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La fibrosis, o cicatrización patológica del tejido, es la vía común final para casi todas las enfermedades crónicas de órganos y contribuye aproximadamente al 40% de las muertes en paísesindustrializados. En el hígado, la fibrosis surge de insultos crónicos como la hepatitis viral, el consumo de alcohol o, cada vez más, la enfermedad hepática esteatosiva asociada a disfunciones metabólicas (MASLD), que actualmente afecta al 30-40% de los adultos en EE. UU. Los insultos crónicos al hígado y la fibrosis progresiva resultante aumentan drásticamente el riesgo de enfermedades hepáticas terminales como cirrosis, insuficiencia hepática y carcinomahepatocelular 2. 3,4,5.
Las células estrelladas hepáticas (HSCs) son fundamentales para la homeostasis hepática y la fibrogénesis. En hígados sanos, los HSC existen en estado de reposo, almacenando vitamina A, y contribuyen a la homeostasis de los hepatocitos y, en general, de todo elhígado 6,7. Esto queda claramente demostrado por estudios de agotamiento de HSC, donde la eliminación de casi todas las HSC en hígado sano disminuye la masa hepática y limita severamente la regeneraciónhepática 7,8. Tras la lesión, los HSC se activan en células similares a miofibroblastos que proliferan, migran a las zonas dañadas y producen una matriz extracelular (ECM) excesiva, formando cicatrices fibróticas. Los HSC activados en hígado fibrótico también son la fuente de fibroblastos asociados al cáncer y desempeñan un papel promotor tumoral en el carcinomahepatocelular 9,10,11,12. Los HSC en quiescente poseen una morfología única similar a la neurona, con pequeños cuerpos celulares desde los que se extienden proyecciones a largo alcance. Los HSC adoptan una forma plana y en forma de lámina de miofibroblastos cuando se activan en lafibrosis 13. Aunque décadas de trabajo han esclarecido las vías de señalización que controlan la producción de ECM por parte de los HSC, la importancia funcional de su morfología neuronal distintiva, cómo se regula, si podría facilitar interacciones dentro del nicho de los HSC y contribuir a la fibrogenicidad y enfermedad del HSC siguen siendoesquivas 14,15.
Los métodos actuales para visualizar la morfología de los HSC se limitan a imágenes bidimensionales (2D) de células cultivadas in vitro o secciones de tejido in vivo , y rara vez capturan la morfología completa de los HSC con proyecciones que extienden varias longitudes de cuerpo celular en todas las direcciones. Además, el marcador de HSC más comúnmente utilizado, la desmina, no puede capturar completamente la morfología única tipo neurona de los HSCs en la tinción por inmunofluorescencia, ya que la desmina es una proteína del citoesqueleto que solo marca filamentos intermedios dentro de losHSCs 16. Estos desafíos metodológicos hasta ahora dificultaban la capacidad de captar completamente la morfología de los HSC y sus interacciones celulares de forma tridimensional (3D) en su contexto natural con resolución de una sola célula. Como resultado, han permanecido sin resolver cuestiones fundamentales sobre cómo la morfología de los HSC se relaciona con su estado funcional y sus interacciones con tipos celulares vecinos.
Este artículo presenta una innovadora y completa cadena de imágenes y análisis para visualizar y modelar la morfología de los HSC en tejido hepático intacto. Este método integra varias innovaciones clave: (1) marcado fluorescente de HSCs usando modelos genéticos de ratón reportero, (2) perfusión y fijación hepática optimizada in situ para preservar la arquitectura tisular intacta y las relaciones celulares, (3) un protocolo modificado de limpieza tisular basado en iDISCO para lograr transparenciaóptica 17, (4) microscopía confocal de alta resolución para la captura de imágenes de tejido profundo, y (5) un flujo de trabajo computacional personalizado para la reconstrucción de imágenes 3D y cuantitativa análisis de HSCs individuales. El protocolo impone ciertas restricciones sobre el tamaño del tejido y el compromiso de tiempo que deben tenerse en cuenta. En conjunto, este protocolo proporciona un marco robusto y reproducible para capturar la compleja estructura 3D de los HSCs y para mapear sus relaciones espaciales con células vasculares, inmunitarias y parenquimales vecinas. Las estrategias y canales presentados aquí para el hígado también son fácilmente adaptables a otrosórganos 17,18,19.