गैर-मादक फैटी लीवर रोग की प्रगति का आकलन करने के लिए विवो माइक्रो-कम्प्यूटेड टोमोग्राफी इमेजिंग तकनीकों में उपन्यास
Summary
आहार-प्रेरित गैर-मादक फैटी लीवर रोग (एनएएफएलडी) माउस मॉडल का उपयोग करते हुए, हम एनएएफएलडी की प्रगति के चरणों का आकलन करने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि के रूप में विवो माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी इमेजिंग तकनीकों में उपन्यास के उपयोग का वर्णन करते हैं, जो एनएएफएलडी से संबंधित यकृत विकृति में इसकी महत्वपूर्ण भागीदारी के कारण मुख्य रूप से यकृत संवहनी नेटवर्क पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
Abstract
गैर-मादक फैटी लीवर रोग (एनएएफएलडी) एक बढ़ती वैश्विक स्वास्थ्य समस्या है, और एनएएफएलडी का प्रभाव प्रभावी उपचार की वर्तमान कमी से जटिल है। एनएएफएलडी के समय पर और सटीक निदान (ग्रेडिंग सहित) और निगरानी के साथ-साथ संभावित उपचारों के विकास में बाधा डालने वाले काफी सीमित कारक, यकृत माइक्रोएन्वायरमेंट संरचना के लक्षण वर्णन में वर्तमान अपर्याप्तता हैं और रोग चरण के स्कोरिंग को एक स्थानिक और गैर-आक्रामक तरीके से प्राप्त करते हैं। आहार-प्रेरित एनएएफएलडी माउस मॉडल का उपयोग करते हुए, हमने एनएएफएलडी की प्रगति के चरणों का आकलन करने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि के रूप में विवो माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) इमेजिंग तकनीकों के उपयोग की जांच की, जो एनएएफएलडी से संबंधित यकृत विकृति में इसकी महत्वपूर्ण भागीदारी के कारण मुख्य रूप से यकृत संवहनी नेटवर्क पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। यह इमेजिंग पद्धति यकृत स्टीटोसिस और कार्यात्मक ऊतक उत्थान के अनुदैर्ध्य विश्लेषण के साथ-साथ सापेक्ष रक्त की मात्रा, पोर्टल नस व्यास और संवहनी नेटवर्क के घनत्व के मूल्यांकन की अनुमति देती है। एनएएफएलडी प्रगति के दौरान यकृत संवहनी नेटवर्क के अनुकूलन को समझना और प्रस्तावित विधि का उपयोग करके रोग की प्रगति (स्टीटोसिस, सूजन, फाइब्रोसिस) को चिह्नित करने के अन्य तरीकों के साथ इसे सहसंबंधित करना चूहों में एनएएफएलडी अनुसंधान के लिए नए, अधिक कुशल और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य दृष्टिकोण की स्थापना की दिशा में मार्ग प्रशस्त कर सकता है। इस प्रोटोकॉल से रोग की प्रगति के खिलाफ नए उपचारों के विकास की जांच के लिए प्रीक्लिनिकल पशु मॉडल के मूल्य को अपग्रेड करने की भी उम्मीद है।
Introduction
गैर-मादक फैटी लीवर रोग (एनएएफएलडी) एक चयापचय रोग है जो लगभग 25% आबादी और >80% रुग्ण मोटापे सेग्रस्त लोगों को प्रभावित करता है। इन व्यक्तियों में से अनुमानित एक-तिहाई गैर-मादक स्टीटोहेपेटाइटिस (एनएएसएच) में प्रगति करते हैं, जो हेपेटिक स्टीटोसिस, सूजन और फाइब्रोसिस2 की विशेषता है। एनएएसएच एक रोग चरण है जिसमें सिरोसिस और हेपेटोसेलुलर कार्सिनोमा (एचसीसी) 3,4 के विकास के लिए काफी अधिक जोखिम होता है। इस कारण से, एनएएसएच वर्तमान में यकृत प्रत्यारोपण का दूसरा सबसे आम कारण है, और यह जल्द ही यकृत प्रत्यारोपण 5,6,7 का सबसे महत्वपूर्ण भविष्यवक्ता बनने की उम्मीद है। इसकी व्यापकता और गंभीरता के बावजूद, एनएएफएलडी के लिए कोई रोग-विशिष्ट चिकित्सा उपलब्ध नहीं है, और मौजूदा उपचार केवल इंसुलिन प्रतिरोध और हाइपरलिपिडिमिया 5,6 जैसे रोग से जुड़े रोगों से निपटने का लक्ष्य रखते हैं।
