Неалкогольная жировая болезнь печени все более распространяется среди населения развитых стран. Гистологическое исследование ткани печени пока является единственным основным методом диагностики и установления стадии заболевания. В то же время этот метод позволяет оценивать только двухмерные препараты печеночных тканей в довольно низком разрешении и лишает возможности обнаружить важные структурные изменения, которые можно увидеть в трехмерной проекции.

Новый метод 3D диагностики жировой болезни печени

Ученые из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка и Университетской клиники Карла Густава Каруса, расположенных в Дрездене, вместе с коллегами из Технического университета Дрездена создали трехмерные геометрические и функциональные модели ткани печени человека характерные для различных стадий этого заболевания. Эти модели дают новые сведения о критических изменениях ткани печени.

Неалкогольная жировая болезнь печени характеризуется накоплением жира в печени и развитием инсулинорезистентности по причинам, не связанным с употреблением алкоголя. Заболевание включает целый спектр патологий, начиная от простого стеатоза (не прогрессирует и является обратимым) до неалкогольного стеатогепатита, который может прогрессировать в цирроз печени, рак печени или печеночную недостаточность, что в конечном итоге требует трансплантации. По оценкам специалистов в 2017 году болезнь поразила почти четверть населения планеты, что делает её главной причиной хронических заболеваний печени.

Традиционное гистологическое исследование, когда изучаются увеличенные изображения препаратов из тканей печени, является золотым стандартом для диагностики стадий заболевания, однако оно имеет несколько важных недостатков: двухмерные изображения ткани печени с низким разрешением допускают только полуколичественную оценку, и при этом достаточно субъективную, поскольку ее результат во многом зависит от навыков и умений исследователя. Еще более важно то, что гистологический тест не может дать объемную (3D) информацию о структуре и функции печени, которая имеет сложную трехмерную организацию ткани и состоит из функциональных единиц (долей печени) содержащих две переплетенные сети: кровеносных сосудов и желчных канальцев.

Чтобы преодолеть эти диагностические ограничения в 2017 году группа ученых из Дрездена разработала 3D модель сети желчных канальцев в печени мыши, используя трехмерный анализ ее геометрии в нескольких разрешениях. Теперь же команда исследовала трехмерную организацию ткани печени человека. Хотя на двумерных изображениях уже можно увидеть некоторые патологические дефекты желчных канальцев, их более важные изменения становится возможным распознать только после трехмерной реконструкции.

«Последние достижения в области увеличения прозрачности исследуемых тканей и многофотонной микроскопии позволяют получать изображения более толстых тканевых срезов, что дает возможность получать трехмерную информацию» — сообщил ведущий автор исследования Фабиан Сеговия-Миранда.

Затем трехмерная цифровая реконструкция этих тканей была использована для компьютерного моделирования особенностей гидродинамики желчи. Одновременное использование микроскопии, реконструкции цифровых изображений и компьютерного моделирования позволило ученым определить комплекс характерных изменений клеточных и тканевых параметров, связанных с прогрессированием заболевания.

«Мы обнаружили, что трехмерная структура сети желчных канальцев в пораженной ткани печени сильно отличается от нормы. Такие структурные изменения имеют критические функциональные последствия» — сказал Фабиан.

По мнению ученых, применение в медицине методов высокой четкости – это важный шаг на пути к ранней диагностике заболеваний в их самых начальных и обратимых стадиях, задолго до появления первых симптомов. Так же они помогают выявить молекулярные патогенетические механизмы, необходимые для разработки новых подходов и методов лечения, в том числе неалкогольной жировой болезни печени.