Im Netz­werk win­zi­ger Blut­ge­fä­ße: Vir­tu­el­le Erkun­dungs­rei­sen mit neu­er Soft­ware aus Bayreuth

Klein­ste Blut­ge­fä­ße des Men­schen mit hoher Prä­zi­si­on in tau­send­fa­cher Ver­grö­ße­rung dar­zu­stel­len – dies ist For­schern der Uni­ver­si­tä­ten Bay­reuth und Mar­burg gelun­gen. Mit Vir­tu­al-Rea­li­ty-Bril­len aus der Welt der Com­pu­ter­spie­le ist es jetzt mög­lich, vir­tu­el­le Erkun­dungs­rei­sen durch ein kom­ple­xes Geflecht win­zi­ger Blut­ge­fä­ße zu unter­neh­men. Auf die­se Wei­se haben die Wis­sen­schaft­ler neue Erkennt­nis­se zur Milz gewon­nen, die sie in der Zeit­schrift PLOS ONE vorstellen.

Die For­scher­grup­pen um Prof. Dr. Micha­el Gut­he und Dr. Oleg Loba­chev in Bay­reuth (Infor­ma­tik) und Prof. Dr. Bir­te Stei­ni­ger in Mar­burg (Ana­to­mie) haben 2017 ein Ver­fah­ren auf den Weg gebracht, mit dem sich hoch­auf­lö­sen­de 3D-Dar­stel­lun­gen klein­ster Blut­ge­fä­ße im Kno­chen­mark oder in der Milz her­stel­len las­sen. Dar­auf auf­bau­end, haben sie jetzt eine neue Soft­ware ent­wickelt, mit der die Bil­der von Gewe­be­schnit­ten in tau­send­fa­cher Ver­grö­ße­rung zu 3D-Model­len zusam­men­ge­setzt wer­den kön­nen. Vir­tu­al-Rea­li­ty-Bril­len, wie sie in zahl­rei­chen Com­pu­ter­spie­len zum Ein­satz kom­men, neh­men den Betrach­ter mit auf eine Rei­se durch Netz­wer­ke von Gefä­ßen, die oft­mals nur einen Durch­mes­ser von weni­gen Tau­send­stel Mil­li­me­tern haben. Auf die­se Wei­se las­sen sich die Blut­ge­fä­ße weit­aus genau­er unter­su­chen als bis­her. Zugleich kön­nen die Bil­der der Gewe­be­schnit­te in die dar­aus erzeug­ten ver­grö­ßer­ten Model­le ein­ge­blen­det wer­den. Dies ermög­licht direk­te Ver­glei­che, die der fort­lau­fen­den Qua­li­täts­kon­trol­le der Model­le dienen.

Die Bay­reu­ther Infor­ma­ti­ker beto­nen, dass die­se Vir­tu­al-Rea­li­ty-Tech­no­lo­gie vor allem für die medi­zi­ni­sche Grund­la­gen­for­schung auf­schluss­reich ist. Um eines Tages rou­ti­ne­mä­ßig in der Dia­gno­stik ein­ge­setzt wer­den zu kön­nen, bedarf es noch schnel­le­rer Rech­ner, weil dann in kur­zer Zeit sehr gro­ße Daten­men­gen ver­ar­bei­tet wer­den müssen.

Neue Erkennt­nis­se über die Blut­ge­fä­ße der Milz

Die For­scher­grup­pen in Bay­reuth und Mar­burg haben das neue Visua­li­sie­rungs­ver­fah­ren ein­ge­setzt, um die Struk­tur und den Ver­lauf win­zi­ger Gefä­ße – der soge­nann­ten Kapil­la­ren – inner­halb der Milz des Men­schen auf­zu­klä­ren. Grund­le­gend ist dabei die Glie­de­rung der Milz in zwei Berei­che, die wei­ße und die rote Pul­pa, die unter­schied­li­che Funk­tio­nen erfül­len. Die wei­ße Pul­pa ent­hält vor allem zwei ver­schie­de­ne Arten wei­ßer Blut­kör­per­chen, die B- und T‑Lymphozyten. Hier kom­men nur sehr weni­ge Kapil­la­ren vor. An der Ober­flä­che der wei­ßen Pul­pa – ins­be­son­de­re an der Ober­flä­che von B‑Lym­pho­zy­ten-Ansamm­lun­gen, die man als Fol­li­kel bezeich­net – liegt dage­gen ein dich­tes Netz­werk von Kapil­la­ren. Die­se wer­den über­wie­gend aus einem grö­ber struk­tu­rier­ten Kapil­lar­netz der umge­ben­den roten Pul­pa versorgt.

An der Ober­flä­che der Fol­li­kel und in der roten Pul­pa haben zahl­rei­che Kapil­la­ren offe­ne Enden. „Damit las­sen unse­re 3D-Model­le klar erken­nen, wie die Milz in den Blut­kreis­lauf des Men­schen ein­ge­bun­den ist. Aus den offe­nen Kapil­la­ren­den in der roten Milz­pul­pa fließt das Blut offen­sicht­lich ohne Gefä­ße wei­ter, bevor es wie­der in das Venen­sy­stem ein­tritt. Hier kommt es direkt mit Freß­zel­len (Makro­pha­gen) in Kon­takt, die das Blut von schäd­li­chen Frend­kör­pern und über­al­ter­ten roten Blut­kör­per­chen befrei­en“, erklärt Dr. Oleg Lobachev.

Ver­öf­fent­li­chung: Bir­te S. Stei­ni­ger, Chri­sti­ne Ulrich, Moritz Bert­hold, Micha­el Gut­he, Oleg Loba­chev, Capil­la­ry net­works and folli­cu­lar mar­gi­nal zones in human spleens. Three-dimen­sio­nal models based on immu­no­stai­ned seri­al sec­tions. PLOS ONE (2018) 13(2), DOI: 10.1371/journal.pone.0191019.

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