Con el objetivo de determinar si el aumento del tamaño de los axones puede ser un biomarcador temprano de la esclerosis múltiple, la investigadora Silvia De Santis, que lidera el laboratorio Biomarcadores de Imaging Traslacional en el Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha dirigido un estudio conjunto con el Centro Athinoula A. Martinos de Imágenes Biomédicas del Hospital General de Massachusetts en el que han conseguido detectar el daño axonal en pacientes con esclerosis múltiple de forma no invasiva. Para llevar a cabo este trabajo, los investigadores han utilizado la técnica de imagen por resonancia magnética (IRM) ponderada en la difusión de agua.
Millones de personas en el mundo sufren esclerosis múltiple, una enfermedad crónica y autoinmune que afecta el sistema nervioso central cuyos síntomas abarcan desde problemas de movilidad hasta dificultades cognitivas. Si bien la esclerosis múltiple afecta primariamente a la mielina de forma focal, un aspecto crucial de esta enfermedad, aunque a menudo el menos comprendido, es el daño axonal difuso, que puede estar asociado a la discapacidad permanente. Los axones son las extensiones de las células nerviosas que transmiten señales eléctricas entre las neuronas, lo que permite que se comuniquen correctamente. Este aspecto es sumamente importante, porque cuando falla la comunicación entre neuronas, el sistema nervioso no puede desarrollar sus funciones con normalidad.
Investigaciones previas en modelos animales y en tejidos humanos post mortem apuntaban a que el aumento del tamaño de los axones podía ser un indicador del daño axonal, pero los investigadores han tenido que lidiar con un gran reto a nivel técnico: medir axones in vivo en humanos no es posible con las técnicas de imagen tradicionales. «Si imaginamos los axones como pequeños cables, hay que tener en cuenta que el diámetro de estos cables es aproximadamente de una micra, de ahí la complejidad del desafío», explica Silvia De Santis.
Por ello, los investigadores han desarrollado un marco experimental para poder poner a prueba la capacidad de la imagen por resonancia magnética (MRI) ponderada en la difusión de agua para detectar el aumento del tamaño axonal que se asocia a la degeneración. Esta técnica tiene la capacidad única de obtener imágenes de la microestructura cerebral in vivo de forma no invasiva y con alta resolución, al capturar el movimiento aleatorio de las moléculas de agua en el cerebro en las diferentes células y estructuras.
Los investigadores confirmaron que, efectivamente, la MRI tiene la capacidad de detectar cambios en el tamaño de los axones asociados a la fase aguda del daño axonal. El primer paso para comprobarlo fue el diseño de un modelo animal: «Realizamos una cirugía en la que inyectamos una neurotoxina en una zona concreta del cerebro de la rata y generamos un aumento del tamaño de los axones de manera controlada», explica el investigador Antonio Cerdán Cerdá, primer autor del artículo. El aumento del tamaño en los axones se midió mediante MRI y utilizaron técnicas histológicas, como como la inmunohistoquímica o la microscopía electrónica, para validar estos resultados.
Para medir el tamaño axonal en pacientes diagnosticados con esclerosis múltiple, se llevó a cabo una colaboración con los investigadores Caterina Mainero y Nicola. En este procedimiento los expertos encontraron que existía un daño axonal difuso en la mayoría de la materia blanca del cerebro, que se compone principalmente de axones y mielina.
