Опубликовано : Авг 21, 2020

Новые данные о легочной ткани при болезни COVID-19

Новые данные о легочной ткани при болезни COVID-19
Срезы объема трехмерной реконструкции (вверху слева, серый) вокруг легочной альвеолы ​​с гиалиновой мембраной (внизу слева, желтый). Справа изображения накладываются друг на друга. В центре находится воздушный пузырь (альвеола). Электронная плотность представлена ​​разными оттенками серого. Внутри воздушного пузыря находится слой белков и остатков мертвых клеток, «гиалиновая мембрана». Это отложение, которое с помощью нового метода может быть впервые представлено в своей трехмерной структуре, снижает газообмен и приводит к респираторной недостаточности. Предоставлено: Тим Салдитт, Марина Экерманн.

Физики Геттингенского университета вместе с патологами и специалистами в области легких из Медицинского университета Ганновера разработали метод трехмерной визуализации, который позволяет с высоким разрешением и трехмерным изображением поврежденной ткани легких после тяжелой формы Covid-19. Используя специальную технику рентгеновской микроскопии, они смогли отобразить изменения, вызванные коронавирусом, в структуре альвеол (крошечные воздушные мешочки в легких) и сосудистой сети. Результаты исследования опубликованы в исследовательском журнале eLife.

При тяжелой форме заболевания Covid-19 исследователи наблюдали значительные изменения в сосудистой сети, воспаление, сгустки крови и «гиалиновые мембраны», которые состоят из белков и мертвых клеток, отложившихся на стенках альвеол, которые затрудняют или делают невозможным газообмен. . Благодаря новому подходу к визуализации, эти изменения могут быть впервые визуализированы в больших объемах ткани без разрезания, окрашивания или повреждения ткани, как в традиционной гистологии. Он особенно хорошо подходит для отслеживания мелких кровеносных сосудов и их ветвей в трех измерениях, локализации клеток иммунной системы, которые задействованы в очагах воспаления, и измерения толщины альвеолярных стенок. Благодаря трехмерной реконструкции данные также можно было использовать для моделирования газообмена.

«Используя зум-томографию, можно сканировать большие участки легочной ткани, покрытые воском, что дает возможность детального обследования для обнаружения особенно интересных участков вокруг воспаления, кровеносных сосудов или бронхов», — говорит ведущий автор, профессор Тим Салдитт из Института рентгеновских лучей. Физика в Геттингенском университете. Поскольку рентгеновские лучи проникают глубоко в ткани, это позволяет ученым понять взаимосвязь между микроскопической структурой ткани и функциональной архитектурой органа в целом. Это важно, например, для визуализации дерева кровеносных сосудов вплоть до мельчайших капилляров.

Авторы предполагают, что этот новый рентгеновский метод станет продолжением традиционной гистологии и гистопатологии, областей исследования, которые уходят корнями в XIX век, когда только стали доступны оптические микроскопы, и патологи могли таким образом раскрыть микроскопическое происхождение многих болезни. Даже сегодня патологи по-прежнему следуют одним и тем же основным шагам для подготовки и исследования ткани: химическая фиксация, нарезка, окрашивание и микроскопия. Однако этого традиционного подхода недостаточно, если требуются трехмерные изображения или если требуется сканирование, оцифровка или анализ больших объемов с помощью компьютерных программ.

Трехмерное изображение хорошо известно из медицинской компьютерной томографии (КТ). Однако разрешение и контраст этого традиционного метода недостаточны для обнаружения структуры ткани с клеточным или субклеточным разрешением. Поэтому авторы использовали «фазовый контраст», который использует различные скорости распространения рентгеновских лучей в ткани для создания картины интенсивности на детекторе. Салдитт и его исследовательская группа в Институте рентгеновской физики разработали специальную оптику освещения и алгоритмы для восстановления четких изображений по этим образцам, подход, который они теперь адаптировали для исследования легочной ткани, пораженной тяжелым прогрессированием Covid-19. Команда Геттингена смогла записывать легочную ткань с масштабируемым размером и разрешением, что давало как большие обзоры, так и реконструкции крупным планом. В зависимости от настроек их метод может даже дать структурные детали с разрешением ниже разрешения обычной световой микроскопии. Для этого исследователи использовали мощное рентгеновское излучение, генерируемое накопительным кольцом PETRAIII немецкого электронного синхротрона (DESY) в Гамбурге.

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *