Nuevos conocimientos sobre el tejido pulmonar en la enfermedad de Covid-19
Los investigadores desarrollan una nueva técnica de imagen tridimensional para visualizar el daño tisular en el grave Covid-19
Los físicos de la Universidad de Göttingen, junto con patólogos y especialistas en pulmones de la Universidad Médica de Hannover, han desarrollado una técnica de imágenes tridimensionales que permite una alta resolución y una representación tridimensional del tejido pulmonar dañado después de un Covid-19 grave. Utilizando 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 del pulmón) y la vasculatura.
Secciones a través del volumen de reconstrucción tridimensional (superior izquierda, gris) alrededor de un alvéolo pulmonar con membrana hialina (inferior izquierda, amarillo). A la derecha, las imágenes se superponen. En el centro está la burbuja de aire (alvéolo). La densidad de los electrones 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 representarse en su estructura tridimensional por primera vez con el nuevo método, reduce el intercambio de gases y provoca dificultades respiratorias.
Tim Salditt, Marina Eckermann
En la grave enfermedad de Covid-19, los investigadores observaron cambios significativos en la vasculatura, la inflamación, los coágulos de sangre y las "membranas hialinas", que están compuestas de proteínas y células muertas depositadas en las paredes alveolares, que dificultan o imposibilitan el intercambio de gases. Con su nuevo enfoque de imágenes, estos cambios pueden visualizarse por primera vez en volúmenes de tejido más grandes, sin cortar y teñir o dañar el tejido como en la histología convencional. Es particularmente adecuado para trazar pequeños vasos sanguíneos y sus ramas en tres dimensiones, localizar las células del sistema inmunológico 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 utilizarse para simular el intercambio de gases.
"Mediante 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 tubos bronquiales", dice el autor principal, el Profesor Tim Salditt, del Instituto de Física de Rayos X de la Universidad de Göttingen. Dado que los rayos X penetran profundamente en los tejidos, esto permite a los científicos comprender la relación entre la estructura tisular microscópica y la arquitectura funcional más amplia de un órgano. Esto es importante, por ejemplo, para visualizar el árbol de vasos sanguíneos hasta los capilares más pequeños.
Los autores prevén que esta nueva técnica de rayos X será una extensión de la histología e histopatología tradicionales, áreas de estudio que se remontan al siglo XIX, cuando los microscopios ópticos acababan de estar disponibles y los patólogos podían así desentrañar los orígenes microscópicos de muchas enfermedades. Incluso hoy en día, los patólogos siguen siguiendo los mismos pasos básicos para preparar e investigar los tejidos: fijación química, corte, tinción y microscopía. Sin embargo, este enfoque tradicional no es suficiente si se requieren imágenes tridimensionales o si hay que examinar, digitalizar o analizar grandes volúmenes con programas informáticos.
Las imágenes tridimensionales son bien conocidas gracias a la tomografía computarizada (TC) médica. Sin embargo, la resolución y el contraste de esta técnica convencional no son suficientes para detectar la estructura del tejido con una 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 una óptica de iluminación especial 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 la progresión grave de Covid-19. El equipo de Göttingen pudo registrar el tejido pulmonar con un tamaño y una resolución escalables, lo que permitió obtener tanto una visión general más amplia como reconstrucciones de primer plano. Dependiendo del escenario, su método puede incluso producir detalles estructurales por debajo de la resolución de la microscopía de luz convencional. Para lograrlo, los investigadores utilizaron la radiación de rayos X de alta potencia generada en el anillo de almacenamiento PETRAIII del Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) en Hamburgo.
Al igual que cuando se inventó el microscopio moderno hace 150 años, la colaboración entre los físicos y los investigadores médicos ha dado lugar a importantes avances. El equipo interdisciplinario de investigación espera que el nuevo método apoye el desarrollo de métodos de tratamiento, medicinas para prevenir o aliviar el daño pulmonar severo en Covid-19, o para promover la regeneración y la recuperación. "Sólo cuando podamos ver y comprender claramente lo que está sucediendo realmente, podremos desarrollar intervenciones y medicamentos específicos", añade Danny Jonigk (Universidad Médica de Hannover), que dirigió la parte médica del estudio interdisciplinario.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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