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Non-linear Optical Imaging of Myelin and Metabolism in living tissues

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El análisis de la esclerosis múltiple mediante una imagen óptica de la mielina y el metabolismo cerebral

Unos científicos europeos diseñaron un método combinatorio novedoso para visualizar la mielina junto con los cambios metabólicos en el cerebro. Gracias a esta técnica se entenderán mejor las fases tempranas de la esclerosis múltiple (EM).

Investigación fundamental
Salud

La EM se caracteriza por la presencia de lesiones en la vaina de mielina que recubre las neuronas que producen una neurodegeneración importante. Cabe destacar que la vaina de mielina constituye un ahorro de energía para las neuronas y contribuye al desarrollo del sistema nervioso. Como resultado, el diseño de estrategias de remielinización sigue siendo un objetivo clave para el tratamiento de esta enfermedad. Por lo general, el diagnóstico de la EM y su seguimiento se realiza a través de la resonancia magnética nuclear (RMN), ya que permite la identificación rápida de las lesiones de desmielinización. Sin embargo, la resolución espacial de esta técnica y su especificidad por las fibras de mielina individuales no la adecuada. Por ello, es necesario diseñar técnicas ópticas no invasivas capaces de estudiar la mielina y los defectos metabólicos. En el proyecto OPTICMYELIMET, financiado con fondos europeos, se propuso desarrollar técnicas ópticas avanzadas destinadas al estudio de las lesiones de desmielinización en la EM y determinar el grado de mielinización y el estado metabólico en el cerebro. Se empleó una técnica de imagen óptica no lineal (ONL) que combina varias modalidades de contraste. En la misma plataforma microscópica se implementaron la generación del tercer armónico (GTA) y la microscopía Raman anti-Stokes coherente (CARS), lo que permitió visualizar las láminas de mielina sin marcado. En el mismo sistema, se desarrolló la microscopía de tiempo de vida de imagen fluorescente (FLIM) para la cuantificación de la coenzima metabólica intrínseca NADH y el estado metabólico de las células. El sistema se empleó para demostrar el efecto de los fármacos metabólicos en la concentración relativa y la vida de NADH libre y unido en células cultivadas. A continuación se validó en embriones de peces cebra y en sustitutos de tejidos. En la actualidad, las técnicas diseñadas en OPTICMYELIMET se pueden emplear para caracterizar los procesos metabólicos en tejidos sanos y enfermos. Las señales de THG/CARS proporcionan información sobre la estructura y la distribución de la mielina en los cortes de tejido cerebral. Los resultados de FLIM proporcionan datos sobre los estados redox de las células. En conjunto, las técnicas de ONL no invasivas generadas durante el proyecto contribuyen a abordar un problema sanitario grave y serán de gran utilidad en estudios biomédicos futuros sobre enfermedades que cursen con afectación de la mielina y trastornos neurodegenerativos.

Palabras clave

Esclerosis múltiple, mielina, metabolismo, OPTICMYELIMET, FLIM

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