Come il sistema linfatico nel corpo, il sistema glinfatico nel cervello elimina i rifiuti metabolici e distribuisce nutrienti e altri composti importanti. Il deterioramento di questo sistema può contribuire alle malattie cerebrali, come quelle neurodegenerative e l'ictus.
Il microscopio rivela il trasporto glomfatico migliorato di un tracciante (rosso) erogato via intranasale, ottenuto con l'ecografia combinata con microbolle. (Fonte: Chen Lab)
Un team di ricercatori della Washington University di St. Louis ha trovato un metodo non invasivo e non farmaceutico per influenzare il trasporto glinfatico, attraverso l'ecografia focalizzata, aprendo all'opportunità di usare il metodo per studiare ulteriormente le malattie e la funzione del cervello. I risultati del lavoro sono pubblicati su PNAS-Proceedings of the National Academy of Sciences dal 15 maggio.
Hong Chen, prof.ssa associata di ingegneria biomedica e di chirurgia neurologica, e il suo team, che comprende Dezhuang (Summer) Ye, ricercatrice post-dottorato, e Si (Stacie) Chen, ex collaboratrice post-dottorato, ha trovato la prima prova diretta che l'ecografia focalizzata, combinata con microbolle circolanti (una tecnica che chiamano FUSMB) è riuscita a migliorare meccanicamente il trasporto glinfatico nel cervello di topo.
L'ecografia focalizzata può penetrare nel cuoio capelluto e nel cranio per raggiungere il cervello e colpire con precisione una regione definita a suo interno. In precedenti lavori, il team di Chen aveva scoperto che le microbolle iniettate nel flusso sanguigno amplificano gli effetti delle onde ad ultrasuoni sui vasi sanguigni e generano un effetto di pompaggio, che aiuta l'accumulo di agenti consegnati via intranasale.
"La consegna intranasale fornisce un percorso nuovo e non invasivo per studiare il percorso glinfatico nel cervello intatto", ha detto la Chen. "Questo percorso per lo studio del trasporto glinfatico ha il potenziale per essere usato nello studio della funzione glinfatica nell'uomo, che è attualmente limitato dall'assenza di approcci non invasivi per accedere al sistema glinfatico".
Nella nuova ricerca, il team ha somministrato un tracciatore etichettato a fluorescenza per via intranasale. Quindi hanno somministrato onde ad ultrasuoni focalizzate, destinate in profondità al talamo nel cervello dopo l'iniezione endovenosa di microbolle. Quando hanno eseguito scansioni 3D del tessuto cerebrale sul lato trattato, hanno scoperto che il FUSMB ha aumentato il trasporto del tracciante nello spazio perivascolare.
Hanno confrontato questo effetto con tre gruppi di controllo con varie combinazioni di ultrasuoni focalizzati, microbolle e tracciante. Tutti i topi nei tre gruppi di controllo hanno mostrato un accumulo di tracciante inferiore, confermando al team che il trasporto potenziato di tracciatori era il risultato dell'ecografia focalizzata con le microbolle.
Per convalidare ulteriormente i risultati, hanno usato il trattamento FUSMB dopo aver iniettato il tracciante direttamente sul liquido spinale cerebrale, un metodo invasivo ma comunemente usato. Hanno scoperto che il FUSMB ha anche migliorato il trasporto di traccianti lungo i vasi nel sito cerebrale puntato dagli ultrasuoni focalizzati da circa 2 a 3 volte rispetto al lato non puntato.
"Indipendentemente dal fatto che i traccianti siano stati consegnati attraverso il percorso intranasale o iniettati, il FUSMB ha costantemente migliorato il trasporto glinfatico", ha detto la Ye. "Il nostro studio con scansioni a microscopia confocale, combinata con la pulizia del tessuto cerebrale, ha ottenuto prove dirette che hanno dimostrato inequivocabilmente che il FUSMB migliora il trasporto glinfatico di un agente proteico etichettato nei topi".
Il team ha anche studiato vari tipi di vasi sanguigni, come arteriole, capillari e venule, che facilitano il trasporto potenziato dal FUSMB del tracciante, usando la consegna sia intranasale che iniettata del tracciante. Hanno visto un miglioramento del trasporto glinfatico del tracciante sia nelle arteriole che nei capillari con entrambi i tipi di consegna. Hanno scoperto che l'intensità della fluorescenza era più alta lungo le arteriole rispetto ai capillari e alle venule.
"Questo studio apre nuove opportunità di uso degli ultrasuoni combinati con le microbolle come approccio non invasivo e non farmacologico per manipolare il trasporto glinfatico", ha affermato la Ye. "Le microbolle attivate ad ultrasuoni focalizzati sono promettenti per migliorare l'eliminazione dei rifiuti del cervello e potenzialmente mitigare le malattie cerebrali causate da menomazioni nella funzione del sistema glinfatico".
La Chen ha affermato che il team si concentrerà ora sull'applicazione di questo metodo non invasivo e non farmacologico per eliminare rifiuti cerebrali e combattere potenzialmente le malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer e il Parkinson.
Fonte: Beth Miller in Washington University in St. Louis (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Dezhuang Ye, ...[+5], Hong Chen. Mechanically manipulating glymphatic transport by ultrasound combined with microbubbles. PNAS, 15 May 2023, DOI
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