Medição oxigenação cerebral de sangue baseado em oxigênio-dependente Quenching de fosforescência

Resumo

Nós apresentamos um procedimento experimental para medir a pressão parcial de oxigênio (pO2) na vasculatura cerebral com base em oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência. Preparação de animais e procedimentos de imagem foram delineadas para ambos grande campo de visão de imagem CCD-base de pO2 em ratos e dois fótons de imagens de excitação baseada em pO2 em camundongos.

Resumo

Monitoramento das características espaço-temporal do sangue cerebral e oxigenação dos tecidos é fundamental para uma melhor compreensão da relação neuro-vascular-metabólico. Desenvolvimento de novas modalidades pO2 medição com monitoramento simultâneo de pO2 em campos maiores de vista com maior resolução espacial e / ou temporal permitirá um maior conhecimento sobre o funcionamento do cérebro normal e também terá impacto significativo no diagnóstico e tratamento de doenças neurovasculares, tais como acidente vascular cerebral, doença de Alzheimer e traumatismo craniano.

Modalidades de imagem óptica têm demonstrado um grande potencial para fornecer resolução espaço-temporal de imagens de alta e quantitativa de pO2 baseados na absorção de hemoglobina no visível e infravermelho próximo do espectro óptico. Contudo, a medição multiespectrais de oxigenação do sangue cerebral depende de migração de fóton através do tecido dispersores cérebro. Estimativa de parâmetros e modelagem de tecidos ópticos, que podem sofrer mudanças dinâmicas durante o experimento, é normalmente necessária para a estimativa precisa de oxigenação do sangue. Por outro lado, a estimativa da pressão parcial de oxigênio (pO2), com base de oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência não deve ser significativamente afetado pelas mudanças nos parâmetros ópticos do tecido e fornece uma medida absoluta de pO2. Sistemas experimentais que utilizam oxigênio-sensível corantes têm sido demonstrados em estudos in vivo do tecido perfundido, bem como para monitorar o teor de oxigênio em culturas de tecidos, mostrando que quenching fosforescência é uma tecnologia potente capaz de imagem precisa de oxigênio na faixa de pO2 fisiológicas.

Aqui demonstramos com duas diferentes modalidades de imagem como realizar a medição de pO2 na vascularização cortical com base em imagens da vida de fosforescência. Na primeira demonstração apresentamos amplo campo de visão de imagem de pO2 na superfície cortical de um rato. Esta modalidade de imagem tem relativamente simples de configuração experimental baseado em uma câmera CCD e um laser pulsado verde. Um exemplo de monitoramento da depressão alastrante com base em tempo de vida de fosforescência Oxyphor corante R3 foi apresentada. Na segunda demonstração, apresentamos uma alta resolução de dois fótons pO2 imagem em micro vascularização cortical de um mouse. A configuração experimental inclui um costume construída microscópio dois fótons com laser de femtosegundos, eletro-óptica do modulador, e contagem de fótons-tubo multiplicador de fotos. Nós apresentamos um exemplo de imagem a heterogeneidade pO2 na microcirculação cortical incluindo capilares, usando um romance PtP-C343 tintura com maior 2-fótons seção transversal de excitação.

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Protocolo

1. Amplo campo de visão de imagem de pO2 na vascularização cortical de um rato

1. Ratos (250 g -350 g) são inicialmente anestesiados com isoflurano, e da artéria femoral e da veia cateterizada são para monitor de freqüência cardíaca, pressão arterial e gases sanguíneos, bem como para perfusão intravenosa. Temperatura corporal é mantida a 37 ± 0,1 ° C. Traqueostomia é realizada, e os ratos são ventilados com uma mistura de ar e oxigênio.
2. Amostras de sangue para medir os gases do sangue são realizadas a cada 30-45 min e ventilação e anestesia são ajustados para manter os gases no sangue dentro de faixa fisiológica normal.
3. A janela fechada do....

Discussão

Demonstramos duas aplicações da medição pO2 na microcirculação cortical com base em oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência. Enquanto o primeiro método baseado em imagens CCD fornece amplo campo de visão da pO2 monitoramento, medição da pressão parcial de oxigênio na microvasculatura cortical com base em dois fótons de microscopia oferece resolução capilar e permite imagens em profundidade. Ambos os métodos proporcionam alta velocidade e alta relação sinal-ruído das medições. Além disso, a medição do tempo de v.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Glicopirrolato	Reagente	American Regent Inc.	NDC 0517-4605-25	Utilizado para controlar secreções faríngeas, traqueais e brônquicas.
Lidocaína HCL	Reagente	Hospira Inc.	NDC 0409-4277-01	Utilizada como anestesia local durante cirurgias.
Isoflurano	Reagente	Baxter Internationl Inc.	NDC 10019-360-40	Utilizado como anestésico inalatório geral durante cirurgias e como anestesia geral em experimentos com camundongos.
Alfa-cloralose	Reagente	Sigma-Aldrich	C0128	Utilizado como anestesia geral em experimentos com ratos.
Dextrana de isotiocianato de fluoresceína–	Reagente	Sigma-Aldrich	FD2000S	Administrado para criar uma concentração de ~ 500 nM no sangue.