Depolarizzazione Corticale Propagata (CSD)

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Depolarizzazione Corticale Propagata (CSD)

La depolarizzazione propagata (SD) è il termine generico per tutte le onde di depolarizzazione transmembrana brusca e quasi completa dei gradienti di ioni della transmembrana neuronale che si propagano a una velocità di circa 3 mm/minuto nella materia grigia cerebrale, causando edema citotossico. Il test di registrazione continua della SD permette di visualizzare l’andamento della SD di breve durata nel tessuto metabolicamente funzionante, della SD di durata intermedia fino a SD terminali in un tessuto ischemico. Le SD si verificano in gran parte delle malattie dell’essere umano; dall’innocua emicrania, all’aura pre-ictus, all’arresto circolatorio. Ciò significa che ci sono sovrapposizioni ma anche grandi variazioni negli aspetti meccanicistici durante la registrazione. Ad esempio, la SD induce iperperfusione transitoria variabilmente seguita da lieve oligoemia nel tessuto normale (normale risposta neurovascolare) o grave ipoperfusione (risposta neurovascolare inversa = ischemia diffusa) variabilmente seguita da iperemia nel tessuto con conseguente rischio di danno progressivo.1Dreier, J. P. (2011). “The role of spreading depression, spreading depolarization and spreading ischemia in neurological disease.” Nat. Med 17(4): 439-447.

Imaging in tempo reale

Perimed è stata la prima azienda a commercializzare imaging della microcircolazione basato su laser e, da 40 anni, è il leader mondiale nel perfezionamento di queste tecniche.

PeriCam PSI viene utilizzato per registrare variazioni emodinamiche dovute a punture di aghi o applicazioni topiche di soluzione di potassio ad alta concentrazione (2), (3), (4). Utilizzando lo strumento, si ottengono mappe bidimensionali del flusso sanguigno cerebrale con una risoluzione spaziale e temporale molto alta. È possibile definire regioni di interesse (cerchi) in cui il flusso sanguigno cerebrale è quantificato nel tempo.

PeriCam PSI può misurare fino a ~100 immagini al secondo. In questo modo, è possibile vedere rapide variazioni dinamiche, quali pulsazioni causate dalla frequenza cardiaca, con immagini di alta qualità.

Depolarizzazione propagata acquisita con immagini mediante PeriCam PSI. La perfusione assoluta (riga in alto) può essere visualizzata e quantificata utilizzando una modalità di immagine con differenza appositamente sviluppata (riga inferiore). La variazione della perfusione causata dall’onda SD può essere seguita in modo eccellente

Imaging con laser speckle della depressione corticale propagata indotta da ago

Modalità di immagine con differenza della depressione corticale propagata indotta da ago

Riferimenti:

  1. Dreier, J. P. (2011). “The role of spreading depression, spreading depolarization and spreading ischemia in neurological disease.” Nat. Med 17(4): 439-447.
  2. The antagonism of prostaglandin FP receptors inhibits the evolution of spreading depolarization in an experimental model of global forebrain ischemia. Dániel P. Varga, Írisz Szabó, Viktória É. Varga, Ákos Menhyárt, Orsolya M. Tóth, Mihály Kozma, Armand R. Bálint, István A. Krizbai, Ferenc Bari, Eszter Farkas. 2020, Neurobiology of Disease, Vol. 137, p. 104780.
  3. Na+/K+-ATPase α isoform deficiency results in distinct spreading depolarization phenotypes. Clemens Reiffurth, Mesbah Alam, Mahdi Zahedi-Khorasani, Sebastian Major and Jens P Dreier. 3, 2019, Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, Vol. 40, pp. 622-638.
  4. Systemic administration of l-kynurenine sulfate induces cerebral hypoperfusion transients in adult C57Bl/6 mice. Dániel Péter Varga, Ákos Menyhárt, Tamás Puskás, Ferenc Bari, Eszter Farkas, Zsolt Kis, László Vécsei, József Toldi, Levente Gellért. 2017, Microvascular Research, Vol. 114, pp. 19-25.

Esempio di caso clinico:

Center for Stroke Research Berlin, Charité University Medicine Berlin

Prof. Dr. med. Jens P. Dreier Charité University Medicine Berlin, Germany Center for Stroke Research Berlin

La risposta neurovascolare inversa alla SD è osservata come un deficit diffuso di perfusione che causa un prolungamento della SD (Dreier 2011). Laser Speckle Contrast Analysis (LASCA or LSCI) è uno strumento ideale per differenziare le condizioni normali (fig. 1) dalla risposta neurovascolare inversa a SD (fig. 2) perché visualizza i cambiamenti di perfusione nello spazio e nel tempo, ed è facilmente combinabile con vari metodi elettrofisiologici per misurare, ad esempio, SD o variabili addizionali come la pressione parziale di ossigeno nei tessuti.

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