Авторы нового исследования получили 3D изображения, которые показывают сосудистую систему лимфатических узлов с ранее недостижимым разрешением — и противоречат текущим знаниям из учебников. Результаты научной работы опубликованы в журнале Frontiers in Immunology.
Что мы знаем о лимфатических узлах
У каждого человека насчитывается от 600 до 700 лимфатических узлов. Узлы распределены по всему организму и имеют размер от 3 до 30 миллиметров каждый. Лимфатические узлы играют важную роль в нашей иммунной защите: они активируют лейкоциты, лимфоциты, а также содержат макрофаги («клетки-поглотители»). На сегодняшний день не совсем ясно, как работает кровоснабжение лимфатических узлов и внутри них.
«Тем не менее, мы далеко не все знаем об этих важных областях иммунной системы», — объясняет доктор Йорг Хаммель (Jörg Hammel). «Среди прочего, еще не было известно, как в деталях выглядит система кровеносных сосудов, которая снабжает узлы кислородом и питательными веществами, а также играет важную роль в доставке иммунных клеток в лимфатические узлы».
Чтобы решить эту головоломку, ученые использовали специальный аналитический подход: микротомографию — принцип работы данной методики такой же, как и у обычного компьютерного томографа (КТ) в больнице, который делает трехмерные рентгеновские снимки внутренних органов. Однако, в отличие от КТ, ученые использовали в качестве источника излучения не обычную рентгеновскую трубку, а высокоинтенсивный и высокофокусированный луч из накопительного кольца PETRA III в DESY.
«Это дает нам лучшую контрастность, а также более высокое разрешение изображения», — объясняет Хаммел. «Таким образом, мы можем изучить образец гораздо более подробно, чем это возможно в больнице».
Кровеносные сосуды лимфатического узла
В своих экспериментах ученые сканировали лимфатические узлы здоровых мышей. Исследователи использовали специальный вариант микротомографии, называемый фазово-контрастным методом. Здесь рентгеновский луч проходит через двумерную сетку, прежде чем попасть на образец. Эта сетка генерирует определенный шаблон освещения, который затем систематически перемещается по образцу. Впоследствии то, как образец выглядит в деталях, может быть восстановлено с помощью компьютерного алгоритма.
«В отличие от обычных методов, нам не нужно контрастное вещество, это одно из преимуществ метода», — объясняет Хаммел. «Это позволило нам оставить лимфатические узлы почти в их естественном состоянии для обследования».
В результате получаются впечатляющие 3D-модели, основанные на рентгеновских изображениях узлов с высоким разрешением. Сеть кровеносных сосудов видна на них с точностью до двух микрометров.
Во время исследования ученые столкнулись с сюрпризом: до сих пор полагалось, что кровеносные сосуды входят в лимфатические узлы и выходят из них только в одной точке — подобно стене, в которой есть только одна электрическая розетка. Новые изображения показали, что сосуды заходят на гораздо большую площадь. «Стена» имеет несколько «розеток», распределенных по определенной площади, что, вероятно, опровергает предыдущие знания из учебника.
«Это, по-видимому, имеет смысл, поскольку лимфатические узлы, когда они активизируются во время инфекции, увеличиваются в несколько раз по сравнению с их первоначальным объемом», — добавляет Йорг Хаммель. «Благодаря тому, что сосуды входят в несколько мест, а не только в одно, сосудистая система лимфатических узлов может более эффективно и избирательно реагировать на отек при активации».
Планируются дальнейшие исследования
Данный метод обещает гораздо больше в будущем: например, можно было бы исследовать сосуды лимфатических узлов, которые были активированы инфекцией и увеличились в несколько раз по сравнению с их размерами.
«Лимфатические узлы распределены по всему организму», — комментирует Хаммел. «Мы могли бы посмотреть, как лимфатические узлы в разных частях тела реагируют на инфекцию».
Также было бы интересно проанализировать реакцию узлов на инфекцию SARS-CoV-2. Ведь известно, что вирусы поражают не только легкие, но и кровеносные сосуды. Кроме того, было бы также интересно определить, существуют ли какие-либо гендерные различия в лимфатических узлах — весьма актуальная область исследований.
Авторы другого исследования утверждают, что десятилетия загрязнения воздуха нарушают иммунную систему, показало исследование лимфатических узлов.