हाल के वर्षों में, एंडोथेलियम की पैथोफिजियोलॉजिकल भूमिका और अनुकूलन और, सामान्य रूप से, चयापचय ऊतकों के संवहनी नेटवर्क, जैसे वसा ऊतक और यकृत, अनुसंधान में अधिक महत्व प्राप्त कर रहे हैं, खासकर मोटापे और चयापचय विकृति 7,8 के दौरान। एंडोथेलियम एक सेलुलर मोनोलेयर है जो संवहनी नेटवर्क को आंतरिक रूप से पंक्तिबद्ध करता है, एक कार्यात्मक और संरचनात्मक बाधा के रूप में कार्य करता है। यह विभिन्न शारीरिक और रोग प्रक्रियाओं में भी योगदान देता है, जैसे कि घनास्त्रता, मेटाबोलाइट परिवहन, सूजन और एंजियोजेनेसिस 9,10। यकृत के मामले में, संवहनी नेटवर्क, अन्य विशेषताओं के बीच, अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाओं की उपस्थिति की विशेषता है, जिसे यकृत साइनसॉइडल एंडोथेलियल कोशिकाओं (एलएसईसी) के रूप में परिभाषित किया गया है। इन कोशिकाओं में एक तहखाने की झिल्ली की कमी होती है और इसमें कई फेनेस्ट्रे होते हैं, जिससे रक्त और यकृत पैरेन्काइमा के बीच सब्सट्रेट ्स के आसान हस्तांतरण की अनुमति मिलती है। उनके विशिष्ट शारीरिक स्थान और विशेषताओं के कारण, एलएसईसी की यकृत की पैथोफिजियोलॉजिकल प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका होती है, जिसमें एनएएफएलडी / एनएएसएच के दौरान यकृत सूजन और फाइब्रोसिस का विकास शामिल है। दरअसल, एनएएफएलडी के दौरान एलएसईसी से गुजरने वाले पैथोलॉजिकल, आणविक और सेलुलर अनुकूलन रोग की प्रगति मेंयोगदान करते हैं। विशेष रूप से, एनएएफएलडी के दौरान होने वाला एलएसईसी-निर्भर यकृत एंजियोजेनेसिस सूजन के विकास और एनएएसएच या यहां तक कि एचसीसी12 में रोग की प्रगति से काफी जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, मोटापे से संबंधित प्रारंभिक एनएएफएलडी एलएसईसी में इंसुलिन प्रतिरोध के विकास की विशेषता है, जो यकृत सूजन या अन्य उन्नत एनएएफएलडीसंकेतों के विकास से पहले है।
इसके अतिरिक्त, एलएसईसी हाल ही में यकृत रक्त प्रवाह और संवहनी नेटवर्क अनुकूलन के केंद्रीय नियामकों के रूप में उभरे हैं। दरअसल, पुरानी जिगर की बीमारी को प्रमुख इंट्रा-हेपेटिक वाहिकासंकीर्णन और रक्त प्रवाह के प्रतिरोध में वृद्धि की विशेषता है, जो पोर्टल उच्च रक्तचाप16 के विकास में योगदान करते हैं। एनएएफएलडी के मामले में, कई एलएसईसी-संबंधित तंत्र इस घटना में योगदान करते हैं। उदाहरण के लिए, एलएसईसी-विशिष्ट इंसुलिन प्रतिरोध, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यकृत वाहिका13 के कम इंसुलिन-निर्भर वासोडिलेशन से जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, बीमारी के दौरान, यकृत वाहिका वासोकॉन्स्ट्रिक्टर्स के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाती है, आगे यकृत रक्त प्रवाह की हानि में योगदान देती है और कतरनी तनाव के उद्भव की ओर ले जाती है, जिसके परिणामस्वरूप साइनसोइडल माइक्रोसर्कुलेशन17 का विघटन होता है। इन तथ्यों से पता चलता है कि यकृत रोग में वाहिका एक महत्वपूर्ण लक्ष्य है। एनएएफएलडी/एनएएसएच के समय पर निदान और निगरानी के साथ-साथ संभावित उपचारों के विकास में बाधा डालने वाले सीमित कारक, हेपेटिक माइक्रोएन्वायरमेंट और (माइक्रो) संवहनी संरचना के लगातार लक्षण वर्णन में अपर्याप्तता हैं, साथ ही साथ रोग चरण के स्कोरिंग में भी अपर्याप्तता है।
माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) इमेजिंग वर्तमान में एक जीवित जीव के भीतर शारीरिक जानकारी को सटीक रूप से चित्रित करने के लिए स्वर्ण-मानक गैर-इनवेसिव इमेजिंग विधि है। माइक्रो-सीटी और एमआरआई दो पूरक इमेजिंग विधियों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो विकृति की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर कर सकते हैं और छवि संरचनाओं और ऊतकों में असाधारण संकल्प और विस्तार प्रदान कर सकते हैं। माइक्रो-सीटी, विशेष रूप से, एक बहुत ही तेज़ और सटीक उपकरण है जिसका उपयोग अक्सर हड्डियों के रोगों और संबंधित हड्डी कीसतह में परिवर्तन जैसे रोगों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, समय19 के साथ फुफ्फुसीय फाइब्रोसिस की प्रगति का आकलन करना, फेफड़ों के कैंसर और इसके स्टेजिंग20 का निदान करना, या यहां तक कि दंत विकृति21 की जांच करना, बिना किसी विशेष तैयारी (या विनाश) के नमूनों की छवि के बिना।
