Application value of multi-modal magnetic resonance imaging in the establishment of cerebral ischemia reperfusion model of cynomolgus monkey

El accidente cerebrovascular es un evento repentino y devastador en el que el flujo sanguíneo hacia una parte del cerebro se interrumpe, privando a las células de oxígeno y provocando su muerte. Para los médicos que tratan a los pacientes, el objetivo más crítico es restaurar ese flujo lo más rápido posible, pero hacerlo de forma segura es un desafío complejo. Restaurar la sangre demasiado tarde o de forma demasiado agresiva puede, en ocasiones, causar nuevos daños, un fenómeno conocido como lesión por reperfusión. Para comprender cómo navegar este delicado equilibrio, los científicos necesitan observar qué sucede dentro de un cerebro vivo mientras se forma una obstrucción y luego se despeja. Si bien los estudios en humanos son esenciales, no siempre pueden mostrar los cambios precisos, momento a momento, en la salud del tejido que ocurren justo después de una obstrucción. Aquí es donde los modelos animales se vuelven vitales, ofreciendo una forma de probar tratamientos y observar procesos biológicos en un entorno controlado. Sin embargo, crear un modelo que realmente imite la condición humana es difícil, especialmente cuando se utilizan primates no humanos, cuyos cerebros son estructural y funcionalmente mucho más cercanos a los nuestros que los de las ratas o los ratones.

En un estudio reciente, los investigadores se propusieron construir un modelo altamente preciso de esta condición utilizando monos cercopitecos (cynomolgus), una especie de primate utilizada frecuentemente en investigación médica avanzada. El equipo, liderado por científicos del Hospital Suzhou Kowloon y una empresa de biotecnología, tenía como objetivo crear un escenario en el que un vaso sanguíneo en el cerebro se bloquea y luego se reabre, imitando la experiencia de un paciente humano con un accidente cerebrovascular que recibe tratamiento de emergencia. Para lograr esto, utilizaron una técnica llamada angiografía de sustracción digital, que actúa como un mapa de alta definición y en tiempo real de los vasos sanguíneos. Bajo esta guía, guiaron cuidadosamente un diminuto catéter hacia el cerebro de cada mono e inyectaron un pequeño coágulo de fabricación propia en la arteria cerebral media, el vaso principal que suministra sangre a una gran porción del cerebro. Este método les permitió bloquear el vaso con extrema precisión, asegurando que la lesión resultante fuera consistente y fiable en todos los animales del estudio.

Una vez establecida la obstrucción, los investigadores recurrieron a un poderoso conjunto de herramientas para observar la reacción del cerebro. Utilizaron un tipo de imagen médica llamada resonancia magnética, que crea imágenes detalladas del cerebro sin utilizar radiación. Específicamente, emplearon una combinación de diferentes modos de escaneo para ver tanto la estructura de los vasos sanguíneos como la salud del tejido cerebral en sí. Un modo, conocido como imagen ponderada por difusión, es excepcionalmente sensible a los cambios en la forma en que el agua se mueve dentro de las células. Cuando las células cerebrales se ven privadas de oxígeno, se hinchan, y esta hinchazón restringe el movimiento del agua, lo que hace que el área se ilumine intensamente en la exploración. Otro modo, llamado angiografía por resonancia magnética, permitió al equipo ver los vasos sanguíneos directamente, mostrando si la obstrucción seguía allí o si el vaso se había reabierto.

El estudio involucró a ocho monos, y el procedimiento fue exitoso en todos ellos bajo la guía de la máquina de angiografía. Después de que se creó la obstrucción, los investigadores esperaron dos horas y media antes de administrar un fármaco para disolver coágulos, un tratamiento conocido como trombolisis, que es el estándar de atención para los pacientes humanos con accidentes cerebrovasculares. Luego escanearon los cerebros de los monos en varios intervalos: una hora después de la obstrucción, cuatro horas después de administrar el fármaco, veinticuatro horas después y nuevamente una semana después del evento inicial. Las imágenes contaron una historia clara. Inmediatamente después de la obstrucción, las exploraciones mostraron un área pequeña de distrés en el tejido cerebral. Sin embargo, tras la administración del fármaco, el área de distrés inicialmente pareció crecer más durante las siguientes horas, una señal de que el tejido estaba reaccionando a la repentina llegada del flujo sanguíneo. Pero a medida que pasaba el tiempo, las imágenes mostraron una recuperación notable. Para la marca de las veinticuatro horas y continuando durante la semana, las áreas brillantes de distrés en las exploraciones comenzaron a encogerse, y los vasos sanguíneos que habían sido invisibles apenas unas horas antes comenzaron a reaparecer, mostrando que la obstrucción se había despejado y la sangre fluía de nuevo.

Para confirmar que las imágenes decían la verdad, los investigadores realizaron una comprobación final después de que los monos fueran eutanasados humanamente al octavo día. Retiraron los cerebros y los cortaron en secciones finas, tiñéndolos con un tinte rojo que vuelve el tejido vivo rojo pero deja el tejido muerto pálido. Los resultados coincidieron perfectamente con las imágenes. Las áreas pálidas de tejido muerto en el tejido cerebral eran significamente más pequeñas que las grandes áreas de distrés vistas en las exploraciones justo un día después de la obstrucción. Esto confirmó que el tejido cerebral no había muerto permanentemente; en cambio, se había recuperado una vez que el flujo sanguíneo fue restaurado. El tamaño del tejido muerto coincidió con el tamaño del área vista en las exploraciones una semana después, demostrando que la técnica de imagen podía predecir con exactitud el resultado final de la lesión.

Este trabajo demuestra que es posible crear un modelo fiable y preciso de accidente cerebrovascular y reperfusión en monos utilizando guía de imagen avanzada. El estudio mostró que, al combinar diferentes tipos de exploraciones por resonancia magnética, los científicos pueden observar cómo el cerebro sana en tiempo real, viendo exactamente cuándo se reabren los vasos sanguíneos y cómo se recupera el tejido. Los hallazgos sugieren que estas herramientas de imagen son lo suficientemente potentes como para rastrear el éxito de los tratamientos y la extensión del daño cerebral con gran exactitud. Aunque el estudio utilizó monos sanos en lugar de animales con enfermedades vasculares preexistentes, la capacidad de visualizar todo el proceso desde la obstrucción hasta la recuperación proporciona una base sólida para la investigación futura. Ofrece una forma de probar nuevas terapias y comprender la compleja biología de la recuperación tras un accidente cerebrovascular en un entorno que se asemeja estrechamente a la condición humana, lo que podría conducir a mejores tratamientos para los millones de personas afectadas por esta enfermedad cada año.