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

O acidente vascular cerebral (AVC) é um evento súbito e devastador, onde o fluxo sanguíneo para uma parte do cérebro é interrompido, privando as células de oxigênio e fazendo com que elas morram. Para os médicos que tratam pacientes, o objetivo mais crítico é restaurar esse fluxo o mais rápido possível, mas fazê-lo de forma segura é um desafio complexo. Restaurar o sangue tarde demais ou de forma muito agressiva pode, por vezes, causar novos danos, um fenômeno conhecido como lesão de reperfusão. Para compreender como navegar neste equilíbrio delicado, os cientistas precisam observar o que acontece dentro de um cérebro vivo à medida que uma obstrução se forma e, depois, se desobstrui. Embora os estudos em humanos sejam essenciais, eles nem sempre podem mostrar as mudanças precisas, momento a momento, na saúde do tecido que ocorrem logo após uma obstrução. É aqui que os modelos animais se tornam vitais, oferecendo uma forma de testar tratamentos e observar processos biológicos num ambiente controlado. No entanto, criar um modelo que realmente imite a condição humana é difícil, especialmente ao utilizar primatas não humanos, cujos cérebros são estrutural e funcionalmente muito mais próximos dos nossos do que os de ratos ou camundongos.

Num estudo recente, os investigadores procuraram construir um modelo altamente preciso desta condição utilizando macacos cynomolgus, uma espécie de primata frequentemente utilizada em investigação médica avançada. A equipa, liderada por cientistas do Hospital Suzhou Kowloon e uma empresa de biotecnologia, visou criar um cenário onde um vaso sanguíneo no cérebro é bloqueado e depois reaberto, espelhando a experiência de um paciente humano com AVC a receber tratamento de emergência. Para o fazer, utilizaram uma técnica chamada angiografia por subtração digital, que funciona como um mapa de alta definição e em tempo real dos vasos sanguíneos. Sob essa orientação, guiaram cuidadosamente um cateter minúsculo para o cérebro de cada macaco e injetaram um pequeno coágulo, fabricado por eles próprios, na artéria cerebral média, o principal vaso que irriga uma grande parte do cérebro. Este método permitiu-lhes bloquear o vaso com extrema precisão, garantindo que a lesão resultante fosse consistente e fiável em todos os animais do estudo.

Uma vez estabelecida a obstrução, os investigadores recorreram a um conjunto poderoso de ferramentas para observar a reação do céreão. Utilizaram um tipo de imagem médica chamada ressonância magnética, que cria imagens detalhadas do cérebro sem utilizar radiação. Especificamente, empregaram uma combinação de diferentes modos de varredura para ver tanto a estrutura dos vasos sanguíneos como a saúde do tecido cerebral. Um modo, conhecido como imagem ponderada por difusão, é excepcionalmente sensível às mudanças na forma como a água se move dentro das células. Quando as células cerebrais são privadas de oxigênio, elas incham, e este inchaço restringe o movimento da água, fazendo com que a área brilhe intensamente na varredura. Outro modo, chamado angiografia por ressonância magnética, permitiu à equipa ver diretamente os vasos sanguíneos, mostrando se a obstrução ainda estava presente ou se o vaso tinha reaberto.

O estudo envolveu oito macacos, e o procedimento foi bem-sucedido em todos eles sob a orientação da máquina de angiografia. Após a criação da obstrução, os investigadores esperaram duas horas e meia antes de administrar um medicamento para dissolver o coágulo, um tratamento conhecido como trombolise, que é o padrão de cuidado para pacientes humanos com AVC. Em seguida, realizaram varreduras nos cérebros dos macacos em vários intervalos: uma hora após a obstrução, quatro horas após a administração do fármaco, vinte e quatro horas depois e novamente uma semana após o evento inicial. As imagens contaram uma história clara. Imediatamente após a obstrução, as varreduras mostraram uma pequena área de sofrimento no tecido cerebral. No entanto, após a administração do fármaco, a área de sofrimento inicialmente pareceu crescer nos minutos seguintes, um sinal de que o tecido estava a reagir ao retorno súbito do fluxo sanguíneo. Mas, à medida que o tempo passava, as imagens mostraram uma recuperação notável. Por volta das vinte e quatro horas e continuando ao longo da semana, as áreas brilhantes e de sofrimento nas varreduras começaram a encolher, e os vasos sanguíneos que tinham estado invisíveis poucas horas antes começaram a reaparecer, mostrando que a obstrução tinha sido desobrigada e o sangue estava a fluir novamente.

Para confirmar que as imagens diziam a verdade, os investigadores realizaram uma verificação final após os macacos terem sido humanamente eutanasiados no oitavo dia. Removeram os cérebros e cortaram-nos em secções finas, corando-os com um corante vermelho que torna o tecido vivo vermelho, mas deixa o tecido morto pálido. Os resultados coincidiram perfeitamente com as imagens. As áreas pálidas e mortas no tecido cerebral eram significativamente menores do que a grande área de sofrimento vista nas varreduras logo após a obstrução. Isto confirmou que o tecido cerebral não tinha morrido permanentemente; em vez disso, tinha recuperado assim que o fluxo sanguíneo foi restaurado. O tamanho do tecido morto coincidiu com o tamanho da área vista nas varreduras uma semana depois, provando que a técnica de imagem podia prever com precisão o resultado final da lesão.

Este trabalho demonstra que é possível criar um modelo fiável e preciso de AVC e reperfusão em macacos utilizando orientação por imagem avançada. O estudo mostrou que, ao combinar diferentes tipos de varreduras de ressonância magnética, os cientistas podem observar o cérebro a curar-se em tempo real, vendo exatamente quando os vasos sanguíneos reabrem e como o tecido se recupera. As descobertas sugerem que estas ferramentas de imagem são poderosas o suficiente para rastrear o sucesso dos tratamentos e a extensão do dano cerebral com grande precisão. Embora o estudo tenha utilizado macacos saudáveis em vez de animais com doenças vasculares pré-existentes, a capacidade de visualizar todo o processo, desde a obstrução até à recuperação, fornece uma base sólida para investigações futuras. Oferece uma forma de testar novas terapias e compreender a complexa biologia da recuperação do AVC num ambiente que se assemelha de perto à condição humana, potencialmente levando a melhores tratamentos para os milhões de pessoas afetadas por esta doença todos os anos.