La demencia es un término muy amplio que describe la pérdida de las funciones cognitivas como la memoria, el lenguaje, el razonamiento y otras capacidades de pensamiento. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se prevé que 139 millones de personas en todo el mundo sufran demencia para 2050. La enfermedad de Alzheimer es la causa más frecuente de la demencia y puede llegar a representar del 60 al 70 % de todos los casos de demencia.
El Alzheimer es un trastorno progresivo, lo que significa que los síntomas de demencia se desarrollan gradualmente a lo largo de muchos años y al final acaban siendo más graves. La causa del Alzheimer es desconocida, su patogénesis no se comprende bien, y no existe un tratamiento efectivo.
Un objetivo para expandir nuestra comprensión sobre el Alzheimer es la mielina, un material similar a una envoltura en el cerebro que protege las fibras nerviosas (axones) y acelera la conducción de los impulsos nerviosos. Los estudios recientes (Steadman et al., 2020; Pan et al., 2020; Wang et al., 2020) sugieren que la formación de mielina en ratones adultos está estrechamente relacionada con la memoria espacial, y la reducción de la formación de la mielina es una de las causas del declive en la función de la memoria con respecto a la edad.
En un estudio reciente, el equipo del Profesor Feng Mei de la Escuela de Ciencias Médicas Básicas de la Universidad Médica del Ejército (antg.Tercera Universidad Médica Militar) reveló los daños dinámicos de la mielina producidos por el Alzheimer a través de imágenes en alta resolución de cortes de cerebro (Chen et al., 2021).
En esta entrevista, Kai Jin de la división de mercadotecnia y ventas de Evident China y Hongxia Zheng de la empresa Chengdu Zhixin Technology Co. Ltd. hablaron con el Profesor Feng Mei y el investigador Dr. Jingfei Chen sobre su investigación y su experiencia en el procesamiento de imágenes de cortes de de cerebro.
P: ¿Qué cambios y funciones tiene la mielina en un cerebro con la enfermedad de Alzheimer?
R: Al usar un ratón transgénico con marcadores fluorescentes de células específicas, se observó la formación de mielina y pudo verse su dinámica única en el cerebro de un ratón APP/PS1 (un modelo de ratón con Alzheimer). Los experimentos electrofisiológicos y los estudios de comportamiento condicionales en ratones KO demuestran que una rotación reducida de la mielina puede reducir la pérdida de memoria y la disfunción fisiológica del hipocampo en ratones con Alzheimer.
El resultado principal del estudio es que la regeneración de la mielina podría mejorarse en el cerebro de los ratones con Alzheimer incluso después de una desmielinización extensiva, lo que mejora la función cognitiva. Esto demuestra que la promoción de la formación de mielina a través de la modificación genética o la intervención farmacológica puede paliar los fenómenos inducidos por el Alzheimer de forma eficaz, y representa un enfoque terapéutico prometedor para aliviar los síntomas relacionados con el Alzheimer.
P: ¿Qué dificultades técnicas encontró al procesar imágenes de cortes de cerebro?
R: Un grupo tenía que adquirir imágenes de varias regiones del cerebro, como el córtex, el hipocampo y el corpus callosum. Para ello, era necesario desarrollar un procesamiento de imágenes multicanal y multidimensional rápido de los cortes del cerebro. Un desafío adicional fue que la señal en las secciones del cerebro transgénicas con marcadores fluorescentes de célula específica puede desvanecerse rápidamente debido al fotoblanqueo.
Por ello, se requerían instrumentos de procesamiento de imágenes que cumpliesen las siguientes demandas:
- La señal del gen marcador fluorescente de la célula específica es débil y se desvanece fácilmente, por lo que necesitábamos un procesamiento de imágenes de alta sensibilidad y velocidad.
- Con varios cortes de cerebro, se tenía que observar los cambios en la envoltura de la mielina a partir de múltiples ubicaciones. También se necesitaba una imagen compuesta de toda la sección del cerebro para evitar la subjetividad al seleccionar el campo de visión.
