دوبلر الليزر: أداة لقياس البنكرياس جزيرة فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

ينظم توزيع الدم في جزيرة ايميا البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموتيون ويحافظ وظيفة فسيولوجية الخلايا β جزيرة ليلى. ويصف هذا البروتوكول باستخدام جهاز دوبلر ليزر لتحديد الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو وتقييم المساهمات المقدمة من جزيرة ليلى البنكرياس دوران الأوعية الدقيقة لأمراض البنكرياس.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Liu, M., Zhang, X., Li, B., Wang, B., Wu, Q., Shang, F., Li, A., Li, H., Xiu, R. Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo. J. Vis. Exp. (133), e56028, doi:10.3791/56028 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

كحالة وظيفية لدوران الأوعية الدقيقة، فاسوموشن ميكروفاسكولار مهم لإيصال الأوكسجين والمواد المغذية، وإزالة ثاني أكسيد الكربون والفضلات. الانتقاص فاسوموشن ميكروفاسكولار قد يكون خطوة حاسمة في تطور الأمراض المتصلة بدوران الأوعية الدقيقة. وباﻹضافة إلى ذلك، جزيرة البنكرياس vascularized العالية تكييف لدعم وظيفة الغدد الصماء. وفي هذا الصدد، يبدو من الممكن أن نستنتج أن الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن قد يؤثر على وظيفة البنكرياس جزيرة ليلى. تحليل التغيرات المرضية للحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن قد تكون استراتيجية ممكنة لتحديد المساهمات يجعل ذلك البنكرياس جزيرة دوران الأوعية الدقيقة للأمراض ذات الصلة، مثل السكري، التهاب البنكرياس، إلخ. ولذلك، يصف هذا البروتوكول باستخدام جهاز تدفق دم دوبلر ليزر لتحديد الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموتيون، ووضع بارامترات (بما في ذلك نضح الدم متوسط والسعة والتردد والنسبية السرعة من جزيرة ليلى البنكرياس فاسوموشن microvascular) لتقييم الحالة الوظيفية microcirculatory. في طراز ماوس السكري الناجم عن بالستريبتوزوتوسين، لاحظنا حالة وظيفية البصر من جزيرة ليلى البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن. وفي الختام، قد تكشف عن هذا النهج لتقييم البنكرياس جزيرة فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو الآليات المتعلقة بأمراض البنكرياس جزيرة ليلى.

Introduction

كمعلمة للحالة الوظيفية لدوران الأوعية الدقيقة، فاسوموشن ميكروفاسكولار يأخذ المسؤولية عن تسليم وتبادل الأوكسجين والمواد الغذائية، والهرمونات، وأمر حاسم لإزالة منتجات الأيض، مثل ثاني أكسيد الكربون والنفايات الخلية 1-فاسوموشن ميكروفاسكولار وأيضا ينظم توزيع تدفق الدم ونضح الأنسجة، مما يؤثر على ضغط الدم microcirculatory المحلية والاستجابات للالتهاب، التي يمكن أن تحدث وذمة في العديد من الأمراض. ولذلك، فاسوموشن ميكروفاسكولار بالغة الأهمية للحفاظ على الوظيفة الفسيولوجية للأجهزة2،،من34والأنسجة والخلايا المكونة. الانتقاص فاسوموشن ميكروفاسكولار قد تكون إحدى الخطوات الرئيسية في تطوير الأمراض المتصلة بدوران الأوعية الدقيقة5.

ووضعت في البداية دوبلر الليزر للمراقبة والقياس الكمي في المجال البحوث دوران الأوعية الدقيقة6. وقد اعتبر هذا الأسلوب، جنبا إلى جنب مع غيرها من النهج التقني (مثلاً، ليزر البقع واللطخ7، transcutaneous الأكسجين، إلخ)، كالمعيار الذهبي لتقييم تدفق الدم في دوران الأوعية الدقيقة. المنطقي أن التروية الدموية لدوران الأوعية الدقيقة المحلية (أي، الشعيرات الدموية، الشرايين، الأوردة، إلخ) يمكن تحديد بواسطة أجهزة مزودة بالليزر دوبلر، يستند إلى مبدأ التحول دوبلر. تغيير الطول الموجي والتردد لحفز انبعاث الضوء عندما تواجه الجسيمات الخفيفة تتحرك خلايا الدم في ميكروفيسيلس، أو أنها لم تتغير. ولذلك، في دوران الأوعية الدقيقة، العدد وسرعة خلايا الدم هي من العوامل الرئيسية المتعلقة بحجم وتوزيع التردد على ضوء تحول دوبلر، بينما اتجاه تدفق الدم microvascular غير ذي صلة. باستخدام أساليب مختلفة، استخدمت مجموعة متنوعة من الأنسجة للدراسات ميكروسيركولاتوري، بما في ذلك ميسينتيريس والظهريه الدوائر skinfold من الفئران، الجرذان، قداد، وحتى البشر8. ومع ذلك، في البروتوكول الحالي، علينا أن نركز على الفنية وضع جزيرة ليلى البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار، التي يتم تقييمها باستخدام الليزر دوبلر ونظام معلمة تقييم محلية صنع.

