24.12: Exploraciones PET

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¿Tu corazón late más rápido cuando tienes miedo? ¿Tienes un sentimiento tierno en tu corazón por esa “persona especial”? Lamento decepcionarte, pero eso en realidad es simplemente una respuesta generada por el cerebro. La ciencia nos dice que la sede de la emoción está en el cerebro. Mediante el uso de tomografías PET y otras técnicas, los científicos observan áreas específicas del cerebro que procesan y almacenan información que trata con emociones fuertes. No han localizado el sitio del amor, pero están trabajando en ello.

Escaneos PET

Uno de los enfoques más interesantes y útiles para el uso de radioisótopos en medicina es la topografía de emisión de positrones (PET), a menudo conocida como PET. Esta técnica es especialmente útil en el estudio de los procesos en el cerebro. Muchos compuestos no ingresan al cerebro debido a lo que se llama la "barrera hematoencefálica “, un sistema de filtrado para impedir que el material sea transportado al tejido cerebral. Este mecanismo sirve para proteger al cerebro de una amplia variedad de sustancias nocivas.

Para tener una buena imagen de lo que está sucediendo en el cerebro, los radiomarcadores se unen a diferentes compuestos que ingresarán al cerebro. Dado que el cerebro usa aproximadamente\(25\%\) de la glucosa que se encuentra en el cuerpo, esta molécula suele ser etiquetada con un emisor de positrones como\(\ce{F}\) -18 (vida media de 109.8 minutos) para estudiar la función cerebral en general. Otras etiquetas están unidas a compuestos específicos que se localizarán en ciertas áreas del cerebro para observar estructuras específicas.

El escáner PET detecta las emisiones gamma de la colisión de un positrón con un electrón (ver figura a continuación). A medida que el positrón se libera del núcleo del átomo, colisionará con un electrón. Este encuentro de materia (electrón) con antimateria (positrón) da como resultado la aniquilación de ambas partículas, y la liberación de dos emisiones gamma que están\(180^\text{o}\) separadas entre sí. El aparato detecta estos rayos gamma y almacena los datos en una computadora. A partir de esta información, se puede desarrollar una imagen detallada del cerebro.

Figura\(\PageIndex{1}\): Escáner utilizado para detectar emisiones de positrones.

Una aplicación útil de la exploración PET es en el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer. Esta condición debilitante de pérdida de memoria ocurre principalmente en personas de la tercera edad. Una proteína conocida como beta-amiloide forma gradualmente depósitos en el cerebro llamados placa. La pérdida de memoria y la alteración del movimiento son el resultado del crecimiento de la placa.

El compuesto conocido como compuesto B de Pittsburgh se usa a menudo para identificar áreas de placa en el cerebro. El radiomarcador es\(\ce{C}\) -11 (vida media de 20.38 minutos).

Figura\(\PageIndex{2}\): Compuesto B de Pittsburgh utilizado en el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer.

La etiqueta se adhiere a la placa y se puede observar mediante exploraciones PET.

Figura\(\PageIndex{3}\): Exploraciones cerebrales con compuesto B de Pittsburgh para localizar la placa.

La computadora traduce la cantidad de isótopo en una escala de colores, indicando el rojo un alto nivel de radiactividad y el amarillo indicando algo menos actividad. Podemos ver a partir de las exploraciones que el individuo cognitivamente sano muestra la presencia de muy poca placa en el cerebro (ver figura anterior). El individuo con Alzheimer demuestra altas concentraciones de beta-amiloide en numerosas áreas del cerebro.

Se han realizado otros estudios sobre la función cerebral en drogadictos. Una de las teorías sobre la drogadicción involucra la cantidad de acción de la dopamina en el cerebro (una sustancia química que forma parte del sistema para transportar los impulsos nerviosos). Los estudios sobre la acción de la dopamina han sido útiles para comprender los procesos adictivos.

Figura\(\PageIndex{4}\): TEP de unión a dopamina en cerebros de individuos normales y adictos.

La figura anterior muestra la unión de sustancias químicas que se adhieren a los receptores de dopamina. Los individuos no adictos tienen un gran número de receptores para la dopamina. Las personas adictas muestran menos unión a estos receptores, lo que indica que hay menos receptores presentes. Dado que la dopamina está de alguna manera vinculada con la sensación de placer, estos datos pueden ayudar a lograr una mejor comprensión de los procesos bioquímicos en la adicción a las drogas.

Resumen

Las exploraciones de topografía por emisión de positrones (PET) hacen uso de radioisótopos en medicina.
Como ejemplo, las tomografías PET se pueden utilizar para detectar la enfermedad de Alzheimer y ayudar a los científicos a aprender sobre la adicción.