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A fibrose, ou cicatrizes patológicas de tecidos, é o último caminho comum para quase todas as doenças crônicas de órgãos e contribui para aproximadamente 40% das mortes em paísesindustrializados. No fígado, a fibrose surge de insultos crônicos como hepatite viral, uso de álcool ou, cada vez mais, doença esteatótica associada a disfunção metabólica (MASLD), que atualmente afeta de 30 a 40% dos adultos nos EUA. Insultos crônicos ao fígado e a fibrose progressiva resultante aumentam drasticamente o risco de doenças hepáticas em estágio terminal, como cirrose, insuficiência hepática e carcinomahepatocelular 2. 3,4,5.
As células estreladas hepáticas (HSCs) são centrais para a homeostase hepática e a fibrogênese. Em fígados saudáveis, os HSCs existem em estado de reposo, armazenando vitamina A, e contribuem para a homeostase dos hepatócitos e, no geral, de todo ofígado 6,7. Isso é claramente demonstrado por estudos de depleção de HSCs, onde a remoção de quase todos os HSCs no fígado saudável diminui a massa hepática e limita severamente a regeneração 7,8. Após a lesão, os HSCs se ativam em células semelhantes a miofibroblastos que proliferam, migram para áreas danificadas e produzem matriz extracelular (ECM) excessiva, formando cicatrizes fibróticas. Os HSCs ativados em fígados fibróticos também são a fonte de fibroblastos associados ao câncer e desempenham papéis promotores tumorais no carcinomahepatocelular 9,10,11,12. As HSCs em quiescente possuem uma morfologia única semelhante à neurônica, com pequenos corpos celulares a partir dos quais se estendem projeções de longo alcance. Os HSCs mudam para uma forma plana, semelhante a uma folha, de miofibroblastos quando ativados na fibrose13. Embora décadas de trabalho tenham elucidado as vias de sinalização que controlam a produção de ECM pelos HSCs, o significado funcional de sua morfologia neuronal distinta, como ela é regulada, se poderia facilitar interações dentro do nicho dos HSCs e contribuir para a fibrogenicidade e doença dos HSCs permanecemelusivas 14,15.
Os métodos atuais para visualizar a morfologia dos HSCs são limitados a imagens bidimensionais (2D) de células cultivadas in vitro ou seções de tecido in vivo , e raramente capturam toda a morfologia dos HSCs com projeções que estendem vários comprimentos do corpo celular em todas as direções. Além disso, o marcador HSC mais comumente utilizado, a desmina, não consegue capturar totalmente a morfologia neurônica única dos HSCs na coloração por imunofluorescência, pois a desmina é uma proteína do citoesqueleto que marca apenas filamentos intermediários dentro dosHSCs 16. Esses desafios metodológicos até então dificultaram a capacidade de capturar completamente a morfologia dos HSC e suas interações celulares de forma tridimensional (3D) em seu contexto natural com resolução de célula única. Como resultado, questões fundamentais sobre como a morfologia dos HSC se relaciona com seu estado funcional e interações com tipos celulares vizinhos permaneceram sem solução.
Este artigo apresenta um pipeline inovador e abrangente de imagem e análise para visualizar e modelar a morfologia dos HSCs em tecido hepático intacto. Esse método integra várias inovações chave: (1) marcação fluorescente de HSCs usando modelos genéticos de camundongos repórteres, (2) otimização da perfusão e fixação in situ do fígado para preservar a arquitetura tecidual intacta e as relações celulares, (3) um protocolo modificado de limpeza de tecidos baseado em iDISCO para alcançar transparênciaóptica 17, (4) microscopia confocal de alta resolução para captura de imagens profundas, e (5) um fluxo de trabalho computacional personalizado para reconstrução de imagens 3D e quantitativa análise de HSCs individuais. O protocolo impõe certas restrições sobre o tamanho do tecido e o tempo que precisam ser levadas em consideração. Juntos, esse protocolo fornece uma estrutura robusta e reprodutível para capturar a complexa estrutura 3D dos HSCs e para mapear suas relações espaciais com células vasculares, imunes e parênquimas vizinhas. As estratégias e pipelines apresentados aqui para o fígado também são facilmente adaptáveis a outrosórgãos 17,18,19.