تتكون أساسا من ميكروفيسيلس البنكرياس جزيرة ايميا البنكرياس دوران الأوعية الدقيقة ومعارض السمات المميزة. شبكة شعرية جزيرة البنكرياس تظهر بكثافة أعلى خمس مرات من شبكة الشعيرات الدموية بنظيره إفرازات9. توفير قناة لإيصال الجلوكوز إدخال ونشر الأنسولين، تسليم جزيرة خلايا بطانية الأوكسجين إلى الخلايا أيضي نشطة في جزيرة ليلى خلايا بيتا. وعلاوة على ذلك، تبرز الأدلة يوضح أيضا أن جزيرة ليلى ميكروفيسيلس تشارك في تنظيم التعبير الجيني الأنسولين وبقاء خلايا بيتا، بل أيضا في التأثير على وظيفة خلايا بيتا؛ تعزيز انتشار الخلايا β؛ وإنتاج عدد من فعال في الأوعية، المواد وعوامل نمو الأوعية10. ولذلك، وفي هذا الصدد، نستنتج أن الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن قد يؤثر على وظيفة خلايا بيتا جزيرة ليلى والحصول على المشاركة في الآلية المرضية لأمراض مثل التهاب البنكرياس الحاد/المزمن، ومرض السكري، وغيرها أمراض البنكرياس.

تحليل التغيرات المرضية للحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن قد تكون استراتيجية ممكنة لتحديد مساهمات البنكرياس جزيرة دوران الأوعية الدقيقة لهذه الأمراض المذكورة أعلاه. إجراء خطوة بخطوة مفصلة تصف النهج المتبع في تحديد جزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو تقدم هنا. ثم تظهر قياسات نموذجية في نتائج الممثل. أخيرا، الضوء على فوائد وتقييدات للأسلوب في المناقشة، جنبا إلى جنب مع المزيد من التطبيقات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد أعدم جميع التجارب على الحيوانات امتثالا لجميع المبادئ التوجيهية ذات الصلة، واللوائح، والوكالات التنظيمية. وأجرى هذا البروتوكول يتم شرحها تحت التوجيه والموافقة عليها للمعهد من دوران الأوعية الدقيقة الحيوان الأخلاقيات اللجنة (إيمايك) في بكين الاتحاد الطبي كلية (غوث).

1-الحيوانات

  1. قبل البدء التجربة، تبقى ثلاث بالب/ج الفئران في قفص، مع درجة الحرارة التي تسيطر عليها (24 ± 1 درجة مئوية) والرطوبة (55 ± 5%)، تحت دائرة الضوء الظلام 12-ح. الفئران السماح بحرية الوصول إلى المياه والأغذية العادية.
  2. تقسيم الفئران عشوائياً إلى مجموعة عناصر تحكم غير السكري ومجموعة السكري. دقة تزن كل الماوس الفردية وحساب حجم الحقن باستخدام كتلة الجسم لكل الماوس.
  3. الفئران ح 4 قبل حقن بالستريبتوزوتوسين (STZ) بسرعة، وتوفير المياه العادية كالمعتاد يوم التجريبية 1.
  4. إعداد المخزن المؤقت سترات الصوديوم 0.1 M في pH 4.3. وضع 1 مل الحل في أنبوب ميكروسينتريفوجي 1.5 مل ولف الأنبوب ميكروسينتريفوجي في رقائق الألومنيوم لتجنب التعرض للضوء.
  5. حل STZ في سترات الصوديوم العازلة (pH 4.3) بتركيز 5 ملغ/مل قبل استخدام عامل نهائي.
  6. إعطاء الفئران للحقن داخل مجموعة السكري من STZ بجرعة من 40 مغ/كغ باستخدام حقنه 1 مل وابرة 25-ز. حقن الفئران لعنصر التحكم غير السكري بنفس الحجم من سترات الصوديوم العازلة (pH 4.3).
  7. إعادة وضع الفئران في أقفاص وتزويدهم بالمواد الغذائية العادية والمياه السكروز 10%.
  8. كرر الخطوات من 1.3-1.7 في أيام التجريبية 2 إلى 5 (أي، على بعد 4 أيام متتالية).
  9. استبدال الماء السكروز 10% مع الماء العادية بعد حقن STZ الماضي.
  10. سريع الفئران ح 6، بل تعطي لهم حرية الوصول إلى المياه، وقياس مستويات جلوكوز الدم بعد تسعة أيام (14 يوم التجريبية). جمع عينة دم من الوريد الذيل للتأكد من ارتفاع السكر في الدم باستخدام نظام مراقبة جلوكوز دم.
    ملاحظة: تعتبر السكري الفئران مع مستويات جلوكوز الدم > 200 ملغ/ديسيلتر.

