L’analisi della sclerosi multipla tramite l’imaging ottico della mielina e del metabolismo cerebrale
La SM, caratterizzata dal danneggiamento del rivestimento di mielina che isola i neuroni, provoca un’estesa neurodegenerazione. Il rivestimento di mielina, soprattutto, fornisce ai neuroni un supporto energetico e favorisce lo sviluppo del sistema nervoso dei vertebrati. Lo sviluppo di strategie di rimielinizzazione resta quindi un obiettivo terapeutico di fondamentale importanza. La diagnosi e il monitoraggio dell’evoluzione della malattia si basano normalmente sulla risonanza magnetica (RMI), che permette di identificare rapidamente le lesioni di demielinizzazione provocate dalla SM, tuttavia questa tecnica offre una risoluzione spaziale limitata e scarsa specificità per quanto riguarda le singole fibre di mielina, rendendo necessario il ricorso a metodi ottici non invasivi alternativi che permettano di approfondire la patologia della mielina e del metabolismo. Il progetto OPTICMYELIMET, finanziato dall’UE, ha proposto di sviluppare metodi ottici avanzati per lo studio delle lesioni di demielinizzazione nella SM e per quantificare gli stati metabolici e della mielina nel cervello. I ricercatori hanno utilizzato l’imaging NLO (nonlinear optical, ottico non lineare), una tecnica che combina varie modalità di contrasto, implementando una THG (Third harmonic generation, Generazione di terza armonica) e lo scattering CARS (Coherent anti-Stokes Raman scattering, Scattering Raman-coerente anti-Stokes) sulla stessa piattaforma di microscopia, in modo da ottenere la visualizzazione degli strati di mielina senza bisogno di etichettatura. Sullo stesso sistema, il team ha sviluppato la microscopia FLIM (Multicolor two-photon-excited fluorescence lifetime microscopy, Microscopia nel tempo di vita a fluorescenza con eccitazione a due fotoni multicolore) per la quantificazione del coenzima metabolico intrinseco NADH e dello stato metabolico delle cellule. Grazie a questo sistema è stato possibile dimostrare l’effetto dei farmaci metabolici sulla concentrazione libera e legata relativa all’NADH e sulla durata di vita delle cellule di coltura, con successiva convalida negli embrioni di pesci zebra in fase di sviluppo e in sostituti dei tessuti. La configurazione OPTICMYELIMET può ora essere utilizzata per caratterizzare i processi metabolici nei tessuti normali e patologici. I segnali THG/CARS forniscono informazioni sulla distribuzione e sulla struttura della mielina in sezioni di tessuto cerebrale, mentre i segnali FLIM riguardano gli stati dell’ossidoriduzione cellulare. Nel complesso, le tecniche innovative e non invasive NLO elaborate dal progetto OPTICMYELIMET sono un ausilio per lo studio di gravi problemi sanitari e risulteranno estremamente utili anche per gli studi biomedici riguardanti le patologie associate alla mielina e le malattie neurodegenerative.
Parole chiave
Sclerosi multipla, mielina, metabolismo, OPTICMYELIMET, FLIM