- La mielina y la microglía tienen estructuras tridimensionales, por lo que necesitábamos tomar imágenes en tres dimensiones con alta resolución en el eje Z.
En las primeras etapas del proyecto, se realizaron experimentos usando microscopios confocales de escaneo láser convencionales de un único punto. Aunque los microscopios de escaneo de un punto pueden generar imágenes de alta calidad en un único campo de visión, era necesario unir muchas imágenes en una para adquirir una imagen de toda el área, lo que resultaba muy laborioso. Los marcadores de fluorescencia también se desvanecían por la irradiación de luz en la muestra.
Después de un largo período de estudio, se descubrió que el sistema IXplore™ Spin, un microscopio confocal de disco giratorio con escaneo a alta velocidad, baja fototoxicidad y funciones automáticas como la unión de imágenes en mosaico y el procesamiento de imágenes multipunto, ahorraba mucho tiempo de trabajo durante el experimento.
P: ¿Qué papel desempeñó el sistema IXplore Spin a la hora de obtener resultados experimentales?
R: El sistema IXplore Spin adquirió las imágenes 30 veces más rápido que nuestro microscopio confocal de escaneo láser convencional de un punto. Si, hipotéticamente, un microscopio confocal de escaneo láser convencional de un punto tarda de 3 a 4 horas en procesar una imagen, el sistema IXplore Spin puede hacerlo en tan solo 10 minutos.
El estudio requería el procesamiento de imágenes de cortes de todo el cerebro de casi 60 ratones. La utilización del sistema IXplore Spin redujo considerablemente el tiempo dedicado a la adquisición de imágenes ypermitió llevar a cabo el proyecto rápidamente. Paralelamente, el microscopio confocal de disco giratorio IXplore permite procesar imágenes de forma repetitiva con alta sensibilidad, baja fototoxicidad y un mínimo de daños en las muestras fluorescentes.
Conozca más acerca del sistema microscópico IXplore Spin
La serie de microscopios IXplore está formada por microscopios invertidos adaptados a diferentes aplicaciones de investigación en las ciencias de la vida. El sistema microscópico IXplore Spin utiliza una unidad avanzada de disco giratorio para proporcionar un procesamiento de imágenes confocal 3D de alta velocidad, un gran campo de visión y una viabilidad celular prolongada en experimentos en intervalos de tiempo.
Beneficios incluidos:
- Resolución Z mejorada
- Unión de imágenes automática
- Procesamiento de imágenes en 3D con precisión en muestras gruesas
- Reducción de la fototoxicidad y el fotoblanqueo
- Actualización disponible hacia el módulo de superresolución SpinSR
Entrevistados: Prof. Feng Mei e Investigador Jingfei Chen
Profesor Feng Mei | Feng Mei cursó su doctorado en la Universidad de California, San Francisco, y actualmente es profesor asociado en la Universidad Médica del Ejército (Tercera Universidad Médica Militar) en Chongqing (China). Su grupo ha estudiado el papel de los cambios dinámicos de la mielina en el desarrollo y enfermedades del cerebro. Uno de estos estudios ha sido publicado a través de un artículo el 8 de junio de 2021, en la edición en línea de la revista Neuron: Enhancing myelin renewal reverses cognitive dysfunction in a murine model of Alzheimer’s disease [Mejorar la renovación de la mielina revierte la disfunción cognitiva en el modelo murino de la enfermedad de Alzheimer]. |
Jingfei Chen lleva a cabo investigaciones en el departamento de Histología y Embriología en el Laboratorio Principal de Neurobiología de Chongqing, para el Laboratorio de Investigación Principal de Estudios del Cerebro y Cognición Humana de la Comisión Educativa de Chongqing, Universidad Médica del Ejército (Tercera Universidad Médica Militar) en Chongqing (China).
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Vídeo: Introducción al sistema IXplore Spin
Folleto: Microscopio de investigación invertido IXplore Spin