माइक्रो-सीटी की इमेजिंग तकनीक पदार्थ के साथ एक्स-रे की बातचीत के संदर्भ में विभिन्न अंगों के विभिन्न क्षीणन गुणों पर आधारित है। उच्च एक्स-रे क्षीणन अंतर पेश करने वाले अंगों को सीटी छवियों में उच्च विरोधाभास के साथ चित्रित किया गया है (यानी, फेफड़े अंधेरे दिखाई देते हैं और हड्डियां हल्की होती हैं)। बहुत समान क्षीणन गुण (विभिन्न नरम ऊतक) पेश करने वाले अंग, सीटी छवियों22 पर अंतर करना चुनौतीपूर्ण है। इस सीमा को संबोधित करने के लिए, आयोडीन, सोना और बिस्मथ पर आधारित विशेष कंट्रास्ट एजेंटों को विवो उपयोग में बड़े पैमाने पर जांच की गई है। ये एजेंट उन ऊतकों के क्षीणन गुणों को बदलते हैं जिनमें वे जमा होते हैं, परिसंचरण से धीरे-धीरे साफ हो जाते हैं, और पूरे संवहनी प्रणाली या चुने हुए ऊतकों के समान और स्थिर ओपसिफ़िकेशन को सक्षमकरते हैं।
मानव निदान में, सीटी इमेजिंग और तुलनीय तकनीकें, जैसे एमआरआई-व्युत्पन्न प्रोटॉन घनत्व वसा अंश, पहले से ही यकृत वसा सामग्री24,25 के निर्धारण के लिए उपयोग में हैं। एनएएफएलडी के संदर्भ में, पैथोलॉजिकल घावों या छोटे वाहिकाओं को सटीक रूप से अलग करने के लिए उच्च नरम ऊतक कंट्रास्ट आवश्यक है। इस उद्देश्य के लिए, यकृत ऊतक विशेषताओं के बढ़े हुए विपरीत प्रदान करने वाले कंट्रास्ट एजेंटों का उपयोग किया जाता है। इस तरह के उपकरण और सामग्री कई यकृत विशेषताओं और संभावित पैथोलॉजी अभिव्यक्तियों के अध्ययन की अनुमति देते हैं, जैसे कि संवहनी नेटवर्क की वास्तुकला और घनत्व, लिपिड जमाव / स्टीटोसिस, और यकृत में कार्यात्मक ऊतक अपटेक / लिपिड (काइलोमाइक्रोन) स्थानांतरण। इसके अतिरिक्त, यकृत सापेक्ष रक्त की मात्रा और पोर्टल नस व्यास का भी मूल्यांकन किया जा सकता है। बहुत कम स्कैन समय में, ये सभी पैरामीटर एनएएफएलडी के मूल्यांकन और प्रगति पर अलग-अलग और पूरक जानकारी प्रदान करते हैं, जिसका उपयोग गैर-आक्रामक और विस्तृत निदान विकसित करने के लिए किया जा सकता है।
इस लेख में, हम एनएएफएलडी की प्रगति के चरणों का आकलन करने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि के रूप में विवो माइक्रो-सीटी इमेजिंग तकनीकों में उपन्यास के उपयोग के लिए एक चरण-दर-चरण प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं। इस प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए, यकृत स्टीटोसिस और कार्यात्मक ऊतक उत्थान के अनुदैर्ध्य विश्लेषण, साथ ही सापेक्ष रक्त की मात्रा, पोर्टल नस व्यास और संवहनी नेटवर्क के घनत्व का मूल्यांकन, यकृत रोग के माउस मॉडल में किया और लागू किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
मनुष्यों में एनएएफएलडी निदान और स्टेजिंग के लिए वर्तमान अनुशंसित विधि यकृत बायोप्सी है, जो रक्तस्राव जटिलताओं के जोखिम को परेशान करती है, साथ ही नमूना अशुद्धियों40। इसके विपरीत, पशु मॉडल में, ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
चित्र 1 BioRender.com के साथ बनाया गया था। इस काम को हेलेनिक फाउंडेशन फॉर रिसर्च एंड इनोवेशन (# 3222 से ए.सी.) द्वारा समर्थित किया गया था। अन्ना हदजिहम्बी को रोजर विलियम्स इंस्टीट्यूट ऑफ हेपेटोलॉजी, फाउंडेशन फॉर लिवर रिसर्च द्वारा वित्त पोषित किया जाता है।
Materials
| eXIA160 | Binitio Biomedical, Inc. | https://www.binitio.com/?Page=Products | |
| High fat diet with 60% of kilocalories from fat | Research Diets, New Brunswick, NJ, USA | D12492 | |
| High-fructose corn syrup | Best flavors, CA | hfcs-1gallon | |
| Lacrinorm ophthalmic ointment | Bausch & Lomb | ||
| Normal diet with 10% of kilocalories from fat | Research Diets, New Brunswick, NJ, USA | D12450 | |
| Viscover ExiTron nano 12000 | Milteny Biotec, Bergisch Gladbach, Germany | 130-095-698 | |
| VivoQuant | Invicro | ||
| X-CUBE | Molecubes, Belgium | https://www.molecubes.com/systems/ |
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