Medición de la oxigenación sanguínea cerebral basada en el oxígeno-dependiente de enfriamiento de fosforescencia
Summary
Se presenta un procedimiento experimental para la medición de la presión parcial de oxígeno (pO2) en la vasculatura cerebral basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia. Preparación de animales y los procedimientos de imagen se describe, tanto para el campo visual amplio CCD basado en imágenes de la pO2 de las ratas y 2-fotones de imágenes basado en la excitación de la pO2 de ratones.
Abstract
Seguimiento de las características espacio-temporales de la sangre cerebral y la oxigenación tisular es crucial para una mejor comprensión de la relación neuro-metabólico-vasculares. Desarrollo de nuevas modalidades de medición pO2 con un control simultáneo de pO2 en grandes campos de visión con mayor resolución espacial y / o temporal que permitirá una mayor penetración en el funcionamiento del cerebro normal y también tendrá un impacto significativo en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades neurovasculares como accidente cerebrovascular, la enfermedad de Alzheimer, y lesiones en la cabeza.
Modalidades de imágenes ópticas han demostrado un gran potencial para proporcionar alta resolución espacio-temporal y de imagen cuantitativa de pO2 basado en la absorción de la hemoglobina en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro óptico. Sin embargo, la medición multiespectral de la oxigenación sanguínea cerebral se basa en la migración de fotones a través del tejido cerebral de alta dispersión. Estimación de parámetros y modelado de tejidos ópticos, que pueden sufrir cambios dinámicos durante el experimento, que normalmente se requiere una estimación precisa de la oxigenación de la sangre. Por otro lado, la estimación de la presión parcial de oxígeno (pO2) basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia no debe verse afectado significativamente por los cambios en los parámetros ópticos de los tejidos y proporciona una medida absoluta de pO2. Sistemas experimentales que utilizan tintes sensibles al oxígeno se ha demostrado en estudios in vivo del tejido perfundido, así como para monitorear el contenido de oxígeno en cultivos de tejidos, demostrando que la fosforescencia de enfriamiento es una tecnología potente capaz de obtener imágenes precisas de oxígeno en el rango fisiológico pO2.
Aquí se demuestra con dos modalidades de imágenes diferentes de cómo realizar la medición de la pO2 en la vasculatura cortical sobre la base de imágenes de toda la vida fosforescencia. En la primera demostración se presenta amplio campo de visión de imágenes de la pO2 en la superficie cortical de una rata. Esta modalidad de imagen tiene la configuración experimental relativamente simple basado en una cámara CCD y un láser pulsado verde. Un ejemplo de control de la propagación de la depresión cortical sobre la base de toda la vida fosforescencia de tinte R3 Oxyphor fue presentado. En segunda manifestación se presenta una alta resolución de dos fotones pO2 imagen en la vasculatura cortical micro de un ratón. El dispositivo experimental incluye una hecha a la medida de 2 fotones con microscopio láser de femtosegundo, modulador electro-óptico, y el fotón-contando tubo foto multiplicador. Se presenta un ejemplo de imagen de la heterogeneidad pO2 en la microvasculatura corticales incluyendo capilares, utilizando un nuevo punto a punto-C343 colorante con una mejora de dos fotones sección transversal de excitación.
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Protocol
Discussion
Hemos demostrado dos aplicaciones de la medición de pO2 en la microvasculatura cortical basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia. Aunque el primer método basado en imágenes CCD ofrece amplio campo de vista del control pO2, la medición de la presión parcial de oxígeno en la microvasculatura cortical sobre la base de dos fotones microscopía capilar ofrece una resolución de imagen y permite en profundidad. Ambos métodos proporcionan alta velocidad y las mediciones de relación señal-ru…
Acknowledgements
Nos gustaría agradecer el apoyo de EE.UU. Institutos Nacionales de Salud subvenciones R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 y R01EB007279 y la American Heart Association conceder 0855772D.
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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