Queste sono immagini di fluorescenza di domini lipidici in monostrati di mielina modello (ricostituiti in laboratorio) che mostrano la coesistenza di fasi liquide ordinate (scure) e liquide disordinate (pseudo-colorate). A seconda delle condizioni (ad es. fasi liquide disordinate (pseudo-colorate). A seconda delle condizioni (ad es. composizione lipidica, pressione superficiale, temperatura), i domini lipidici possono esistere in varie forme tra cui strisce (sinistra) e circolari (destra). Credito:immagini per gentile concessione di Younjin Min, Istituto di Tecnologia del Massachussetts
Gli studi di laboratorio degli ingegneri chimici dell'UC Santa Barbara possono portare a nuovi metodi sperimentali per la diagnosi precoce e la diagnosi - e a possibili trattamenti - per i tessuti patologici che sono precursori della sclerosi multipla e malattie simili.
Raggiungere un nuovo metodo di imaging nanoscopico, il team scientifico ha studiato la guaina mielinica, la membrana che circonda i nervi che è compromessa nei pazienti con sclerosi multipla (SM). Lo studio è pubblicato nell'edizione online di questa settimana del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).
"Le membrane mieliniche sono una classe di membrane biologiche che sono spesse solo due molecole, meno di un milionesimo di millimetro, " disse Jacob Israelachvili, uno degli autori senior e professore di ingegneria chimica e dei materiali alla UCSB. "Le membrane avvolgono gli assoni nervosi per formare la guaina mielinica".
Ha spiegato che il modo in cui diverse parti del sistema nervoso centrale, compreso il cervello, comunicano tra loro in tutto il corpo avviene tramite la trasmissione di impulsi elettrici, o segnali, lungo le guaine mieliniche fibrose. Le guaine agiscono come cavi elettrici o linee di trasmissione.
"Difetti nell'organizzazione molecolare o strutturale delle membrane mieliniche portano a una ridotta efficienza di trasmissione, " ha detto Israelachvilli. "Ciò si traduce in vari disturbi sensoriali e motori o disabilità, e malattie neurologiche come la sclerosi multipla".
A livello microscopico e a livello macroscopico, che è visibile agli occhi, La SM è caratterizzata dalla comparsa di lesioni o vacuoli nella mielina, e alla fine porta alla completa disintegrazione della guaina mielinica. Questa progressiva disintegrazione è chiamata demielinizzazione.
Viene mostrata un'illustrazione di un neurone, che è l'unità funzionale di base del sistema nervoso. La parte ingrandita indica la guaina mielinica che è una membrana multilamellare che circonda l'assone dei neuroni. Credito:Dottie McLaren
I ricercatori si sono concentrati su ciò che accade a livello molecolare, comunemente indicato come livello nanoscopico. Ciò richiede tecniche di visualizzazione e caratterizzazione altamente sensibili.
L'articolo descrive l'imaging a fluorescenza e altre misurazioni di domini, che sono piccoli ammassi eterogenei di molecole lipidiche –– i principali costituenti delle membrane mieliniche –– che possono essere responsabili della formazione di lesioni. Lo hanno fatto utilizzando strati molecolari modello in composizioni che imitano le membrane mieliniche sane e malate.
Hanno osservato differenze nell'aspetto, dimensione, e sensibilità alla pressione, di domini nei monostrati sani e malati. Prossimo, hanno sviluppato un modello teorico, in termini di determinate proprietà molecolari, che sembra spiegare quantitativamente le loro osservazioni.
"La scoperta e la caratterizzazione di domini di dimensioni micron che sono diversi negli assemblaggi lipidici sani e malati hanno importanti implicazioni per il modo in cui queste membrane interagiscono tra loro, " ha detto Israelachvili. "E questo porta a una nuova comprensione della demielinizzazione a livello molecolare".
I risultati aprono la strada a nuovi metodi sperimentali per la diagnosi precoce, diagnosi, messa in scena, e possibile trattamento dei tessuti patologici che sono precursori della SM e di altre malattie associate alla membrana, secondo gli autori.
