Dans une étude récente publiée dans Communications naturellesles chercheurs ont démontré une méthode d’imagerie par résonance magnétique (IRM) sensible à l’homéostasie du fer du cerveau vivant (l’étendue r1-r2 de relaxation ou de relaxivité).
Sommaire
Arrière-plan
L’homéostasie du fer est essentielle au fonctionnement cérébral et est compromise dans le vieillissement, les troubles neurodégénératifs et le cancer. L’homéostasie du fer dans les tissus cérébraux vivants est utile pour le diagnostic, la surveillance, le traitement et l’amélioration de la compréhension des causes de la maladie. L’IRM, en raison de ses caractéristiques paramagnétiques, est une approche utile et non invasive pour évaluer la concentration en fer dans les tissus cérébraux. Comprendre l’homéostasie du fer dans le cerveau est essentiel pour une détection et un traitement précis des maladies.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont proposé une méthode de relaxation du fer basée sur l’IRM. in vivo qui est sensible à l’homéostasie du fer dans le cerveau humain.
Les travaux ont utilisé les caractéristiques de l’IRM pour analyser de manière non invasive les habitats moléculaires du fer dans le cerveau vivant. Les chercheurs ont utilisé la propriété unique de relaxivité du fer sur les taux de relaxation par résonance magnétique, R1 ainsi que R2, pour construire un cadre biophysique de l’interdépendance linéaire, appelé relaxivité r1-r2. Les chercheurs ont utilisé une approche ascendante pour évaluer la relaxivité de divers environnements de fer dans le in vitro paramètres, suivis de l’approche descendante pour évaluer la relaxivité du cerveau humain dans le in vivo cadre et le relier à la mesure des molécules de fer et de leur expression génétique ex vivo.
Les chercheurs ont examiné les fondements biologiques de la relaxivité chez des individus en bonne santé et les ont comparés à d’autres contrastes de résonance magnétique. Les chercheurs ont examiné le contraste de relaxivité entre les tissus non pathologiques et malades chez les patients atteints de méningiome et ont comparé les résultats de l’imagerie par résonance magnétique aux calculs de l’homéostasie du fer tumoral dans le ex vivo environnement. La sensibilité de R1 et R2 à la teneur en myéline a été étudiée et des simulations numériques ont été effectuées pour tenir compte des contributions des différents composants du tissu cérébral à l’évaluation de la relaxivité.
Les chercheurs ont étudié la sensibilité de l’approche relaxivité à l’homéostasie du fer dans les cerveaux normaux et âgés. Ils ont compilé des données histologiques post-mortem précédemment publiées caractérisant les teneurs en fer, ferritine et transferrine dans diverses zones cérébrales d’humains jeunes et âgés et ont évalué la capacité de mobilisation du fer à l’aide de l’ensemble de données post-mortem.
Les chercheurs ont exploré comment les caractéristiques tumorales acquises par l’approche de relaxivité différaient des informations incluses dans R1 et R2. La GSEA a été utilisée pour identifier les activités moléculaires considérablement liées à chaque valeur IRM. Enfin, les chercheurs ont vérifié la sensibilité de la méthode de relaxivité à l’homéostasie du fer au niveau du protéome en comparant les résultats d’IRM in vivo à ex vivo calcul de l’homéostasie du fer sur le même tissu.
Résultats
Dans le in vitro environnement, la méthode IRM a été utilisée pour étudier les caractéristiques paramagnétiques uniques des ions ferreux, transférables et ferritine. La technique a été confirmée dans le cerveau humain in vivo contre ex vivo mesure du composé de fer et expression des gènes. La méthode de relaxivité a indiqué l’homéostasie du fer dans les tumeurs et a distingué les tissus néoplasiques des tissus sains. Le modèle de relaxivité offrait des données sur la relaxivité du fer in vivo pour faciliter l’identification de divers environnements de fer dans le cerveau.
R1 et R2 ont augmenté lorsque la concentration de divers composés du fer a augmenté, le taux de cette augmentation, appelé relaxivité du fer, variant en fonction de l’environnement du fer. La relaxivité du fer, qui séparait les environnements de fer et était cohérente, qu’elle soit calculée sur des échantillons contenant des quantités plus ou moins importantes, pourrait clarifier le problème en question.
La relaxivité était une estimation IRM décente pour le rapport des relaxivités du fer R1: R2. Comparée à la transferrine liée au fer, l’apo-transferrine a montré une relaxivité r1-r2 considérablement inférieure, qui contient des caractéristiques paramagnétiques qui induisent la relaxivité. Les résultats de l’étude ont indiqué que la méthode de relaxivité pourrait être utilisée pour évaluer l’étendue de la relaxation IRM pour le fer. in vivo pour exposer les caractéristiques paramagnétiques différentielles de divers environnements moléculaires du fer.
Les résultats ont également révélé que la relaxivité de r1 et r2 était moins sensible à la teneur et à la composition en lipides que celle de R1 et R2. Dans les cerveaux humains étudiés in vivo, la relaxivité de r1 et r2 présentait une différence IRM statistiquement distincte entre R1 et R2. Les valeurs R1 et R2 ont démontré une séparation considérable entre les zones de matière grise et de matière blanche, mais le contraste observé par la méthode de relaxivité à travers le cerveau a montré un modèle spatial unique et a mis en évidence des distinctions entre les régions du cerveau au-delà de la matière blanche-matière grise conventionnelle. divergence.
La relaxivité r1-r2 était liée à la capacité de mobilisation du fer dans le cerveau et au cours du vieillissement. R2 était fortement lié aux niveaux de fer, ce qui indique que le in vivo et les ensembles de données post-mortem sont convenus. La capacité de mobilisation du fer était considérablement liée à la relaxivité de r1 et r2 dans les zones cérébrales et les groupes d’âge, mais pas avec R2 ou R1. L’approche de relaxivité a amélioré la différenciation entre la tumeur et les tissus non pathologiques, avec un impact du contraste sans gadolinium (Gd) équivalent en ampleur à celui du contraste à base de Gd. Les résultats confirment la sensibilité de l’approche de relaxivité à l’homéostasie du fer au niveau de l’expression des gènes.
Les deux voies les plus enrichies pour la relaxivité r1-r2 étaient le « complexe d’immunoglobuline » et le « piégeage de l’hème du plasma ». La relaxivité a indiqué des variations de l’homéostasie du fer parmi les tissus tumoraux, la relaxivité étant considérablement plus élevée pour les tumeurs présentant un rapport transferrine/ferritine élevé que pour les tumeurs présentant un faible rapport transferrine/ferritine. La relaxivité évaluée in vivo a révélé des perturbations pathologiques de l’homéostasie du fer qui n’étaient auparavant observées que ex vivoselon les investigations sur l’expression génique et la protéomique.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que la méthode pourrait permettre une enquête et un diagnostic non invasifs de l’homéostasie du fer dans le cerveau humain vivant.
