_17_ Изменения микроархитектуры ткани могут быть вызваны как патологическими факторами (такими как воспаление, фиброз и т. д.), так и физиологическими факторами (такими как посмертный клеточный апоптоз, состояние перфузии крови и т. д.). Посмертная (пм) дегенерация биологических тканей представляет собой процесс, включающий изменения состава и структуры тканей на многих уровнях. Степень разложения ex vivo определяется многими факторами, включая тип ткани, период после смерти, температуру и влажность ( Oka, 1920 ; Otto et al., 1981 ; Milroy, 1999 ; Tomita et al., 2004 ). Более ранние исследования, изучавшие динамику разложения тканей с биохимической и морфологической точки зрения, выявили изменения в макро- и микроструктуре ( Benda et al., 1957 ; Masshoff et al., 1964 ; Riede et al., 1976 ), концентрации гликогена ( Popper и Wozasek, 1932 ; Hertz, 1933 ; Nunley et al., 1973 ; Calder and Geddes, 1990 ), уровень pH и содержание жира ( Sima, 1922 ; Sinapius, 1963 ; Donaldson and Lamont, 2013 ). Учитывая структурные и функциональные изменения, связанные с процессом посмертной дегенерации, серийная характеристика биофизических свойств тканей ex vivo путем визуализации с одновременной гистологической проверкой может помочь нам выяснить связь между параметрами визуализации и микроскопической структурой ткани.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) использовалась для исследования морфологических и биофизических свойств образцов тканей ex vivo ( Schneiderman et al., 2005 ; Tempel-Brami et al., 2015 ; Nebelung et al., 2016 ; Wolfram et al., 2020 ). В контексте деградации тканей коэффициент диффузии воды, измеренный с помощью диффузионно-взвешенной визуализации (DWI), оказался потенциальным маркером посмертных изменений тканей ( Arthurs et al., 2015 ; Keller et al., 2018 ; Sapienza et al. , 2019 ). Три исследования, изучающие ткани головного мозга ex vivo in situ, также продемонстрировали, что биомеханические свойства, количественно определяемые с помощью магнитно-резонансной эластографии (MRE), чувствительны к мгновенным структурным и функциональным изменениям головного мозга, происходящим после смерти ( Vappou et al., 2008 ; Weickenmeier et al., 2018 ; Берталан и др., 2020 ). Хотя опубликованные исследования предоставляют данные визуализации тканей ex vivo , в большинстве публикаций сообщаются результаты, полученные в один момент времени. Насколько нам известно, данные систематических МРТ-исследований тканей без фиксации в течение длительного посмертного интервала (>10 часов) очень ограничены ( Keller et al., 2018 ; Sapienza et al., 2019 ). Недавно представленное компактное устройство МРТ с возможностью MRE является отличным инструментом для проведения повторных исследований с целью продольного исследования образцов тканей ex vivo ( Braun et al., 2018 ; de Schellenberger et al., 2019 ; Sauer et al., 2019 ; Everwien и др., 2020 ; Гарчиньска и др., 2020 ). Цилиндрическая пробирка, используемая в этом устройстве, обеспечивает четко определенные граничные условия, что полезно для анализа MRE, и было показано, что этот метод обеспечивает постоянные значения жесткости и вязкости ( Ipek-Ugay et al., 2015 ; Braun et al. , 2018 ; Гарчиньска и др., 2020 ).В настоящем исследовании мы использовали это компактное устройство МРТ/МРЕ для продольного исследования изменений биофизических свойств образцов печени ex vivo , полученных от крыс в посмертный интервал до 20 часов. ….
В этом исследовании мы исследовали продольные изменения двух биофизических свойств, диффузии воды и вязкоэластичности, перфузированной (PL) и неперфузированной (NPL) печени в течение длительного посмертного (pm) интервала с высокой частотой отбора проб. Сравнение NPL и PL последовательно выявило более высокую жесткость, лучшее проникновение волн и меньшую диффузию воды в NPL для всех измерений. Кроме того, мы наблюдали значительную зависимость всех параметров визуализации в обеих группах от времени после смерти. Эти выводы суммированы вТаблица 2и будут кратко обсуждаться в следующих параграфах.
