La risonanza magnetica per immagini dei lipidi per contribuire alla gestione di sindrome metabolica e osteoporosi
I biomarcatori per la diagnosi della sindrome metabolica sono ben consolidati, ma gli interventi volti a prevenire due degli esiti più comuni, il diabete e le complicanze cardiovascolari, sono inefficaci. Mentre l’osteoporosi può essere trattata farmacologicamente, la diagnosi precoce non è efficace e il rischio di fratture non è pienamente compreso. Ciò che di recente ha messo in relazione la comprensione di queste due malattie sono i lipidi. «Sondare le proprietà dei lipidi a livello cellulare potrebbe fornire soluzioni rivoluzionarie che vanno oltre le sfide esistenti nella prevenzione della sindrome metabolica e nella diagnosi precoce di osteoporosi», spiega Dimitrios Karampinos, attivo presso il Politecnico di Monaco e coordinatore del progetto ProFatMRI. Il progetto, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, ha adattato la risonanza magnetica per immagini al fine di valutare, in modo non invasivo e con un unico esame, la microstruttura sia del midollo osseo che del tessuto adiposo, composto per lo più da adipociti.
Biomarcatori più robusti
Gli attuali biomarcatori lipidici per la sindrome metabolica non riescono a spiegare perché, ad esempio, non tutti i pazienti obesi sviluppano il diabete di tipo 2. Il tessuto adiposo può essere bianco o bruno. Il tessuto adiposo bianco conserva l’energia in eccesso, mentre quello bruno converte l’energia in calore. L’eccesso di tessuto adiposo bianco è caratteristico dell’obesità e i grandi adipociti bianchi sono stati associati all’insulino-resistenza. Prove recenti suggeriscono che il tessuto adiposo bruno aiuta a prevenire la sindrome metabolica. Essere in grado di misurare il volume e la microstruttura di entrambi i tipi di tessuto adiposo potrebbe produrre informazioni cliniche utili. Il biomarcatore diagnostico convenzionale per l’osteoporosi è la densità minerale ossea, che si è però rivelata inadeguata per individuare il rischio di frattura. Anche con un livello elevato di questo parametro, le persone affette da diabete di tipo 2 sono a rischio di frattura. Prove recenti suggeriscono una correlazione tra contenuto più elevato di tessuto adiposo midollare e rischio di frattura.
La svolta dell’imaging
L’obiettivo di ProFatMRI è distinguere in modo non invasivo il tessuto adiposo bianco da quello bruno e caratterizzare il contenuto minerale osseo e il midollo osseo. Il team ha dapprima sviluppato metodi di acquisizione ed elaborazione dei dati in modo tale che la risonanza magnetica per immagini potesse incentrarsi sui protoni delle molecole di grasso, invece che di acqua. Sono poi stati rilevati il contenuto ed altre proprietà del tessuto adiposo per distinguere il tipo bianco da quello bruno. «Abbiamo mostrato che negli esseri umani la differenza nel contenuto del tessuto adiposo tra una tipica regione di grasso bianco e una tipica regione di grasso bruno è legata alla produzione di calore indotta dal freddo. In parole povere, le persone che generano un maggior calore in risposta al freddo dovrebbero presentare quantità superiori di grasso bruno, il che indica un metabolismo potenzialmente migliore», aggiunge Karampinos. Inoltre, il team ha sviluppato metodi innovativi di risonanza magnetica per immagini al fine di misurare in modo non invasivo la dimensione delle goccioline lipidiche umane, con l’obiettivo di valutare le dimensioni degli adipociti bianchi. Tali misurazioni sono state convalidate in base a campioni esaminati al microscopio. Le tecniche di risonanza magnetica per immagini sono state impiegate anche per valutare il tessuto adiposo midollare e il sottile osso corticale della colonna vertebrale, in cui di solito si verificano le fratture. «Siamo i primi a impiegare negli studi su pazienti tecniche di risonanza magnetica per immagini prive di radiazioni e simili alla tomografia computerizzata, per misurare contemporaneamente le variazioni nel tessuto osseo e in quello dell’osso corticale», afferma Karampinos. È stato dimostrato che il tessuto adiposo midollare, a differenza di quello osseo, varia a seconda dell’età e del sesso del soggetto, il che suggerisce influenze fisiopatologiche complesse sugli adipociti. Tali risultati sono stati convalidati in base alla tomografia computerizzata.
Verso l’applicazione clinica
Le tecniche impiegate dal progetto ProFatMRI contribuiscono direttamente alle politiche dell’UE volte alla prevenzione dell’obesità e allo screening dell’osteoporosi, definite nell’ambito del portale di conoscenze dedicato alla promozione della salute e alla prevenzione delle malattie della Commissione europea. Nell’ambito del progetto FatVirtualBiopsy, il team sta attualmente sviluppando una prova di concetto che trasferisce i parametri dimensionali delle goccioline lipidiche in uno strumento non invasivo per misurare la dimensione degli adipociti umani in vivo. I ricercatori stanno anche trasferendo le tecniche di imaging adottate per ossa e midollo osseo nell’esame clinico della colonna vertebrale, in particolare per valutare la frattura nei pazienti con variazioni spinali degenerative e metastasi ossee.
Parole chiave
ProFatMRI, risonanza magnetica per immagini, lipidi, sindrome metabolica, osteoporosi, diabete, malattia, cellula, densità minerale ossea, frattura, tessuto
