La perdita o il danneggiamento della mielina, una guaina cellulare che circonda e isola i nervi, è il segno distintivo del disturbo neurologico della sclerosi multipla immuno-mediata  (SM).

Quando i segmenti di questa membrana protettiva sono danneggiati, gli impulsi nervosi possono essere interrotti.

I sintomi vanno da formicolio e intorpidimento a debolezza, dolore e paralisi.

Attualmente non esiste un modo affidabile per visualizzare direttamente la demielinizzazione.

I medici si affidano alla risonanza magnetica (MRI), ma nonostante le immagini ad alta risoluzione, la risonanza magnetica non è quantitativa e non può distinguere tra demielinizzazione e infiammazione, che spesso coesistono nelle persone con SM.

Nel numero online del 12 gennaio 2017 della rivista Scientific Reports, un team multi-istituzionale basato principalmente presso la University of Chicago Medicine e il National Institutes of Health, descrive i primi test di un nuovo metodo minimamente invasivo per valutare il danno alla mielina utilizzando positrone tomografia ad emissione (PET).

Queste scansioni PET utilizzano una molecola radioattiva progettata per indirizzare i canali del potassio voltaggio-dipendenti, una proteina presente sugli assoni demielinizzati.

Le immagini PET, basate sulla rilevazione di questa molecola, forniscono informazioni quantitative sui processi biochimici sottostanti.

“Nei neuroni mielinici sani, i canali del potassio sono solitamente sepolti sotto la guaina mielinica”, ha spiegato l’autore dello studio Brian Popko, PhD, il professor Jack Miller dei disturbi neurologici e direttore del centro per neuropatia periferica presso l’Università di Chicago.

“Quando c’è perdita di mielina, questi canali diventano esposti.

Migrano attraverso il segmento demielinizzato e il loro livello aumenta “.

Questi neuroni esposti perdono il potassio intracellulare.

Ciò li rende incapaci di propagare gli impulsi elettrici, il che causa alcuni dei sintomi neurologici osservati nella SM.

“Così abbiamo sviluppato un tracciante PET che può indirizzare i canali del potassio”, ha detto Popko.

Il team ha iniziato con un farmaco MS esistente, la 4-aminopiridina (a.k.a dalfampridina), che può legarsi a canali di potassio esposti.

Questo può parzialmente ripristinare la conduzione nervosa e alleviare i sintomi neurologici nei pazienti con SM.

Utilizzando i modelli murini di MS, tra cui alcuni sviluppati nel laboratorio Popko, i ricercatori hanno dimostrato che il farmaco si accumula nelle aree demielinizzate o scoperte del sistema nervoso centrale.

An innovative PET tracer can measure damage from multiple sclerosis in mouse models

Questo approccio ha il potenziale per tracciare le risposte alle terapie di rimolinielinizzazione.

Potrebbe anche aiutare a determinare quanta distruzione della guaina mielinica contribuisca ad altri disordini del sistema nervoso centrale “. Credit: University of Chicago Medical Center
Quindi, con l’aiuto del collega Pancho Bezanilla, PhD, professore di biochimica e biologia molecolare all’Università di Chicago, il team ha esaminato diversi derivati ​​contenenti fluoro di 4-aminopiridina per il legame ai canali K +.

Hanno trovato che la 3-fluoro-4-aminopiridina (3F4AP) ha le proprietà desiderate, quindi hanno etichettato la molecola con fluoro-18, che è facilmente rilevabile dal PET.

“Siamo stati in grado di dimostrare, nei topi, che il tracciante si è accumulato in misura maggiore nelle aree demielinizzate rispetto alle aree di controllo”, ha detto Popko.

“Tutti i traccianti PET esistenti utilizzati per la demielinizzazione delle immagini si legano alla mielina e, di conseguenza, le lesioni demielinizzate mostrano una diminuzione del segnale, che può essere problematico per l’imaging di piccole lesioni”, ha detto Pedro Brugarolas, PhD, primo autore del documento e attualmente membro di facoltà al Massachusetts General Hospital / Harvard Medical School.

“3F4AP è il primo tracciante il cui segnale aumenta con la demielinizzazione, risolvendo potenzialmente alcuni dei problemi dei suoi predecessori.”

Infine, in collaborazione con scienziati del NIH, i ricercatori hanno condotto uno studio su scimmie sane.

Hanno confermato che il 3F4AP radiomarcato entra nel cervello dei primati e si localizza in aree dove c’è poca mielina.

“Riteniamo che questo approccio PET possa fornire informazioni complementari alla risonanza magnetica che possono aiutarci a seguire le lesioni della SM nel tempo”, ha detto Popko.

“Ha il potenziale per tracciare le risposte alle terapie re -eliniche.

Questo approccio dovrebbe anche aiutare a determinare quanta distruzione della guaina mielinica contribuisce ad altri disturbi del sistema nervoso centrale “.

Tale lista include leucodistrofie, trauma cranico, lesioni del midollo spinale e “anche malattie non associate tradizionalmente alla demielinizzazione”, suggerì Popko, “come l’ischemia cerebrale, i disturbi psichiatrici e le malattie neurodegenerative, incluso l’Alzheimer”.

“Un tracciante per monitorare i cambiamenti in qualcosa di ubiquitario come i canali del potassio potrebbe avere applicazioni per altre malattie in cui sono coinvolti questi canali”, ha aggiunto Brugarolas,

Più di 2,3 milioni di persone in tutto il mondo soffrono di sclerosi multipla, secondo i dati del 2013 della MS International Federation.

Nessuno dei 15 attuali farmaci approvati dalla FDA per la SM è in grado di curare la malattia; modificano o sopprimono il sistema immunitario, riducendo il numero e la gravità delle riacutizzazioni e meno spesso, rallentando i segni visibili del danno cerebrale.

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