2-إعداد الصك

  1. تنظيف السطوح البصرية من طرف المسبار وموصل التحقيق جهاز دوبلر الليزر باستخدام قطعة قماش ناعمة، غير الكاشطة لإزالة أي الغبار أو الجسيمات. توصيل الكبل في منفذ الصك (الشكل 1A).
  2. تجميع حامل المعايرة بالسماح التدفق قياسي لتكون في حالة توازن حراري مع محيطة التجريبية (درجة حرارة الغرفة، عادة لمدة 30 دقيقة). اهتز التدفق القياسية برفق ل 10 s واسمحوا الراحة لمدة 2 دقيقة.
  3. ضع حاوية قياسية التمويه في منتصف قاعدة المعايرة. ضبط المشبك إلى أقصى ارتفاع وتأمين التحقيق في المشبك مثل يشير نزولا إلى الحاوية. تأكد من أن يتم وضع معيار الجريان بشكل صحيح تحت التحقيق.
  4. تتحرك ببطء التحقيق إلى أسفل حتى التلميح هو مغمورة بشكل صحيح في مستوى التمويه. حدد واضغط "معايرة" على جهاز دوبلر الليزر واختر قناة العمل التي تتصل التحقيق. قم بتشغيل برنامج المعايرة حتى إشعار "معايرة ناجحة" يتم عرض على شاشة جهاز دوبلر الليزر.
  5. تأمين التحقيق باستخدام مسبار أصحاب. تأمين التحقيق معه لتجنب الحركة يدوياً.
  6. الحفاظ على الغرفة التجريبية في درجة حرارة ثابتة (24 ± 1 درجة مئوية) والرطوبة (~ 50-60 في المائة).
  7. إيقاف تشغيل أي ضوء خارجي (مثل مصابيح الفلورسنت وبقعة) قبل القيام بالتجربة لتجنب التغيرات المستحثة بالضوء الخارجية.

3-إعداد الحيوانات

  1. اﻷوتوكﻻف العمليات الجراحية من الصكوك، والسماح لها لتبرد لدرجة حرارة الغرفة قبل الاستعمال.
  2. إعطاء الفئران 10 دقيقة للتأقلم على البيئة التجريبية قبل الكشف عن جزيرة البنكرياس فاسوموشن microvascular بالليزر دوبلر.
  3. ملء حقنه 1 مل مع 1 مل صوديوم بينتوباربيتال 3%. حقن الحل الصوديوم بينتوباربيتال (القائمة 75 مغ/كغ) لتخدير الفئران.
  4. تغطية عيون الماوس مع الشاش الطبي ترطب مسبقاً لمنع جفاف.
  5. ضمان أن الماوس يفقد وعيه تماما، ولم يعد يستجيب للذيل أو هيندفوت يؤلم بالملقط. رصد التخدير طوال الحدث مخدر والمنطوق داخل كل 15 دقيقة الحفاظ على التخدير باستكمال بنسبة 10% حجم الحقن الأولى بينتوباربيتال الحل عند الضرورة.
  6. ضع وسادة تدفئة بطبقة شبه عازلة أدناه الحيوان ومكان الحيوان في موقف ضعيف وأنه نقل إلى محطة العمل من جهاز دوبلر الليزر. إصلاح الماوس لمنهاج العمل مع الشريط الجراحي.
  7. يتم استخدام مسحه الجلد البطني للماوس مع تدين، ومن ثم الإيثانول 75% لمسحه منطقة البطن نظيفة.
  8. حقن 2% lidocaine/0.5% bupivacaine (50/50) المخلوط تحت الجلد.  قطع سم ~ 3-حفرة قطرها في المركز من الأسفنج الشاش. وتغطي منطقة البطن مع الأسفنج الشاش.
  9. رفع جلد البطن بالملقط وجعل شق عمودي أولية على طول خط الوسط من استخدام مقص مشرط أو الجلد البطن.
  10. فهم العضلات الأساسية مع الملقط وجدا لدخول تجويف البطن. لا تجرح أي الأجهزة. أمثال في الجلد والعضلات الأساسية على الصدر للكشف عن تجويف البطن. بلطف تعرض الجسم البنكرياس والطحال باستخدام زوج من ملقط الآنف بلانت.

