L’uso dell’imaging tridimensionale del tessuto nervoso umano su scala sub-cellulare può aiutare i ricercatori a comprendere meglio la fisiopatologia della neuropatia diabetica, una delle complicanze più comuni del diabete di tipo 1 e di tipo 2.
In uno studio pubblicato su Scientific Reports, i ricercatori dell’Università di Lund e dell’Ospedale universitario Skåne, della Linköping University e dell’European Synchrotron Radiation Facility di Copenaghen, hanno dimostrato la fattibilità dell’utilizzo della nanotomografia olografica a contrasto di fase a raggi X per consentire l’imaging 3D dei nervi ad alta risoluzione, pur coprendo un volume di tessuto relativamente grande. La tecnologia ha offerto ai ricercatori un assaggio dei sottocomponenti dei nervi periferici umani nelle biopsie di adulti con e senza diabete, molti dei quali non sono stati precedentemente descritti in letteratura.
Ne abbiamo parlato con Lars B. Dahlin MD, PhD, professore e consulente senior in chirurgia della mano nel dipartimento di medicina traslazionale presso l’Università di Lund e l’ospedale universitario Skåne di Malmö, in Svezia, su come le biopsie di uno studio del tunnel carpale hanno portato all’imaging 3D dei nervi, l’uso della nanotomografia olografica a contrasto di fase radiografica per identificare i cluster di nervi rigenerativi in ??un individuo con diabete di tipo 1 e come la ricerca potrebbe portare a una migliore comprensione della patogenesi della neuropatia diabetica.
Cosa ha portato te e i tuoi colleghi ad intraprendere questo studio?
Dahlin: La neuropatia diabetica è una grave complicazione del diabete, che colpisce non solo le estremità inferiori, ma anche le estremità superiori. La neuropatia, per diversi motivi, colpisce più frequentemente le estremità inferiori e porta a complicazioni, come una sindrome da compressione nervosa, causando disabilità. La sindrome di compressione del nervo più comune è la sindrome del tunnel carpale – compressione del nervo mediano a livello del polso. Come parte di un precedente studio prospettico che ha valutato l’esito del rilascio chirurgico del nervo mediano, abbiamo anche preso una biopsia nervosa da un nervo non compresso allo stesso livello del nervo mediano, il ramo terminale del nervo interosseo posteriore. Esaminando queste biopsie nervose con tecniche morfologiche convenzionali, consentendo solo l’imaging bidimensionale,
Come funziona la nanotomografia olografica a contrasto di fase radiografica?
Dahlin: Fondamentalmente, si tratta di un gigantesco strumento a raggi X, con la tecnica della tomografia che abilita immagini multiple tramite segmentazione che abilita le immagini 3D, eseguita con altissima risoluzione a livello nanometrico. Se si confronta la luce di sincrotrone con l’apparecchiatura a raggi X utilizzata in un ospedale, la fonte di sincrotrone è circa cento miliardi di volte più intensa. È come un microscopio, ma con una luce a raggi X che ha una lunghezza d’onda molto più corta della luce normale. Questo, a sua volta, ti consente di studiare i tessuti molli a livello cellulare senza fare incisioni.
Puoi descrivere il disegno dello studio?
Dahlin: Abbiamo deciso di esaminare i nervi di adulti sani e di soggetti con diabete di tipo 1 e di tipo 2, che sono stati inclusi anche nel suddetto studio clinico prospettico incentrato sul trattamento chirurgico della sindrome del tunnel carpale.
La nostra intenzione principale era di esaminare i vasi sanguigni nel nervo. Tuttavia, a causa dell’estremo contrasto delle fibre nervose, abbiamo notato che potevamo ottenere una vista straordinaria delle fibre nervose in 3D – in particolare, le piccole fibre nervose che erano degenerate a causa della neuropatia, ma poi hanno provato a ricrescere. Questi sono noti come cluster rigenerativi.
Cosa ti ha sorpreso durante questo lavoro?
Dahlin: È interessante notare che siamo stati in grado di mostrare la struttura 3D dettagliata dei cluster rigenerativi nel paziente con diabete di tipo 1 in contrasto con l’aspetto normale delle fibre nervose mielinizzate a forma d’onda nel fascicolo trovato nell’individuo sano. La visualizzazione di questi cluster non è mai stata mostrata in precedenza. Inoltre, abbiamo potuto vedere in dettaglio una fibra nervosa degenerante, in cui la fibra ha provato a ricrescere. Quest’ultima scoperta è stata un’osservazione completamente nuova in un nervo affetto da neuropatia. Questo è un modo completamente nuovo di studiare i nervi. La visualizzazione 3D di alterazioni patologiche a livello cellulare nella neuropatia diabetica non è possibile con le tecniche di imaging convenzionali, tra cui la micro-CT, per la descrizione della struttura 3D. Sono rimasto sorpreso dal fatto che potremmo guardare le fibre nervose,
Come può questa tecnica aiutare la futura ricerca sulla neuropatia diabetica?
Dahlin: Questo studio ha dimostrato la fattibilità dell’utilizzo della nanotomografia a raggi X per la visualizzazione delle strutture cellulari e subcellulari dei singoli nervi periferici umani. I dati strutturali quantitativi 3D, che possono essere correlati alle immagini bidimensionali convenzionali, sono importanti per comprendere ulteriormente la fisiopatologia e le reti cellulari dettagliate dei nervi periferici nei diabetici con neuropatia.
Anche se sono disponibili varie altre tecniche per visualizzare le fibre nervose, la forza con la tecnica del sincrotrone è che possiamo dimostrare la struttura dettagliata degli assoni mielinizzati sani e rigeneranti su lunghe distanze, sia longitudinalmente che trasversalmente, con una risoluzione nella gamma sub-micron e con il potenziale, in futuro, di analizzare statisticamente la morfometria in un numero maggiore di campioni.
Con questa tecnica, possiamo capire, in dettaglio, come le fibre nervose reagiscono durante la degenerazione nella neuropatia diabetica e come le fibre nervose provano a ricrescere come meccanismo di compensazione. Ciò contribuirà, insieme ad altre tecniche complementari, a una migliore comprensione dello sviluppo della neuropatia nel diabete. Ora stiamo lavorando a uno studio di follow-up più ampio in cui speriamo di essere in grado di identificare ulteriormente più fibre nervose. Lo studio esaminerà come varia lo spessore delle fibre nervose, nonché la misura in cui si verificano i cluster rigenerativi.
Pubblicato su Nature Scientific Reports