Mesure cérébrale oxygénation sanguine à base d'oxygène-dépendant trempe de phosphorescence
Summary
Nous présentons une procédure expérimentale pour mesurer la pression partielle d'oxygène (pO2) dans le système vasculaire cérébrale à base d'oxygène-dépendant trempe de phosphorescence. La préparation des animaux et des procédures d'imagerie ont été décrites pour les deux grand champ de vue CCD à base d'imagerie de pO2 chez le rat et l'imagerie 2-photons d'excitation basée sur pO2 chez la souris.
Abstract
Surveillance des caractéristiques spatio-temporelle des sanguin cérébral et l'oxygénation des tissus est cruciale pour une meilleure compréhension de la relation de neuro-métaboliques-vasculaires. Développement de nouvelles modalités de mesure avec la pO2 surveillance simultanée de pO2 dans les grands champs de vue avec une meilleure résolution spatiale et / ou temporelle permettra de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau normal et également avoir un impact significatif sur le diagnostic et le traitement des maladies neurovasculaires tels que accident vasculaire cérébral, maladie d'Alzheimer, et de blessures à la tête.
Modalités d'imagerie optique ont montré un grand potentiel pour fournir une haute résolution spatio-temporelle et l'imagerie quantitative de pO2 basé sur l'absorption d'hémoglobine dans la gamme visible et infrarouge proche du spectre optique. Cependant, la mesure de l'oxygénation du sang multispectrales cérébrale repose sur la migration des photons à travers le tissu cérébral hautement diffusant. Estimation et modélisation des paramètres optiques des tissus, qui peuvent subir des changements dynamiques au cours de l'expérience, est généralement requis pour l'estimation précise de l'oxygénation du sang. D'autre part, l'estimation de la pression partielle d'oxygène (pO2) à base d'oxygène-dépendant trempe de phosphorescence ne doit pas être significativement affectée par les changements dans les paramètres optiques du tissu et fournit une mesure absolue de la pO2. Systèmes expérimentaux qui utilisent l'oxygène des colorants sensibles ont été démontrées dans des études in vivo des tissus perfusés ainsi que de surveillance de la teneur en oxygène dans les cultures de tissus, montrant que la phosphorescence de trempe est une technologie puissante capable d'imagerie oxygène précis dans le physiologiques pO2 gamme.
Ici nous démontrons avec deux différentes modalités d'imagerie comment effectuer la mesure de la pO2 dans le système vasculaire corticale basée sur l'imagerie à vie de phosphorescence. Dans la première démonstration, nous présentons l'imagerie grand champ de vue de la pO2 à la surface corticale de rat. Cette modalité d'imagerie a relativement simple dispositif expérimental basé sur une caméra CCD et un laser pulsé vert. Un exemple de suivi de la dépression corticale propagation basé sur la durée de vie de phosphorescence d'un colorant R3 Oxyphor a été présenté. En deuxième démonstration, nous présentons une haute résolution à deux photons pO2 imagerie vasculaire micro corticale de souris. Le montage expérimental comprend une coutume construit deux photons microscope avec un laser femtoseconde, modulateur électro-optique, et de comptage de photons tube photomultiplicateur. Nous présentons un exemple de l'imagerie de l'hétérogénéité pO2 dans la microvascularisation corticale notamment capillaires, utilisant un nouveau PTP-C343 colorant avec améliorée 2-photons section transversale d'excitation.
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Protocol
Discussion
Nous avons démontré deux applications de la mesure de la pO2 dans la microvascularisation corticale à base d'oxygène-dépendant trempe de phosphorescence. Alors que la première méthode basée sur l'imagerie CCD fournit large champ de vue de la surveillance pO2, mesure de la pression partielle d'oxygène dans microvascularisation corticale repose sur deux microscopie biphotonique offre une résolution capillaire et permet l'imagerie en profondeur. Ces deux méthodes fournissent haute vitesse et haut…
Acknowledgements
Nous tenons à souligner l'appui de US National Institutes of Health R01NS057476 subventions, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 et R01EB007279 et l'American Heart Association octroi 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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