HiP-CT zeigt Gefäßschäden in intakter COVID-19-Lunge
Professor Dr. Danny Jonigk (rechts) und Christopher Werlein mit dem linken Oberlappen eines COVID-19-Verstorbenen in einem für die Messung im HiP-CT geeigneten Spezialbehälter (©Karin Kaiser / MHH)
Forschungsteam bestätigt Veränderung der Blutgefäße durch Infektion mit SARS-CoV-2
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Datum:12.11.2021
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Autor:S. Zorn (mh/ktg)
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Quelle:Medizinische Hochschule Hannover
Mittels 'Hierarchischer Phasen-Kontrast-Tomographie' (HiP-CT) haben Forschende aus Hannover und Mainz erstmals an einer intakten Lunge nachgewiesen, dass es bei schwerem COVID-19-Verlauf zu einem massiven Umbau der feinsten Blutgefäße kommt.
Dafür untersuchten die Forschenden die Lunge eines COVID-19-Opfers in Kooperation mit dem Europäischen Synchrotron ESRF (European Synchrotron Research Facility), dem weltweit drittgrößten Teilchenbeschleuniger im französischen Grenoble. Dank der HiP-CT konnten sie ein dreidimensionales Bild des kompletten Organs erzeugen.
HiP-CT zeigt gesamte Lunge in 3D, ohne sie zu beschädigen
Die neue Technik kann feinste Gefäße mit einem Durchmesser von fünf Mikrometern abbilden – das entspricht etwa einem Zehntel der Dicke eines Haares. Die HiP-CT macht es möglich, in die Tiefe der Lunge vorzustoßen und selbst kleinste Strukturen bis hin zu einzelnen Zellen darzustellen. „Diese Auflösung war bislang nur mit einem Mikroskop möglich, allerdings nur zweidimensional und für kleine Gewebeproben“, so Professor Dr. Danny Jonigk vom Institut für Pathologie der MH Hannover.
Mit der neuen Technik ist es erstmals möglich ein ganzes Organ dreidimensional und stark vergrößert abzubilden ohne es zu beschädigen. „Dadurch konnten Strukturen untersuchen, die im Grenzbereich der Auflösung liegen und einen Überblick über die Veränderungen im gesamten Lungengewebe gewinnen“, betont der Pathologe.
COVID-19 führt zu „Kurzschlüssen“ in den Blutgefäßen der Lunge
In der geschädigten COVID-19-Lunge bildeten sich vermehrt Anastomosen zwischen Lungenkreislauf und den Bronchialgefäßen. „Diese große Anzahl irreversibler Shunts wirken wie ein weit geöffnetes Schleusentor und sorgen dafür, dass die Sauerstoffversorgung im gesamten Körper nicht mehr funktioniert“, erklärt Professor Jonigk. Als Ursache vermutet er eine Fehlregulierung der Lunge selbst, die so versucht, in einer Art Kurzschlussreaktion den Sauerstoffmangel durch die SARS-CoV2-Infektion kurzfristig auszugleichen.
Die Arbeit ist in Kooperation des MHH-Instituts für Pathologie mit unter anderen dem Deutschen Zentrum für Lungenforschung am Standort Hannover (DZL Breath), dem University College London und der Universitätsmedizin Mainz entstanden.
Zu den beiden daraus entstandenen Originalarbeiten:
- „The Bronchial Circulation in COVID-19 Pneumonia“ im American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine
- „Imaging intact human organs with local resolution of cellular structures using hierarchical phase-contrast tomography“ in Nature
