Demência é um termo amplo que descreve a perda de funções cognitivas, como memória, linguagem, raciocínio e outras habilidades de pensamento. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), é esperado que 139 milhões de pessoas em todo o mundo tenham demência até 2050. A doença de Alzheimer (DA) é a causa mais comum de demência e pode representar 60–70% de todos os casos de demência.
A doença de Alzheimer é um distúrbio progressivo, que significa que os sintomas de demência se desenvolvem gradualmente ao longo de muitos anos e eventualmente se tornam mais graves. A causa da DA é desconhecida, a patogênese da DA não é bem compreendida e não há tratamento eficaz.
Um alvo para expandir nossa compreensão da DA é a mielina, um material semelhante a uma bainha no cérebro que isola as fibras nervosas (axônios) e acelera a condução do impulso nervoso. Estudos recentes (Steadman et al., 2020; Pan et al., 2020; Wang et al., 2020) mostram que a formação de mielina em camundongos adultos está intimamente relacionada à memória espacial e que a formação reduzida de mielina é uma das causas do declínio relacionado à idade na função de memória.
Em um estudo recente, a equipe do professor Feng Mei da Escola de Ciências Médicas Básicas da Universidade Médica do Exército (Terceira Universidade Médica Militar) revelou as mudanças dinâmicas da mielina que ocorrem com a DA usando formação de imagens de alta resolução de seções cerebrais (Chen et al., 2021).
Nesta entrevista, Kai Jin da Divisão de Marketing e Vendas da Evident China e Hongxia Zheng da Chengdu Zhixin Technology Co. Ltd. conversaram com o professor Feng Mei e o pesquisador Dr. Jingfei Chen sobre suas pesquisas e sua experiência em formação de imagens de seções cerebrais.
P: Quais mudanças e papéis a mielina tem em um cérebro com doença de Alzheimer?
R: Usando camundongos transgênicos com repórteres fluorescentes específicos de células, observamos a formação de mielina e foi revelada uma dinâmica única de mielina no cérebro de camundongos APP/PS1 (um modelo de camundongo com DA). Camundongos "knockouts" condicionais, estudos comportamentais e experimentos eletrofisiológicos demonstram que o movimento acelerado da mielina pode reduzir a perda de memória e a disfunção fisiológica do hipocampo em camundongos com DA.
O principal resultado do estudo é que a regeneração da mielina pode ser aumentada no cérebro do camundongo com DA, mesmo após extensa desmielinização, levando a uma função cognitiva melhorada. Isso demonstra que a promoção da formação de mielina por meio de modificação genética ou intervenção farmacológica pode efetivamente melhorar os fenômenos induzidos pela DA e representa uma abordagem terapêutica promissora para aliviar os sintomas relacionados à DA.
P: Quais dificuldades técnicas você encontrou ao formar imagens das seções do cérebro?
R: Nosso grupo precisava adquirir imagens de várias regiões do cérebro, como o córtex, hipocampo e corpo caloso. Isso requer a formação rápida de imagens multidimensionais e multicanais de porções do cérebro. Outro desafio foi que o sinal em porções do cérebro transgênicos com repórteres fluorescentes específicos de células pode desaparecer rapidamente devido ao fotobranqueamento.
Como resultado, precisávamos de equipamentos de formação de imagens para atender as seguintes demandas:
- O sinal do gene repórter fluorescente específico da célula é fraco e diminui gradualmente e facilmente; portanto, foi necessária a formação de imagens de alta sensibilidade e alta velocidade.
- Com várias regiões do cérebro envolvidas, precisávamos observar mudanças na bainha de mielina em vários locais. Também precisávamos de uma imagem montada de toda a porção do cérebro para evitar subjetividade ao selecionar o campo de visão.
- A mielina e a micróglia têm estruturas tridimensionais, por isso precisávamos obter imagens tridimensionais com alta resolução no eixo Z.
Nos estágios iniciais do projeto, experimentos foram realizados usando microscópios confocais convencionais de escaneamento a laser de ponto único. Embora os microscópios de escaneamento de ponto único possam produzir imagens de alta qualidade em um único campo de visão, muitas imagens devem ser unidas em uma para adquirir uma imagem de uma área grande, o que leva tempo. Os marcadores fluorescentes também desapareceram devido à irradiação de luz no espécime.
Após muito estudo, descobrimos que o sistema IXplore™ Spin, um microscópio confocal de disco giratório com escaneamento de alta velocidade, baixa fototoxicidade e recursos automatizados, como união de imagens e formação de imagens com vários pontos, economiza muito tempo durante o experimento.
P: Qual foi o papel do sistema IXplore Spin na obtenção dos resultados experimentais?
R: O sistema IXplore Spin adquiriu imagens 30 vezes mais rápido do que nosso microscópio confocal de escaneamento a laser de ponto único convencional. Se, hipoteticamente, um microscópio confocal de escaneamento a laser de ponto único convencional leva de 3 a 4 horas para gerar a imagem, o sistema IXplore Spin pode fazer isso em apenas cerca de 10 minutos.
O estudo exigiu formação de imagens de porções inteiras do cérebro de aproximadamente 60 camundongos. O uso do sistema IXplore Spin reduziu muito o tempo gasto na aquisição de imagens e nos permitiu executar o projeto rapidamente. Ao mesmo tempo, o microscópio confocal de disco giratório IXplore permite formação de imagens repetíveis com alta sensibilidade, baixa fototoxicidade e dano mínimo aos espécimes fluorescentes.
Saiba mais sobre o sistema de microscópio giratório IXplore
A série de microscópios IXplore refere-se a microscópios invertidos adaptados para diferentes aplicações de pesquisa em ciências da vida. O sistema de microscópio IXplore Spin usa uma unidade de disco giratório avançada para fornecer formação de imagens confocais 3D de alta velocidade, um grande campo de visão e viabilidade celular prolongada em experimentos de lapso de tempo.
Os benefícios incluem:
- Resolução Z aprimorada
- União de imagens automatizada
- Formação de imagens 3D precisas nas profundezas de amostras espessas
- Fototoxicidade e fotobranqueamento reduzidos
- Pode ser atualizado para o módulo de super resolução SpinSR
Os entrevistados: Professor Feng Mei e pesquisador Jingfei Chen
Professor Feng Mei | Feng Mei recebeu seu PhD da Universidade da Califórnia, São Francisco, e atualmente é Professor Associado na Universidade Médica do Exército (Terceira Universidade Médica Militar) em Chongqing, China. Seu grupo estuda há muito tempo o papel das mudanças dinâmicas da mielina no desenvolvimento e em doenças cerebrais e publicou um artigo na edição on-line de 8 de junho de 2021 da revista Neuron intitulado “Aumento da renovação da mielina reverte a disfunção cognitiva em um modelo murino da doença de Alzheimer.” |
Jingfei Chen conduz pesquisas no departamento de Histologia e Embriologia no Laboratório Principal de Neurobiologia Chongqing, Laboratório Principal de Pesquisa do Cérebro e Inteligência da Comissão de Educação de Chongqing, Universidade Médica do Exército (Terceira Universidade Médica Militar) em Chongqing, China.
