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Nach ausgedehnter Leberresektion ist der Prozess der Regeneration des Organs von entscheidender Bedeutung für den postoperativen Verlauf des Patienten. Hierbei erfordert der korrekte Aufbau der typischen Leberarchitektur aus zunächst sich bildenden Zellclustern eine adäquate mikrovaskuläre Versorgung. Die vorliegende Studie führt erstmals eine Analyse der hepatischen Architektur und Mikrozirkulation der regenerierenden Leber der Maus zu verschiedenen Zeitpunkten nach partieller Hepatektomie in vivo durch.

Weibliche C57BL/6J-Mäuse wurden unter Isoflurannarkose (1.5 Vol%) einer 68%-igen Hepatektomie unterzogen. Unter Ketamin/Xylazin-Anästhesie (90/25 mg/kg ip) wurde die Leber an den Tagen 3, 5 und 8 nach Hepatektomie (n=6 je Zeitpunkt) sowie nichtresezierte Leber (Kontrolle, n=6) mittels hochauflösender Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Zur Charakterisierung der Leberarchitektur diente die Erfassung der Gefäßdichte (cm/cm²), des sinusoidalen Gefäßdurchmessers, der Dichte von Hepatozyten und Ito-Zellen, des Abstandes zwischen benachbarten hepatozellulären Kernen sowie des Kerndurchmessers. Weiterhin wurden Parameter, wie Leukozyten-Endothelzell-Interaktion, hepatozelluläre Apoptose und sinusoidale Perfusion (Prozent perfundierter Sinusoide) erfasst. Das Produkt aus Gefäßdichte und Perfusion ergab den Perfusionsindex. Zusätzlich wurde die Phagozytose der Kupfferzellen mittels fluoreszenzmarkierter Latexpartikel quantitativ erfasst.

An den Tagen 3, 5 und 8 zeigte sich eine deutliche Erniedrigung der Gefäßdichte (cm/cm²: 497±17; 562±18; 615±11 vs. 642±9) bei gleichzeitiger Vergrößerung der sinusoidalen Durchmesser (µm: 10.1±0.2 vs 8.9±0.2). Gegenüber Kontrolllebern war zu allen Untersuchungszeitpunkten nach Resektion in vergleichbarem Ausmaß die Zahl der Hepatozyten und Ito-Zellen pro Gewebefläche erniedrigt (%: -36±4 bzw. -41±3). Damit einhergehend konnte in der regenerierenden Leber eine Vergrößerung des Durchmessers hepatozellulärer Kerne (+24±2%) und des Abstandes zwischen benachbarten Zellkernen (+41±4%) beobachtet werden. Obgleich einer nahezu vollständigen Perfusion aller vorhandenen Gefäße (99.4±0.2%) war aufgrund eingeschränkter Gefäßdichte der Perfusionsindex an Tag 3 und 5 nach Resektion auf 79 bzw. 89% der Kontrollwerte erniedrigt. Die Analyse der Leukozyten-Endothelzell-Interaktion ergab keinen Hinweis auf eine Entzündungsreaktion während der Regeneration nach Hepatektomie. Hingegen fand sich eine deutlich erniedrigte hepatozelluläre Apoptoserate zu allen untersuchten Zeitpunkten nach Resektion (Zellen/mm²: 3±1 vs. Kontrolle: 16±7). Die Phagozytoseaktivität der Kupfferzellen der regenerierenden Leber unterschied sich nicht wesentlich von der in Kontrolllebern.

Mit der vorliegenden Studie liegen erstmals detaillierte quantitative Ergebnisse zur Architektur und Mikrozirkulation der regenerierenden Leber in vivo vor. Diese erlauben ein tieferes Verständnis der komplexen vaskulären und zellulären Vorgänge während der Regeneration und sollten Basis für zukünftige Entwicklungen supportiver Therapiestrategien darstellen.