Cerebral Blutoxygenierung Messung auf Sauerstoff-abhängige Quenching der Phosphoreszenz Based
Summary
Wir präsentieren ein experimentelles Verfahren zur Messung der Sauerstoff-Partialdruck (pO2) in zerebralen Gefäßen auf Sauerstoff-abhängigen Löschung der Phosphoreszenz basiert. Tierische Vorbereitung und bildgebenden Verfahren wurden sowohl für großes Sichtfeld CCD-basierten Imaging von pO2 in Ratten und 2-Photonen-Anregung Bildgebung des pO2 bei Mäusen beschrieben.
Abstract
Die Überwachung der raum-zeitlichen Eigenschaften des zerebralen Blut-und Sauerstoffversorgung des Gewebes ist entscheidend für ein besseres Verständnis der neuro-metabolisch-vaskuläre Beziehung. Entwicklung neuer pO2 Messmodalitäten mit gleichzeitiger Überwachung von pO2 in größeren Sehfelder mit höherer räumlicher und / oder temporale Auflösung wird einen tieferen Einblick in die Funktionsweise des gesunden Gehirns zu aktivieren und haben auch erhebliche Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung von neurovaskulären Erkrankungen wie Schlaganfall, Alzheimer, und Kopfverletzungen.
Optische Bildgebungsverfahren haben ein großes Potenzial, um hohe räumlich-zeitliche Auflösung und quantitative Abbildung der pO2 auf Hämoglobin-Absorption im sichtbaren und nahen infraroten Bereich des optischen Spektrums Basis bieten gezeigt. Allerdings stützt sich multispektrale Messung der zerebralen Sauerstoffsättigung auf Photonen Wanderung durch die stark streuenden Hirngewebe. Schätzung und Modellierung von Gewebe optischen Parameter, die dynamischen Veränderungen während des Experiments unterziehen können, ist in der Regel für eine genaue Schätzung der Blutoxygenierung erforderlich. Auf der anderen Seite, sollte eine Schätzung der Sauerstoff-Partialdruck (pO2) auf Sauerstoff-abhängigen Löschung der Phosphoreszenz beruht, nicht signifikant von den Veränderungen in den optischen Parametern des Gewebes beeinflusst werden und stellt ein absolutes Mass der pO2. Experimentelle Systeme, die Sauerstoff-sensitiven Farbstoffen nutzen haben in in-vivo-Studien des perfundierten Geweben sowie für die Überwachung des Sauerstoffgehaltes in Gewebekulturen, die zeigen, dass Phosphoreszenz Abschrecken ist ein potenter Technologie, mit der genauen Sauerstoff Bildgebung in der physiologischen pO2 Bereich demonstriert.
Hier haben wir mit zwei verschiedenen bildgebenden Verfahren wie der Messung von pO2 in kortikalen Gefäßen auf Phosphoreszenz lifetime imaging Basis durchführen zu demonstrieren. In ersten Demonstration präsentieren wir großes Sehfeld Bildgebung von pO2 an der kortikalen Oberfläche einer Ratte. Dieses bildgebende Verfahren ist relativ einfach Versuchsaufbau auf einer CCD-Kamera und einer gepulsten grünen Laser basiert. Ein Beispiel für die Überwachung der kortikalen Spreading Depression auf Phosphoreszenz Lebensdauer Oxyphor R3 Farbstoff vorgestellt wurde. In der zweiten Demonstration präsentieren wir Ihnen eine hohe Auflösung Zwei-Photonen-Imaging-pO2 in kortikalen micro Gefäßsystem einer Maus. Der Versuchsaufbau enthält einen speziell angefertigten 2-Photonen-Mikroskop mit Femtosekunden-Laser, elektro-optischen Modulator, und Photon-Counting Photomultiplier. Wir präsentieren ein Beispiel für die Abbildung der pO2 Heterogenität in der kortikalen Mikrovaskulatur einschließlich Kapillaren, mit einem neuartigen PtP-C343 Farbstoff mit verbesserter 2-Photonen-Anregung Querschnitt.
Klicken Sie hier, um den zugehörigen Artikel anzuzeigen Synthese und Kalibrierung von Phosphorescent Nanoprobes für Oxygen Imaging in biologischen Systemen.
Protocol
Discussion
Wir haben gezeigt, zwei Anwendungen der pO2-Messung in kortikalen Mikrovaskulatur auf Sauerstoff-abhängigen Löschung der Phosphoreszenz basiert. Während die erste Methode auf CCD-Bildgebung bietet weites Sichtfeld Überwachung von pO2-, Mess-Partialdruck des Sauerstoffs in kortikalen Mikrovaskulatur auf 2-Photonen-Mikroskopie basieren bietet Kapillare Auflösung und ermöglicht die Abbildung in die Tiefe. Beide Methoden sorgen für hohe Geschwindigkeit und hohes Signal-Rausch-Messungen. Darüber hinaus ist die Phosph…
Acknowledgements
Wir möchten Unterstützung von US-amerikanischen National Institutes of Health gewährt R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 und R01EB007279 und American Heart Association gewähren 0855772D anzuerkennen.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Glycopyrrolate | Reagent | American Regent Inc. | NDC 0517-4605-25 | Used to control pharyngeal, tracheal, and bronchial secretions. |
| Lidocaine HCL | Reagent | Hospira Inc. | NDC 0409-4277-01 | Used as the local anesthesia during surgeries. |
| Isoflurane | Reagent | Baxter Healthcare Corp. | NDC 10019-360-40 | Used as a general inhalation anesthetic drug during surgeries and as a general anesthesia during experiments with mice. |
| Alpha Chloralose | Reagent | Sigma | C0128 | Used as a general anesthesia during experiments with rats. |
| Fluorescein isothio-cyanate–dextran | Reagent | Sigma | FD2000S | Administrated to create ~ 500 nM concentration in blood. |
References
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