В этом протоколе островки поджелудочной железы реконструируются и анализируются с использованием вычислительных алгоритмов, реализованных в специальном мультиплатформенном приложении.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Вычислительная реконструкция островков поджелудочной железы как инструмент структурного и функционального анализа
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Структурные свойства островков поджелудочной железы являются ключевыми для функционального ответа инсулиновых, глюкагоновых и соматостатин-секретирующих клеток из-за их влияния на внутриизлечную связь с помощью электрической, паракринной и аутокринной сигнализации. В этом протоколе трехмерная архитектура островка поджелудочной железы сначала реконструируется из экспериментальных данных с использованием нового вычислительного алгоритма. Далее получают морфологические и связные свойства реконструированного островка, такие как количество и процентное содержание различных типов клеток, клеточный объем и межклеточные контакты. Затем теория сетей используется для описания свойств связности островка с помощью сетевых метрик, таких как средняя степень, коэффициент кластеризации, плотность, диаметр и эффективность. Наконец, все эти свойства функционально оцениваются с помощью вычислительного моделирования с использованием модели связанных осцилляторов. В целом, здесь мы описываем пошаговый рабочий процесс, реализованный в IsletLab, мультиплатформенном приложении, разработанном специально для изучения и моделирования островков поджелудочной железы, для применения новой вычислительной методологии для характеристики и анализа островков поджелудочной железы в качестве дополнения к экспериментальной работе.
Введение
Поджелудочная железа разделена на области, называемые головой, шеей, телом и хвостом, каждая из которых имеет различные структуры, функции и анатомическое положение 1,2. С функциональной точки зрения поджелудочную железу можно разделить на эндокринную и экзокринную системы, причем первая отвечает за секрецию гормонов, критически участвующих в регуляции глюкозного гомеостаза, в то время как последняя способствует перевариванию пищи посредством секреции ферментов в двенадцатиперстную кишку1. Островки поджелудочной железы составляют эндокринную ткань поджелудочной железы и отвечаю....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
ПРИМЕЧАНИЕ: Принципиальная схема протокола показана на рисунке 1. Пошаговое описание приведено следующим образом (см. Дополнительный файл 1 для получения подробной информации о панелях управления, используемых на каждом этапе протокола).
Рисунок 1: Блок-схема. Блок-схема, описывающая последовательный порядок протокола, реализованного в IsletLab.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Реконструкция островков поджелудочной железы с использованием методологии, предложенной Félix-Martínez et al.19, сильно зависит от параметров, заданных алгоритму оптимизации (определенному в настройках реконструкции). Пример этого наглядно показан на рисунке 3, где показаны реконструированные островки, полученные с использованием различных наборов параметров. Во-первых, на фиг.3А показана реконструкция, включающая 86,6% ячеек, включенных .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Приведенный выше протокол описывает практический подход к реконструкции и анализу архитектур островков поджелудочной железы с использованием новых вычислительных алгоритмов. Основная цель этой работы состоит в том, чтобы позволить сообществу исследователей островков получить количественные метрики для характеристики морфологических и связных свойств архитектур островков поджелудочной железы и оценить возможные функциональные последствия таких свойств с помощью вычислительного моделирования.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Г.Х. Феликс-Мартинес благодарит КОНАСИТ (Национальный совет по вопросам науки и техники, Мексика) и Департамент электротехники Автономного университета Метрополитана (Мексика) за поддержку, оказанную этому проекту. Мы благодарим д-ра Дан-Тай Хоанга, д-ра Манами Хару и д-ра Джунгё Джо за их выдающуюся работу и щедрость в обмене архитектурой островков, которые сделали эту работу возможной с исследовательским сообществом.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| NVIDIA с поддержкой CUDA | Требуется для функционального моделирования | ||
| IsletLab | https://github.com/gjfelix/IsletLab (Следуйте инструкциям по загрузке и установке приложения.) |
Ссылки
- Chen, L., Pan, X., Zhang, Y. H., Huang, T., Cai, Y. D. Analysis of Gene Expression Differences between Different Pancreatic Cells. ACS Omega. 4 (4), 6421-6435 (2019).
- Longnecker, D. S., Gorelick, F., Thompson, E. D., Histology, Anatomy, Histology, and Fine Structure of the Pancreas. The Pancreas. Beger, H. G., Warshaw, A. L., H....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
