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29.11.2012

Lunge eines Säugetiers erstmals hochpräzise in 3D abgebildet

Ein internationales Forscherteam hat erstmals ein detailliertes 3D-Modell einer Mäuse-Lunge erstellt. Die Lunge von Mäusen ist in ihrer Struktur und Funktion der menschlichen Lunge sehr ähnlich. Das neue Computer-Modell soll helfen, Lungenkrankheiten besser zu verstehen.

Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Instituts für Anatomie der Universität Bern hat erstmals mittels hochauflösender Computertomografie (CT) die Lunge eines Säugetiers in 3D dargestellt – vor allem der kleinsten Lungenbereiche, wo die Verästelungen der Bronchien in den Lungenbläschen enden und derGasaustausch mit dem Blut stattfindet (sog. Acinus aus dem Lateinischen für Traube). An diesen Lungenbereichen waren die Forscher besonders interessiert: „Wir wissen zwar schon viel über diese mikroskopisch kleine Region, verstehen aber nicht, wie inhalierte Gase und Fremdstoffe in die Lungenperipherie gelangen, sich dort verteilen und mit den feinen Blutgefäßen interagieren“, erklärt Ewald Weibel, emeritierter Professor am Institut für Anatomie und Ko-Leiter des Projekts.

Das 3D-Modell eines Acinus hilft nun Forschenden zu verstehen, wie und wo Lungenkrankheiten entstehen, und welche Rolle diese „Lungentrauben“ etwa bei der Verteilung von medizinischen Inhaltsstoffen durch Inhalation spielen. Erste Untersuchungsergebnisse und das präzise Modell wurden nun in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS 2012, Band 109, Nr. 42, Seite 17105-17110) publiziert.

Seit Jahrzehnten schon forscht Ewald Weibel auf dem Gebiet der Lungenanatomie – auch nach seiner Emeritierung vor 18 Jahren. Seine Pionierarbeit hat das eben publizierte Modell erst ermöglicht: So dienten frühere Untersuchungen des Instituts für Anatomie an Acini von Mäuse-Lungen mittels Elektronenmikroskopie als Vergleichs-Basis für die jetzigen computertomographischen Messungen. Mit den neuen Methoden konnten die Forschenden jetzt Gruppen von Acini ausmessen, die Anzahl solcher „Lungentrauben“ für jede Mäuse-Lunge schätzen und sogar die darin enthaltenen Lungenbläschen zählen und deren Oberflächenausdehnung ermitteln.

Das Ergebnis ist nun eine bewegliche, lebensechte dreidimensionale Ansicht auf dem Bildschirm, die jedes Detail im Bereich des Acinus abbildet – die Anordnung der Lungenbläschen wie auch die Verteilung der Blutgefäße. Das Modell kann dank weiterer bildgebender Verfahren und Berechnungen zudem aufzeigen, wie die einzelnen Lungen-Teile untereinander funktionieren. Dies eröffnet den Forschenden neue Möglichkeiten, um die Lungenstruktur zu untersuchen. Als nächstes will das Forscher-Team mit Gruppen in den USA, Bern und Deutschland ähnliche Modelle für die menschliche Lunge erstellen.

Quelle: Universität Bern