La enfermedad del hígado graso no alcohólico se está convirtiendo en el trastorno hepático crónico más común en los países desarrollados. El análisis histológico del tejido hepático es la única prueba ampliamente aceptada para diagnosticar y distinguir las diferentes etapas de la enfermedad. Sin embargo, esta técnica proporciona solo dos dimensionesimágenes del tejido hepático en baja resolución y pasa por alto cambios estructurales 3D potencialmente importantes Investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética Celular Molecular en Dresden y el Hospital Universitario Carl Gustav Carus Dresden, junto con colegas de la Technische Universität Dresden, ahora generaron 3D geométricoy modelos funcionales de tejido hepático humano para diferentes etapas de la enfermedad. Revelan nuevas alteraciones tisulares críticas, proporcionando nuevos conocimientos sobre fisiopatología y contribuyendo al diagnóstico médico de alta definición.
La enfermedad del hígado graso no alcohólico se caracteriza por la acumulación de grasa en el hígado con una resistencia a la insulina debido a causas distintas a la ingesta de alcohol. Incluye un espectro de enfermedades hepáticas desde la esteatosis simple "no progresiva" y reversible hastaesteatohepatitis no alcohólica, que puede progresar a cirrosis, cáncer de hígado o insuficiencia hepática, requiriendo eventualmente un trasplante.En 2017, se estima que el 24 por ciento de la población mundial se vio afectada por la enfermedad, lo que la convierte en la principal causa de enfermedad hepática crónica.
El análisis histológico convencional del tejido hepático es el estándar de oro para diagnosticar la progresión de la enfermedad, pero tiene varias desventajas: las imágenes 2D de baja resolución del tejido hepático solo permiten una evaluación semicuantitativa y pueden ser subjetivas, ya que depende del patólogoLo más importante es que no proporciona información en 3D sobre la estructura y la función del tejido, ya que el hígado tiene una organización compleja del tejido en 3D: consta de unidades funcionales, el lobuli del hígado, que contiene dos redes entrelazadas, los sinusoides para el flujo sanguíneo y la bilis.canalículos para secreción y flujo de bilis. Tal arquitectura dificulta la comprensión de la organización 3D y la estructura general del tejido a partir de imágenes histológicas 2D.
información espacial
Para superar esas limitaciones en el diagnóstico, el equipo de investigación del director de Max Planck, Marino Zerial, junto con colegas de los hospitales universitarios en Dresden, Rostock y Kiel, y del Centro de Servicios de Información y Computación de Alto Rendimiento en la Universidad Técnica de Dresdendesarrolló modelos geométricos y funcionales resueltos espacialmente en 3D del tejido hepático humano en diferentes etapas de la enfermedad del hígado graso no alcohólico.
En 2017, el grupo de investigación de Marino Zerial desarrolló un modelo de la red canalicular de la bilis y el flujo de bilis en el hígado del ratón usando análisis 3D de resolución múltiple de su geometría. Ahora, el equipo examinó la organización 3D del tejido hepático humano.Ya se pueden ver varios defectos en las imágenes en 2D, las alteraciones de los canalículos biliares y las redes sinusoidales solo se pueden reconocer en una reconstrucción en 3D. Fabián Segovia-Miranda, primer autor del estudio, informa: "Avances recientes en hacer que el tejido sea transparente y multi-la microscopía de fotones permite obtener imágenes de secciones de tejido más gruesas, de modo que se pueda capturar información en 3D ". La reconstrucción digital en 3D de esos tejidos se utilizó para simular computacionalmente la dinámica de los fluidos biliares a través de un modelo creado por el Centro de Servicios de Información y Computación de Alto Rendimiento.
flujo biliar deteriorado
Lutz Brusch del Centro de Servicios de Información y Computación de Alto Rendimiento explica: "Si bien la dinámica de fluidos del flujo sanguíneo a través de los capilares comparativamente grandes se ha abordado mediante simulaciones, hasta ahora era imposible para la bilis debido a la falta de datos geométricos precisosdel tejido humano en todas las escalas relevantes ". Con la microscopía, la reconstrucción de imágenes digitales y el modelado computacional combinados, los investigadores identificaron un conjunto de parámetros celulares y tisulares relacionados con la progresión de la enfermedad. Fabián agrega:" Descubrimos que la estructura de la red de canalículos biliares 3Des profundamente diferente en el tejido afectado. Tales cambios estructurales también tienen consecuencias funcionales críticas. Usando simulaciones dinámicas personalizadas de líquido biliar, aprendimos que el flujo de bilis en algunas áreas pequeñas del tejido está comprometido, lo que se denomina microcolestasis ".
Marino Zerial, quien también está afiliado al Centro de Biología de Sistemas de Dresde, ofrece una perspectiva: "La medicina de alta definición allana el camino para diagnosticar enfermedades en etapas tempranas, mucho antes de que aparezcan los síntomas. También nos ayuda a identificar mecanismos patogénicos moleculares paradiseñar terapias novedosas ". Jochen Hampe, del hospital universitario de Dresde, agrega:" Este análisis tridimensional del tejido hepático nos permite obtener información completamente nueva sobre los mecanismos de la enfermedad. Esto nos permite comprender mejor cómo se relacionan el flujo de bilis y la progresión de la enfermedad.También abre nuevos enfoques para las terapias ".
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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