Yöntem makalesi

Yapısal ve Fonksiyonel Analiz için Bir Araç Olarak Pankreatik Adacıkların Hesaplamalı Rekonstrüksiyonu

DOI:

10.3791/63351

⸱

9 Mart 2022

 ,  , 
1Department of Electrical Engineering, Universidad Autónoma Metropolitana

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolde, pankreas adacıkları yeniden yapılandırılır ve özel bir çok platformlu uygulamada uygulanan hesaplamalı algoritmalar kullanılarak analiz edilir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pankreatik adacıkların yapısal özellikleri, elektrik, parakrin ve otokrin sinyalizasyonu yoluyla adacık içi iletişimdeki etkileri nedeniyle insülin, glukagon ve somatostatin salgılayan hücrelerin fonksiyonel yanıtı için anahtardır. Bu protokolde, bir pankreas adacığının üç boyutlu mimarisi ilk olarak yeni bir hesaplama algoritması kullanılarak deneysel verilerden yeniden oluşturulmuştur. Daha sonra, yeniden yapılandırılmış adacığın morfolojik ve bağlantı özellikleri, örneğin farklı hücre tiplerinin sayısı ve yüzdeleri, hücresel hacim ve hücreden hücreye temaslar elde edilir. Daha sonra, adacığın bağlantı özelliklerini, ortalama derece, kümeleme katsayısı, yoğunluk, çap ve verimlilik gibi ağ kaynaklı ölçümlerle tanımlamak için ağ teorisi kullanılır. Son olarak, tüm bu özellikler, bir birleştirilmiş osilatör modeli kullanılarak hesaplamalı simülasyonlar yoluyla işlevsel olarak değerlendirilir. Genel olarak, burada, pankreas adacıklarının incelenmesi ve simülasyonu için özel olarak geliştirilmiş çok platformlu bir uygulama olan IsletLab'da uygulanan, pankreas adacıklarını deneysel çalışmanın tamamlayıcısı olarak karakterize etmek ve analiz etmek için yeni bir hesaplama metodolojisi uygulamak üzere adım adım bir iş akışını açıklıyoruz.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pankreas baş, boyun, vücut ve kuyruk olarak adlandırılan bölgelere ayrılır ve her biri farklı yapılara, fonksiyonlara ve anatomik pozisyona sahiptir 1,2. İşlevsel bir bakış açısına göre, pankreas endokrin ve ekzokrin sistemlere ayrılabilir, birincisi glikoz homeostazının düzenlenmesinde kritik rol oynayan hormonların salgılanmasından sorumludur, ikincisi ise enzimlerin duodenum1'e salgılanması yoluyla gıda sindirimine katkıda bulunur. Pankreas adacıkları pankreasın endokrin dokusunu oluşturur ve sırasıyla ɑ, β ve δ hücrelerinden salgılanan glukagon ve insülin ve somatostatin sa....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Protokolün şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Adım adım açıklama aşağıdaki gibidir (protokolün her adımında kullanılan kontrol panelleri hakkında ayrıntılar için Ek Dosya 1'e bakınız).

figure-protocol-1
Şekil 1: Akış diyagramı. IsletLab'de uygulanan protokolün sıralı sırasını açıklayan bir akış diyagramı. Bu şek....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Félix-Martínez ve ark.19 tarafından önerilen metodolojiyi kullanarak pankreas adacıklarının yeniden yapılandırılması, optimizasyon algoritmasına (rekonstrüksiyon ayarlarında tanımlanan) verilen parametrelere büyük ölçüde bağlıdır. Bunun bir örneği, farklı parametre kümeleri kullanılarak elde edilen yeniden yapılandırılmış adacıkların gösterildiği Şekil 3'te görsel olarak gösterilmiştir. İlk olarak, Şekil 3A'da, ilk verilerde yer alan hücr.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yukarıdaki protokol, yeni hesaplama algoritmaları kullanarak pankreas adacık mimarilerini yeniden yapılandırmak ve analiz etmek için pratik bir yaklaşımı özetlemektedir. Bu çalışmanın temel amacı, adacık araştırma topluluğunun, pankreas adacık mimarilerinin morfolojik ve bağlantı özelliklerini karakterize etmek için nicel metrikler elde etmesini sağlamak ve bu özelliklerin olası işlevsel etkilerini hesaplamalı simülasyonlar yoluyla değerlendirmektir.

Bu protokolde benimsenen algoritma.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

G.J. Félix-Martínez, CONACYT'e (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México) ve Universidad Autónoma Metropolitana (México City) Elektrik Mühendisliği Bölümü'ne bu projeye verdikleri destek için teşekkür eder. Dr. Danh-Tai Hoang, Dr. Manami Hara ve Dr. Junghyo Jo'ya, bu çalışmayı mümkün kılan adacık mimarilerini araştırma topluluğuyla paylaşmadaki olağanüstü çalışmaları ve cömertlikleri için teşekkür ederiz.

....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
İşlevsel simülasyonlar içinCUDA özellikli NVIDIA grafik kartı
gereklidir IsletLabhttps://github.com/gjfelix/IsletLab (Uygulamayı indirmek ve yüklemek için talimatları izleyin.)

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. 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....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Pancreatic IsletsIslet ReconstructionComputational SimulationNetwork TheoryCell To Cell ContactsMorphological AnalysisFunctional AnalysisCoupled OscillatorsIsletLab ApplicationStructural Properties

İlgili makaleler