$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Фиброз, или патологическое рубцование тканей, является последним общим путём почти всех хронических заболеваний органов и способствует примерно 40% смертей в индустриально развитых странах1. В печени фиброз возникает из-за хронических заболеваний, таких как вирусный гепатит, употребление алкоголя или всё чаще — стеатозное заболевание печени, связанное с метаболической дисфункцией (MASLD), которое в настоящее время поражает 30-40% взрослых в США. Хронические повреждения печени и связанный с этим прогрессирующий фиброз резко увеличивают риск терминальных заболеваний печени, таких как цирроз, печёночная недостаточность и гепатоцеллюлярнаякарцинома 2. 3,4,5.
Звёздообразные клетки печени (ГСК) являются центральными для гомеостаза и фиброгенеза печени. В здоровой печени ГСК находятся в спокойном, накапливающем состоянии витамина А и способствуют гомеостазу печеноцитов и, в целом, всейпечени 6,7. Это ясно демонстрируется исследованиями истощения ГСК, где удаление почти всех ГСК в здоровой печени снижает массу печени и сильно ограничивает регенерациюпечени 7,8. При повреждении ГСК активируются в клетки, похожие на миофибробласты, которые размножаются, мигрируют в повреждённые участки и образуют избыточный внеклеточный матрикс (ЭКМ), образуя фиброзные рубцы. Активированные HSC в фиброзной печени также являются источником афбробластов, связанных с раком, и играют роль стимулирующего опухоли при гепатоцеллюлярнойкарциноме 9,10,11,12. Покойные ГСК обладают уникальной нейроноподобной морфологией с малыми клеточными телами, из которых выходят дальний проекционный диапазон. HSC при активации прифиброзе 13 переходят в плоскую, похожую на слой форму миофибробласта. Хотя десятилетия исследований выяснили сигнальные пути, контролирующие производство ЭБ ГСК, функциональная значимость их уникальной нейронной морфологии, её регуляция, возможность способствовать взаимодействиям внутри ниши ГСК и способствовать фиброгенности и заболеванию ГСК остаются неясными.
Современные методы визуализации морфологии ГСК ограничены двумерными (двумерными) изображениями как культивируемых клеток in vitro , так и сечений тканей in vivo , и редко охватывают всю морфологию ГСК с проекциями, простирающимися на несколько длин клеток во всех направлениях. Кроме того, наиболее часто используемый маркер HSC, десмин, не может полностью отразить уникальную нейронную морфологию HSC при иммунофлуоресцентном окрашивании, поскольку десмин — это цитоскелетный белок, который маркирует только промежуточные филаменты внутриHSC 16. Эти методологические сложности до сих пор затрудняли возможность полностью охватить морфологию HSC и их клеточные взаимодействия в трёхмерном (3D) виде в их естественном контексте с разрешением одной клетки. В результате фундаментальные вопросы о том, как морфология HSC связана с их функциональным состоянием и взаимодействием с соседними типами клеток, остались нерешёнными.
В этой статье представлен инновационный и комплексный процесс визуализации и анализа для визуализации и моделирования морфологии ГСК в целостной ткани печени. Этот метод интегрирует несколько ключевых инноваций: (1) флуоресцентное маркирование ГСК с использованием генетических репортерских моделей мышей, (2) оптимизировано перфузию и фиксацию печени in situ для сохранения нетронутой архитектуры тканей и клеточных отношений, (3) модифицированный протокол очищения тканей на базе iDISCO для достижения оптическойпрозрачности; (4) высокоразрешающую конфокальную микроскопию для глубокотканевого захвата изображений и (5) индивидуальный вычислительный рабочий процесс для реконструкции 3D-изображений и количественных данных анализ отдельных HSC. Протокол накладывает определённые ограничения на размер ткани и временные затраты, которые необходимо учитывать. В совокупности этот протокол обеспечивает надёжную и воспроизводимую основу для захвата сложной трёхмерной структуры HSC и для картирования их пространственных связей с соседними сосудистыми, иммунными и паренхимическими клетками. Стратегии и каналы, представленные здесь для печени, легко адаптируются и к другиморганам 17,18,19.