COVID-19 Hastalarından Alınan Akciğer Dokusunun 3 Boyutlu Sanal Patolojisi

2019 koronavirüs hastalığının (COVID-19) şiddetli ilerlemesine sıklıkla klinik akut solunum sıkıntısı sendromu (ARDS) ve COVID-19 ölümlerinin çoğundan sorumlu bir organ belirtisi olan solunum yetmezliği eşlik etmektedir. ARDS ile ilişkili akciğer hasarı, COVID-19 hastalarının tanı ve yönetimine yardımcı olan radyografik göğüs görüntüleme ve klinik bilgisayarlı tomografi (BT) ile kolayca tespit edilebilmekle birlikte periferik akciğer buzlu cam opasiteleri, ARDS'nin ana radyolojik ayırt edici işaretidir ve ödem, kanama ve intraalveolar fibrin birikimi ile yaygın alveolar hasarın (DAD) histolojik gözlemine bağlanabilmektedir. Araştırmacılar bu bulguların, Orta Doğu solunum sendromu koronavirüsü (MERS-CoV), SARS-CoV ve influenza virüslerinin neden olduğu enfeksiyonlar için de rapor edildiğini belirtmişlerdir.

COVID-19'un pulmoner tutulumunun ayırt edici özellikleri arasında hücre içi viryonların ve inflamasyonun varlığı ile ilişkili şiddetli endotelyal hasar, bozulmuş hücresel membranlar ve ayrıca mikroanjiyopatili yaygın tromboz bulunmaktadır. Araştırmacılar, 2020'de bildirildiği üzere, alveolar kapiller mikrotrombinin, aynı zamanda domuz gribi olarak da adlandırılan çok agresif H1N1 influenza A virüsü olan hastalarda olduğu gibi COVID-19 hastalarında dokuz kat daha yaygın olduğunun bulunduğunu belirtmişlerdir.Araştırmacılar önemli olarak, COVID 19 akciğerlerinde, yeni damar büyümesi için spesifik bir intussuseptif anjiyogenez varyantının önemli ölçüde daha yaygın olduğunu yani H1N1 influenza A hastalarının akciğerlerine göre 2,7 kat daha yüksek görüldüğünü ifade etmişlerdir.

Formalinle fikse edilmiş, parafine gömülü histomorfolojik değerlendirme hematoksilin ve eozin ile boyanan (FFPE) dokusu, DAD ve virüs kaynaklı pnömoni dahil, neoplastik olmayan akciğer hastalıklarının histolojik teşhisinde hala altın standardı temsil etmektedir. Akciğerlerin ilgili patofizyolojisini çözmek için, COVID-19 ile ilişkili morfolojik değişikliklerin dijitalizasyonu, görselleştirilmesi ve nicelendirilmesi önemli bir zorluk teşkil etmekle birlikte hem yüksek çözünürlük hem de daha büyük hacimleri tarama yeteneği gerektirmektedir. Bu nedenle, akciğerin karmaşık üç boyutlu (3D) doku mimarisinin ve bunun çok sayıda uzunluk ölçeklerinde patolojik değişikliklerinin görüntülenmesi, köklü histoloji tekniklerinin 3 boyutlu uzantılarını gerektirir.

Boyanmamış Akciğer Dokusunun Parankimal Yapısı

Yapılan bu çalışmada çok ölçekli faz kontrastlı röntgen tomografisine dayanan sanal histoloji ve histopatoloji için üç boyutlu (3D) bir yaklaşım sunulmakla birlikte araştırmacılar bunu COVID-19'a yenik düşen hastaların boyanmamış akciğer dokusunun parankimal yapısını araştırmak için kullandıklarını bildirmişlerdir. Araştırmacılar bu ilk kavram kanıtı çalışmasına dayanarak, COVID-19'un patofizyolojisini çözmek için bir araç olarak çok ölçekli fazlı kontrast röntgen tomografisini önerdiklerini, geleneksel histolojiyi üçüncü bir boyuta kadar genişlettiklerini ve doku yeniden modellemesinin tam olarak ölçülmesine olanak sağladıklarını belirtmişlerdir. Çalışmada paralel ve koni kiriş geometrisini birleştirerek, maksimum 8 mm kesitli otopsi örnekleri tarandığı ve tek tek hücrelerin segmentasyonuna izin veren bir çözünürlük ve görüntü kalitesinde yeniden oluşturulduğu bildirilmiştir. Koni kiriş geometrisinin yakınlaştırma özelliği kullanılarak, ilgilenilen bölgeler 167 nm'lik minimum voksel boyutuyla yeniden oluşturulmuştur. Araştırmacılar bu yaklaşımın kabiliyetini, öne çıkan hyalin membran oluşumu ile yaygın alveolar hasarın 3 boyutlu görselleştirilmesi, dokuya sızan lenfositlerin 3 boyutlu dağılımını ve yoğunluğunu haritalandırarak ve doku içinden en yakın hava bölmesine karakteristik mesafelerin histogramlarını sağlayarak örneklendirdiklerini belirtmişlerdir.