Covid-19 puede causar daños vasculares en el corazón
Un equipo utiliza imágenes innovadoras de rayos X en el DESY para proporcionar pruebas por primera vez
Utilizando la fuente de luz de rayos X PETRA III de DESY, un equipo de investigación interdisciplinar dirigido por la Universidad de Göttingen y la Facultad de Medicina de Hannover (MHH) ha detectado cambios significativos en el tejido del músculo cardíaco de personas que murieron por Covid-19. Los daños en el tejido pulmonar han sido el centro de la investigación en este ámbito durante algún tiempo y ahora se han investigado a fondo. El estudio actual corrobora la implicación del corazón en Covid-19 a nivel microscópico por primera vez mediante la obtención de imágenes y el análisis del tejido afectado en las tres dimensiones. Los resultados se han publicado en la revista eLife.
Red vascular (en rojo) en tejido cardíaco sano (izquierda) y en Covid-19 grave (derecha). Debido a la reforma defectuosa de la red como resultado de Covid-19, se desarrollan numerosas ramas, divisiones e incluso bucles en los capilares, que pueden analizarse matemáticamente.
M. Reichardt, P. Møller Jensen, T. Salditt
Los científicos obtuvieron imágenes de la arquitectura del tejido con una alta resolución utilizando radiación de sincrotrón -una radiación de rayos X especialmente brillante- y las visualizaron en tres dimensiones. Para ello, utilizaron un microscopio especial de rayos X que la Universidad de Gotinga instaló y opera en la línea de luz P10 de la fuente de rayos X PETRA III de DESY en Hamburgo. Observaron cambios claros a nivel de los capilares (los diminutos vasos sanguíneos) en el tejido muscular del corazón cuando examinaron los efectos allí de la forma grave de la enfermedad de Covid-19.
En comparación con un corazón sano, las imágenes de rayos X de los tejidos afectados por la enfermedad grave, revelaron una red llena de divisiones, ramificaciones y bucles que habían sido remodelados caóticamente por la formación y división de nuevos vasos. Estos cambios son la primera prueba visual directa de uno de los principales factores de daño pulmonar en Covid-19: un tipo especial de "angiogénesis intusceptiva" (es decir, la formación de nuevos vasos) en el tejido.
Para visualizar la red capilar, primero hubo que identificar los vasos en el volumen tridimensional mediante métodos de aprendizaje automático. Para ello, los investigadores tuvieron que etiquetar manualmente los datos de las imágenes. "Para acelerar el procesamiento de las imágenes, descompusimos automáticamente la arquitectura del tejido en sus características simétricas locales y las comparamos", explica Marius Reichardt, de la Universidad de Gotinga y primer autor del artículo. Los parámetros obtenidos de este modo mostraron una calidad completamente diferente en comparación con el tejido sano, o incluso con enfermedades como la gripe grave o la miocarditis común, como informan los líderes del estudio, Tim Salditt, de la Universidad de Gotinga, y Danny Jonigk, de la MHH.
Este estudio tiene una característica muy especial: a diferencia de la arquitectura vascular, la calidad de los datos requerida pudo conseguirse utilizando una pequeña fuente de rayos X en el laboratorio de la Universidad de Göttingen. En principio, esto significa que también podría realizarse en cualquier clínica para apoyar a los patólogos en los diagnósticos de rutina. En el futuro, los investigadores quieren seguir ampliando el enfoque de convertir los patrones característicos de los tejidos en valores matemáticos abstractos con el fin de desarrollar herramientas automatizadas para el diagnóstico, de nuevo mediante el desarrollo de imágenes de rayos X en el laboratorio y su validación con los datos de la radiación sincrotrón. La colaboración con el DESY se ampliará en los próximos años.
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Publicación original
Marius Reichardt, Patrick Moller Jensen, Vedrana Andersen Dahl, Anders Bjorholm Dahl, Maximilian Ackermann, Harshit Shah, Florian Länger, Christopher Werlein, Mark P Kuehnel, Danny Jonigk, Tim Salditt; "3D virtual histopathology of cardiac tissue from Covid-19 patients on phase-contrast x-ray tomography"; eLife; 2021
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