Image analysis of steatotic liver disease in preclinical mouse models - Defining the role of HSD17B12 in lipid homeostasis

Abstract

Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD), formerly known as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), and its progressive form, metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH), are liver manifestations of the metabolic syndrome. Their global prevalence is rising alongside obesity, highlighting the need for new therapeutic targets. In this work, a deep learning-based image analysis model was developed to quantify liver steatosis in histological whole-slide images of preclinical MASLD models. The algorithm accurately identifies parenchymal tissue while excluding background, fixation artifacts, and vessels, then detects and quantifies regions with microvesicular and macrovesicular steatosis. This approach was applied to study the role of HSD17B12 in the development of steatotic liver disease using mice with a hepatocyte-specific knockout of HSD17B12 (LiB12cKO). On a chow diet, these mice exhibited hepatic lipid accumulation with reduced whole-body fat, characterized predominantly by microvesicular steatosis, indicating impaired lipid droplet expansion. These changes were associated with hepatocellular hypertrophy and hepatic injury. A high-fat diet intervention was implemented, and subsequent morphological and functional alterations were evaluated using histological image analysis, transmission electron microscopy, and micro-ultrasound imaging. Notably, LiB12cKO mice were resistant to high-fat diet–induced obesity and hepatic steatosis, as demonstrated by image analysis and complementary biomarkers. Transcriptomic profiling further supported these findings, revealing significant changes in LiB12cKO males compared to wild-type controls. Taken together, these results suggest that inactivation of HSD17B12 alters liver morphology and lipid metabolism, but offers a potential approach to reduce diet-induced obesity.

<b>Rasvamaksasairauden kuva-analyysit prekliinisissä hiirimalleissa - HSD17B12 entsyymin rooli rasva-aineenvaihdunnassa</b>

Metabolinen rasvamaksatauti (metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease, MASLD) ja sen agressiivisempi tautimuoto, steatohepatiitti eli rasvamaksa-tulehdus (metabolic dysfunction associated steatohepatitis, MASH) ovat monimut-kaisia sairauksia, joihin liittyy aineenvaihduntahäiriöitä. Nämä sairaudet lisääntyvät jatkuvasti maailmanlaajuisesti ylipainon lisääntymisen myötä, mikä korostaa uusien hoitomuotojen kehittämisen tärkeyttä. Tässä väitöskirjatyössä kehitettiin syväoppi-miseen perustuva kuva-analyysimalli, joka havaitsee ja mittaa maksan rasvoittu-mista MASLD-hiirimallien histologisista kuvista. Algoritmi tunnistaa tarkasti maksakudoksen ja sulkee pois taustan, artefaktit ja verisuonet, minkä jälkeen se havaitsee ja mittaa mikrovesikulaarisen ja makrovesikulaarisen rasvoittumisen alueet. Kehitettyä menetelmää hyödynnettiin HSD17B12-entsyymin roolin tutkimi-seksi rasvamaksataudin kehittymisessä hiirimallilla, jossa HSD17B12:n toiminta on estetty maksasoluissa (LiB12cKO). Perusruokavaliolla (chow) LiB12cKO-hiirillä havaittiin merkittävää rasvan kertymistä maksaan sekä koko kehon rasvapitoisuuden vähenemistä. Histologisesti maksan rasvoittuminen oli pääasiassa mikrovesiku-laarista, mikä viittaa rasvapisaroiden laajenemisen häiriöön. Entsyymin toiminnan estäminen aiheutti myös maksasolujen hypertrofiaa ja maksavauriota. Rasvaisen ruokavalion aiheuttamia morfologisia ja toiminnallisia muutoksia arvioitiin histologisen kuvananalyysin, elektronimikroskopian ja mikroultraäänikuvantamisen avulla. Huomattavaa oli, että LiB12cKO-hiiret olivat vastustuskykyisiä rasvaisen ruokavalion aiheuttamalle liikalihavuudelle ja maksan rasvoittumiselle, mikä osoitettiin sekä kuva-analyysillä että täydentävillä biomarkkereilla. Nämä havainnot vahvistettiin LiB12cKO-uroksilla todetuilla geenien ilmentymismuutoksilla, mikä viittaa siihen, että HSD17B12:n toiminnan estäminen muuttaa maksan morfologiaa ja rasva-aineenvaihduntaa ja voi tarjota uuden lähestymistavan liikalihavuuden ehkäisyyn.