de la captura que pudieron ser difíciles para que un paciente perciba podrían ser un signo de la detección temprana del revelado o del nuevo crecimiento del tumor.”

Qué las personas aprendidas podrían también ayudar con diagnosis y la dirección quirúrgica.

La “proyección de imagen de resonancia magnética funcional, fMRI, es un método humano de las imágenes cerebrales que descubre regiones activas vía cambios locales en flujo de sangre del cerebro,” dijo al Dr. Hillman, que es también profesor de la radiología en la universidad de Vagelos de Columbia de médicos y de cirujanos. “Nuestros resultados sugieren que el fMRI pueda ser no fiable para que los cirujanos que conducen eviten regiones específicas del cerebro, si el tumor altera cambios del flujo de sangre. Sin embargo, los cambios en synchrony y el acoplamiento neurovascular que observamos se podrían también potencialmente leveraged como biomarkers para descubrir regiones del tumor.”

Los resultados de las personas también destacan la potencia de colaboraciones interdisciplinarias. El Dr. Hillman desarrolló las técnicas de la proyección de imagen y del análisis del estudio con el apoyo de la iniciativa del CEREBRO de NIH, y las personas las combinaron con los modelos nuevos de la glioma del ratón desarrollados en el laboratorio de Canoll para estudiar cambios en la función del cerebro asociada a enfermedad neurológica.

“Nos excitan tan para demostrar que estos métodos pueden darnos una nueva vista de cómo las enfermedades afectan a cómo los trabajos de cerebro,” dijo al Dr. Hillman. “Esperamos guías de este estudio más científicos e investigadores clínicos para comenzar a usar métodos ines vivo de la proyección de imagen para avance nuestra comprensión de las enfermedades y de los desordenes de cerebro.”

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.