Identifizierung von Zirrhose in Lebergewebe mit einem Objektträgerscanner für die Forschung

Einführung

Zirrhose, auch als Leberzirrhose oder hepatische Zirrhose bezeichnet, ist eine Erkrankung, bei der die Leber dauerhaft geschädigt wird und deshalb nicht mehr richtig funktioniert. Der Schaden lässt sich daran erkennen, dass das normale Lebergewebe durch Narbengewebe ersetzt wird. In der Regel entwickelt sich die Krankheit langsam über Monate oder Jahre. Im Anfangsstadium treten oft keine Symptome auf.

Zirrhose wird in der Regel durch Alkohol, Hepatitis B, Hepatitis C und nicht-alkoholische Fettlebererkrankungen verursacht.

Bei der Diagnose spielt die Menge der Kollagenfasern im Lebergewebe eine Rolle. Diese Fasern lassen sich mit speziellen Färbemethoden für die Bildanalyse hervorheben.

Experiment

Es wurden Leberbiopsien aus Mäusen entnommen und auf einem Glasobjektträger fixiert. Anschließend wurde das Gewebe mit Pikro-Siriusrot und Fast-Green angefärbt, um das Fibrosegewebe hervorzuheben.

Die Pikro-Siriusrot- und Fast-Green-Färbung ist eine Variante der Pikro-Siriusrot-Färbung, bei der eine Gegenfärbung des umgebenden Gewebes mit Fast-Green durchgeführt wird, um die rot gefärbten Kollagenfasern stärker hervorzuheben.

In der Histologie wird die Siriusrot-Färbung in verschiedenen Bereichen der Diagnostik eingesetzt, um den Fibrosegrad bei verschiedenen Entzündungen, die durch Krebs, Gefäß- oder Stoffwechselkrankheiten ausgelöst werden, festzustellen.

Mittels Hellfeldmikroskopie ist Folgendes erkennbar:

Die gefärbten Objektträger wurden mit einem Olympus SLIDEVIEW VS200 Objektträgerscanner für die Forschung bei 40-facher Vergrößerung unter Verwendung eines 40X UPlanXApo Objektivs mit einer NA von 0,95 abgebildet, um die bestmögliche Auflösung (0,17 μm/Pixel) zu erzielen.

_{Lebergewebe der Maus. Dicke: 4 μm, Färbung: Pikro-Siriusrot und Fast-Green (Labor: Medizinische Universität Wien, Universitätsklinik für Innere Medizin III, Experimentelles Labor für Fibrose und portale Hypertension bzw. HEPEX, Österreich)}
 

Das 40X UPlanXApo Objektiv hat jedoch nur eine Schärfentiefe von 0,82 μm. Da Lebergewebeschnitte dünn sind (etwa 4 μm), verbessert die Anwendung des EFI-Algorithmus (Extended Focal Imaging) auch die Bildqualität in Bezug auf die Schärfentiefe.

Mit EFI können Bilder mit praktisch unbegrenzter Schärfentiefe aufgenommen werden. Zu diesem Zweck errechnet die Software aus vielen unterschiedlich fokussierten Bildern ein zusammengesetztes Bild, das überall scharf ist.

Bei der Bildaufnahme wird zunächst ein Z-Stapel erfasst und dann ein EFI-Bild aus dem Z-Stapel berechnet.

Die folgende Abbildung zeigt mehrere Bilder, die an verschiedenen Z-Positionen aufgenommen wurden. In jedem dieser Bilder gibt es nur wenige Bildsegmente, die fokussiert sind. Diese fokussierten Bildsegmente, die farbig dargestellt sind, werden anschließend zu einem EFI-Bild zusammengesetzt.

_{Lebergewebe der Maus: (a) Ausgangsbild, (b) manuelle Schwellenwerteinstellung (blau) für das grün gefärbte Gewebe, (c) manuelle Schwellenwerteinstellung (gelb) für die rot gefärbten Fasern und (d) kombinierter Schwellenwert der beiden Phasen}
 

_{Die Analyse kann auf dem gesamten Mausleberschnitt durchgeführt werden}