3D-Bildgebung der extrazellulären Matrix der Leber in einem Mausmodell der nicht-alkoholischen Steatohepatitis

Weiguo Fan; Yuan Li; Koshi Kunimoto; Natalie J. Török

doi:10.3791/63106

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Methodenartikel

3D-Bildgebung der extrazellulären Matrix der Leber in einem Mausmodell der nicht-alkoholischen Steatohepatitis

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DOI:

10.3791/63106

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25. Februar 2022

Weiguo Fan¹ , Yuan Li¹ , Koshi Kunimoto¹ , Natalie J. Török¹

¹Gastroenterology and Hepatology, Stanford University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll optimiert die Methoden der Leber-in-situ-Perfusion/Dezellularisierung und der Zwei-Photonen-Mikroskopie, um eine zuverlässige Plattform zur Visualisierung der Dynamik des Remodells der extrazellulären Matrix (EZM) während der nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) zu schaffen.

Zusammenfassung

Die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) ist die häufigste chronische Lebererkrankung in den Vereinigten Staaten und betrifft mehr als 70 Millionen Amerikaner. NASH kann zu einer Fibrose und schließlich zu einer Zirrhose fortschreiten, einem signifikanten Risikofaktor für ein hepatozelluläres Karzinom. Die extrazelluläre Matrix (EZM) bietet strukturelle Unterstützung und hält die Leberhomöostase über matrizelluläre Signale aufrecht. Die Leberfibrose resultiert aus einem Ungleichgewicht im dynamischen EZM-Umbauprozess und ist gekennzeichnet durch eine übermäßige Akkumulation von Strukturelementen und damit verbundene Veränderungen der Glykosaminoglykane. Das typische Fibrosemuster von NASH wird als "Maschendraht" bezeichnet, der in der Regel aus perisinusoidaler/perizellulärer Fibrose der Zone 3 besteht, basierend auf Merkmalen, die durch die Trichromfärbung von Masson und die Färbung von Picrosirius Red beobachtet wurden. Diese traditionellen dünnen zweidimensionalen (2D) Gewebeobjektträger-basierten Bildgebungsverfahren können jedoch die detaillierten dreidimensionalen (3D) EZM-Strukturveränderungen nicht darstellen, was das Verständnis des dynamischen EZM-Umbaus bei Leberfibrose einschränkt.

In der aktuellen Arbeit wurde ein schnelles und effizientes Protokoll zur Abbildung der nativen EZM-Struktur in der Leber mittels Dezellularisierung optimiert, um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen. Die Mäuse wurden 14 Wochen lang entweder mit Chow- oder Fast-Food-Diät gefüttert. Die Dezellularisierung wurde nach in situ Pfortaderperfusion durchgeführt, und die Zwei-Photonen-Mikroskopietechniken wurden angewendet, um Veränderungen in der nativen EZM abzubilden und zu analysieren. Die 3D-Bilder der Normal- und NASH-Leber wurden rekonstituiert und analysiert. Die Durchführung einer in situ Perfusionsdezellularisierung und die Analyse des Gerüsts mittels Zwei-Photonen-Mikroskopie boten eine praktische und zuverlässige Plattform zur Visualisierung des dynamischen EZM-Umbaus in der Leber.

Einleitung

Die nichtalkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) ist die häufigste Lebererkrankung und betrifft 20%-25% der erwachsenen Bevölkerung. 25 % der NAFLD-Patienten entwickeln eine nicht-alkoholische Steatohepatitis (NASH), bei der das Risiko für Zirrhose, Leberversagen und hepatozelluläres Karzinom steigt¹. Es wird geschätzt, dass NASH in den nächsten 20 Jahren für 2 Millionen leberbedingte Todesfälle in den USA^{verantwortlich} sein wird. Da es keine zugelassenen Behandlungen gibt, ist es dringend notwendig, die Mechanismen zu entschlüsseln, die eine Leberfibrose bei NASH-Patienten verursachen, und eine gezielte Behandlung zu e....