Междисциплинарная исследовательская группа из Геттингенского университета и Медицинской школы Ганновера (MHH) обнаружила значительные изменения в тканях сердечной мышцы людей, умерших от COVID-19. В течение некоторого времени в центре внимания исследователей в этой области было повреждение легочной ткани, и в настоящее время оно тщательно изучено. Текущее исследование впервые подтверждает участие сердца в COVID-19 на микроскопическом уровне путем визуализации и анализа пораженной ткани в трех измерениях. Результаты опубликованы в журнале eLife.
Ученые изобразили архитектуру ткани с высоким разрешением с помощью синхротронного излучения - особенно яркого рентгеновского излучения - и отобразили его в трехмерном виде. Для этого они использовали специальный рентгеновский микроскоп, который Геттингенский университет установил и работает на немецком электронном синхротроне DESY в Гамбурге. Они наблюдали явные изменения на уровне капилляров (крошечных кровеносных сосудов) в ткани сердечной мышцы, когда исследовали там эффекты тяжелой формы заболевания COVID-19, пишет medicalxpress.com.
По сравнению со здоровым сердцем рентгеновское изображение тканей, пораженных тяжелым заболеванием, показало сеть, полную расщеплений, ветвей и петель, которые были хаотично перемоделированы путем образования и расщепления новых сосудов. Эти изменения являются первым прямым визуальным свидетельством одного из основных факторов повреждения легких при COVID-19: особого вида «инвагинальных ангиогенов» (что означает образование новых сосудов) в ткани.
Чтобы визуализировать капиллярную сеть, сначала необходимо было идентифицировать сосуды в трехмерном объеме с помощью методов машинного обучения. Первоначально это требовало от исследователей кропотливой ручной разметки данных изображения. «Чтобы ускорить обработку изображений, мы также автоматически разбили архитектуру ткани на ее локальные симметричные элементы, а затем сравнили их», - объясняет Мариус Райхардт из Геттингенского университета и первый автор статьи. «Параметры, полученные в результате этого, показали совершенно другое качество по сравнению со здоровой тканью или даже с такими заболеваниями, как тяжелый грипп или распространенный миокардит», - объясняют руководители исследования профессор Тим Салдит из Геттингенского университета и профессор Дэнни Джонигк из MHH.
У этого исследования есть особенность: в отличие от сосудистой архитектуры, требуемое качество данных может быть достигнуто с помощью небольшого источника рентгеновского излучения в лаборатории Геттингенского университета. В принципе, это означает, что это можно сделать в любой клинике, чтобы поддержать патологоанатомов с помощью рутинной диагностики. В будущем исследователи хотят еще больше расширить подход к преобразованию характерных паттернов тканей в абстрактные математические значения, чтобы разработать автоматизированные инструменты диагностики, опять же путем дальнейшего развития лабораторных рентгеновских изображений и подтверждения их с помощью данных синхротронного излучения. В ближайшие годы сотрудничество с DESY будет расширяться.
Исследование опубликовано в eLife.