Как при НПЛ, так и при ЛП, начальная фаза (Фаза I) сразу после смерти и до 14:00 характеризовалась биологическим паттерном ишемии с последующей гипоксией и аноксией, что в конечном итоге приводило к цитотоксическому отеку и набуханию гепатоцитов ( Riede et al., 1976 ). Похоже, что увеличенные гепатоциты создают внутриклеточное давление и механическое сопротивление ( Берталан и др., 2020 ) и образуют плотно упакованную и компактную структуру, которая механически проявляется в повышенной жесткости и пониженной вязкости (т. е. в более высокой скорости проникновения волны а ). Кроме того, из литературы известно, что подвижность воды ограничивается клеточными стенками, что приводит к уменьшению диффузии воды при перемещении внеклеточной воды во внутриклеточное пространство ( Le Bihan and Iima, 2015 ), например, при формировании цитотоксического отека. Аналогичный результат снижения ADC и повышения жесткости был зарегистрирован после индукции гипоксически-аноксического повреждения головного мозга мышей ( Bertalan et al., 2020 ). Артурс и др. (2015) также наблюдали снижение значений ADC в посмертной печени. Помимо цитотоксического отека, свертывание крови также может способствовать повышению жесткости и ограничению диффузии воды ( Berg, 1950 ; Clark et al., 1996 ; García-Manzano et al., 2001 ). Эффект коагуляции должен быть более выражен при НПЛ, чем при ЛП; однако остаточная кровь в ЛП из-за неполной перфузии также может способствовать уплотнению НПЛ. Стоит также отметить, что по данным литературы, после внезапной смерти кровь в магистральных сосудах остается преимущественно жидкой ( Mole, 1948 ; Berg, 1950 ; Haba et al., 1963 ; Takeichi et al., 1984 , 1985 , 1986 ; Jackowski ). et al., 2006 ; El alfy and Elhadidy, 2018 ), например, обезглавливание, использованное в нашем исследовании для проблемных кредитов.
После заметных изменений, наблюдаемых на начальной фазе, мы определили стабильную фазу, продолжающуюся до 22:00, которая характеризовалась довольно небольшими изменениями жесткости, проникновения волн и диффузии воды как в NPL, так и в PL. На этом этапе не было никаких биофизических признаков серьезного нарушения целостности тканей или разрушения клеток.
После стабильной фазы скорость проникновения демонстрировала видимую зависимость от времени с 10 до 15 часов вечера как в группах NPL, так и в группах PL. Сравнивая гистологические изображения, полученные в 14:00 и 22:00, мы предположили, что увеличение скорости проникновения было результатом изменений формы клеток с последующим изменением клеточной упаковки и переупорядочением тканевой решетки. По сравнению со свежим состоянием, которое характеризовалось расположением гепатоцитов плотно упакованным, постепенное удлинение гепатоцитов с течением времени, по-видимому, создавало более параллельно ориентированное расположение упаковки. Такое расположение удлиненных гепатоцитов, по-видимому, уменьшает межклеточное трение, тем самым облегчая распространение волн. Подобно скорости проникновения волн, значительное увеличение коэффициента диффузии воды, что указывает на уменьшение ограничения подвижности воды, наблюдалось через 10 часов после смерти и до конца измерения. Учитывая, что никакого снижения жесткости не наблюдалось, а клеточные стенки все еще были видны на гистологических изображениях в 22:00, мы предполагаем, что наблюдаемое увеличение диффузии воды во многом связано с постепенным увеличением проницаемости клеточных мембран, а не с коллапсом клеток и аутолизом. Повышенная проницаемость мембран с потерей целостности мембраны обычно представляет собой процесс деградации ткани, за которым следуют сокращение и гибель клеток ( Majno et al., 1960 ; Kimura and Abe, 1994 ; Milroy, 1999 ; Yoon et al., 2002 ; Малхи и др., 2006 ; Миллер и Захари, 2017 ; Яхия и др., 2018 ). Диффузия начала увеличиваться раньше в НПЛ, что указывает на более быструю деградацию тканей в НПЛ, чем в ПЛ. Вызванный смертью анаэробный гликогенолиз при ишемии и аноксии приводит к образованию большого количества лактата, что приводит к созданию кислой среды, токсичной для клеток ( Sima, 1922 ; Popper и Wozasek, 1932 ; Hertz, 1933 ; Nunley et al., 1973 ; Calder и Геддес, 1990 ; Дональдсон и Ламонт, 2013 ). Колдер и Геддес (1990) сообщили о самой высокой концентрации гликогена и лактата в печени ex vivo крыс линии Вистар через 30 минут после смерти. В нашем исследовании накопление лактата происходило как в НПЛ, так и в ЛП; однако из-за перфузии в образцах ФЛ кровь с высоким содержанием лактата заменялась PBS, что, по-видимому, задерживало процесс аутолиза и дегенерации тканей ( Shima, 1922 ; Mukundan et al., 1986 ; George et al., 2016).). Мы также обнаружили, что временное окно для наблюдения такого увеличения диффузии воды было уже в НПЛ, чем в ЛП, что указывает на неоднородность остаточной крови, остающейся в сосудах ЛП, и приводит к более гетерогенной деградации тканей в ЛП. Кроме того, увеличение проницаемости клеточных мембран и последовательное высвобождение апоптогенных белков и других небольших растворенных веществ может также действовать как межклеточная смазка, уменьшающая трение и способствующая распространению волн, как упоминалось ранее. Поскольку проницаемость мембраны увеличивается во время деградации ткани, фаза III и расширенная фаза III для DWI считаются фазами деградации.
Литература Посмертное разрушение тканей.