Computergestütze Scoringsysteme zur Evaluation morphologischer Veränderungen neuraler Zellen

Einleitung Durch den Einsatz von computergestützen Scoringsystemen können große Datenmengen in relativ kurzer Zeit objektiv generiert werden. Dies konnte für die Erkennung und Klassifizierung morphologischer Veränderungen in Neurogliazellen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz an organotypischen hippocampelen Schnittkulturen (OHC) umgesetzt werden.

Material und Methoden Als Ausgang dienten organotypische hippocampale Gewebekulturen (OHC) von 5-7 Tage alten Wildtyp-, TNFR1-ko-, TNFR2-ko- und TNF-überexprimierenden Mäusen. Die Auswirkungen von erhöhten TNF-Leveln oder Fehlen der TNFR wurden in den Gehirnarealen CA1-3 und dem Gyrus dentatus an den Tag 3, 7 und 14 nach der Präparation untersucht. Die neuroglialen Zellen wurden mit Immunfluoreszenz markiert und mit künstlicher Intelligenz wurden die Veränderungen der neuronalen Fortsätze, Astrozyten und Mikroglia anhand des Flächenanteils analysiert. Auch der Flächenanteil der Mikroglia-Kerne an der Gesamtbildfläche, die Anzahl der Mikroglia-Projektionen und die Anzahl der Mikroglia wurden berechnet.

Befunde Die morphologischen Parameter der Mikroglia waren geeignet um ruhende und aktive Formen zu unterscheiden. Die Parameter der Mikroglia Zellkernfläche können 3 Aktivitätszustände unterscheiden. Das Analysesystem war in der Lage, Unterschiede in den Zielvariablen, wie die Zunahme der neuronalen Prozesse und Astrozytenfläche über einen Zeitraum von 14 Tagen in allen Mauslinien, zu beschreiben. Die physiologische Struktur der Neurogliazellen hatte sich innerhalb der Hippocampusregionen unterschieden, verhielt sich im Zeitverlauf jedoch identisch. Der Einfluss der erhöhten TNF-Werte führte zu einer Vergrößerung der Fläche der neuronalen Fortsätze, der Astrozyten und zur Aktivierung der Mikroglia. Außerdem konnte dem TNFR2 eine schützende Funktion für die neuroglialen Zellen zugesprochen werden.

Schlussfolgerungen Dieses neue Scoring-System eignet sich für morphologische Beschreibungen und die Verknüpfung der Morphologie mit dem zellulären Aktivitätsniveau und steht damit Anwendungen für Erkrankungen des ZNS, die mit Gliaaktivierungen einhergehen zur Verfügung.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
13. Juni 2025