Nuevos conocimientos sobre el tejido pulmonar en la enfermedad de COVID-19

Secciones a través del volumen de reconstrucción tridimensional (arriba a la izquierda, gris) alrededor de un alvéolo pulmonar con membrana hialina (abajo a la izquierda, amarillo). A la derecha, las imágenes se superponen. En el centro está la burbuja de aire (alvéolo). La densidad electrónica está representada por diferentes tonos de gris. En el interior de la burbuja de aire hay una capa de proteínas y residuos de células muertas, la «membrana hialina». Este depósito, que puede ser representado en su estructura tridimensional por primera vez por el nuevo método, reduce el intercambio de gases y provoca dificultad respiratoria. Crédito: Tim Salditt, Marina Eckermann

Físicos de la Universidad de Gttingen, junto con patólogos y especialistas pulmonares de la Universidad Médica de Hannover, han desarrollado una técnica de imagen tridimensional que permite una representación tridimensional y de alta resolución del pulmón dañado. tejido después de una grave Covid-19. Usando una técnica especial de microscopía de rayos X, pudieron obtener imágenes de los cambios causados por el coronavirus en la estructura de los alvéolos (los diminutos sacos de aire en el pulmón) y la vasculatura. Los resultados del estudio se publicaron en la revista de investigación eLife.

En la enfermedad grave de Covid-19, los investigadores observaron cambios significativos en la vasculatura, inflamación, coágulos de sangre y «membranas hialinas», que están compuestas de proteínas y células muertas depositadas en las paredes alveolares, lo que dificulta o imposibilita el intercambio de gases. . Con su nuevo enfoque de imágenes, estos cambios se pueden visualizar por primera vez en volúmenes de tejido más grandes, sin cortar, teñir o dañar el tejido como en la histología convencional. Es particularmente adecuado para rastrear vasos sanguíneos pequeños y sus ramas en tres dimensiones, localizar células del sistema inmunitario que se reclutan en los sitios de inflamación y medir el grosor de las paredes alveolares. Debido a la reconstrucción tridimensional, los datos también podrían usarse para simular el intercambio de gases.

«Usando la tomografía con zoom, se pueden escanear grandes áreas de tejido pulmonar incrustadas en cera, lo que permite un examen detallado para localizar áreas particularmente interesantes alrededor de la inflamación, los vasos sanguíneos o los bronquios», dice el autor principal, el profesor Tim Salditt, del Instituto de Física de Rayos X de la Universidad de Gttingen. Dado que los rayos X penetran profundamente en el tejido, esto permite a los científicos comprender la relación entre la estructura microscópica del tejido y la arquitectura funcional más amplia de un órgano. Esto es importante, por ejemplo, para visualizar el árbol de los vasos sanguíneos hasta los capilares más pequeños.

Los autores prevén que esta nueva técnica de rayos X será una extensión de la histología y la histopatología tradicionales, áreas de estudio que se remontan al siglo XIX, cuando los microscopios ópticos acababan de estar disponibles y los patólogos podían desentrañar los orígenes microscópicos de muchas enfermedades. Incluso hoy en día, los patólogos siguen los mismos pasos básicos para preparar e investigar el tejido: fijación química, corte, tinción y microscopía. Este enfoque tradicional, sin embargo, no es suficiente si se requieren imágenes tridimensionales o si se deben proyectar, digitalizar o analizar grandes volúmenes con programas informáticos.

Las imágenes tridimensionales son bien conocidas por la tomografía computarizada médica. (CONNECTICUT). Sin embargo, la resolución y el contraste de esta técnica convencional no son suficientes para detectar la estructura del tejido con resolución celular o subcelular. Por lo tanto, los autores utilizaron el «contraste de fase», que aprovecha las diferentes velocidades de propagación de los rayos X en el tejido para generar un patrón de intensidad en el detector. Salditt y su grupo de investigación en el Instituto de Física de Rayos X desarrollaron ópticas de iluminación especiales y algoritmos para reconstruir imágenes nítidas a partir de estos patrones, un enfoque que ahora han adaptado para el estudio del tejido pulmonar afectado por una progresión severa de Covid-19. El equipo de Göttingen pudo registrar el tejido pulmonar a un tamaño y una resolución escalables, lo que produjo vistas generales más amplias y reconstrucciones en primer plano. Dependiendo de la configuración, su método puede incluso producir detalles estructurales por debajo de la resolución de la microscopía de luz convencional. Para lograrlo, los investigadores utilizaron una radiación de rayos X muy potente generada en el anillo de almacenamiento PETRAIII del Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) en Hamburgo.

Como sucedió cuando se inventó el microscopio moderno hace 150 años. , el progreso significativo ha sido el resultado de la colaboración entre físicos e investigadores médicos. El equipo de investigación interdisciplinario espera que el nuevo método apoye el desarrollo de métodos de tratamiento, medicamentos para prevenir o aliviar el daño pulmonar severo en Covid-19, o para promover la regeneración y la recuperación. «Solo cuando podemos ver y comprender claramente lo que realmente está sucediendo, podemos desarrollar intervenciones y medicamentos específicos», agrega Danny Jonigk (Universidad de Medicina de Hannover), quien dirigió la parte médica del estudio interdisciplinario.

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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: Marina Eckermann et al, Patohistología virtual en 3D del tejido pulmonar de pacientes con COVID-19 basada en tomografía de rayos X de contraste de fase, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.60408 Información del diario: eLife

Proporcionado por la Universidad de Gttingen Cita: Nuevos conocimientos sobre el tejido pulmonar en la enfermedad de COVID-19 (2020, agosto 21) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-insights-lung-tissue-covid-disease.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.