4-البيانات اقتناء للتحليل

  1. تشغيل برنامج جهاز دوبلر الليزر بالنقر على "ملف" ← "جديد" لإنشاء ملف جديد في قياس. لتكوين أجهزة متصلة، ضمن علامة التبويب "عام"، إعداد مدة الرصد "تشغيل حرة". استخدام إعدادات المصنع الافتراضية لعلامة التبويب "رصد LDF" انقر فوق "التالي".
  2. قم بإعداد عرض الرسم البياني في "عرض مربع الحوار إعداد." تحديد القنوات "سرعة الجريان، الزيركونيم،" بالتحقق من المربعات الخاصة بكل منها. تحديد المعلمات التالية: "البيانات المصدر للقناة" وأضاف التسمية، والوحدات والألوان. انقر فوق "التالي".
  3. أدخل معلومات المستخدم حول هذا الموضوع والقياس (أي اسم ورقم الموضوع، المشغل، ورصد الوقت، تعليقات، إلخ) في "ملف معلومات مربع الحوار" وانقر فوق "التالي" لإنهاء تكوين القياس.
    ملاحظة: يتم تلقائياً إنشاء نافذة قياس بالبرنامج (الشكل 1B).
  4. تقدم الكهربائي يدوياً إلى البنكرياس. تأكد من أن المسافة بين الأنسجة المسبار والبنكرياس يقع داخل 1 مم. ويعطي على مسافة غير مناسبة قراءة تدفق دم اصطناعياً زيادة أو نقصان.
  5. انقر فوق رمز شريط الأدوات "بدء" لبدء تشغيل تسجيل البيانات وحدات (PU) التروية الدموية ميكروفاسكولار. جمع البيانات بو باستمرار لمدة 1 دقيقة كل تشغيل. انقر فوق "إيقاف" لإيقاف القياس. حدد "ملف" ← "حفظ باسم" إلى اسم وحفظ الملف القياس انتهى.
  6. يدوياً إعادة تحديد موضع التحقيق بعد كل تشغيل لتجنب الآثار المضافة واستنفاد مترجمة من الهوس، وقدرة الاسترخاء. كرر الخطوات من 4.1-4.4 حصاد البيانات بو microvascular متعددة النقاط (أي ثلاث نقاط الذي تم اختياره عشوائياً من أنسجة البنكرياس) لكل الماوس. قياس بيانات بو صفيحة غير العاكسة كعنصر تحكم خط أساس.
  7. إغلاق طبقة العضلات البطن وطبقة الجلد مع خياطة. ضع الحيوانات في أقفاص نظيفة بعد التجارب.
  8. تبقى الحارة الحيوان بوضع القفص الانتعاش في النصف من لوحة التدفئة.
    ملاحظة: الاهتمام بالدفء والنظافة والسوائل وتناول الطعام والإصابة. تول الفئران مع 2 مغ/كغ والايبوبروفين ح 48 كإدارة الألم بعد العمل الجراحي.  تنفيذ القتل الرحيم بالحقن 150 مغ/كغ الصوديوم بينتوباربيتال القائمة عند ملاحظة الفئران لتكون في حالة من الألم الشديد أو المعاناة التي لا يمكن التخفيف من حدة.

5-حساب معلمات فاسوموشن ميكروفاسكولار

  1. استخدام الأمر "تصدير" للبرمجيات دوبلر الليزر للتصدير في الوقت والبيانات الخام بو كملف *.xlsx وفتح الملف في جدول بيانات.
  2. حساب وحدة نضح خط متوسط (بوب) (راجع الخطوة 4، 6).
  3. حساب نضح الدم متوسط (بو) لمدة 1 دقيقة للقياس على النحو التالي: متوسط التروية الدموية (بو) = بو-بوب (معادلة 1).
  4. حساب التردد (دورة/دقيقة) لكل 1 دقيقة للقياس.
    ملاحظة: يتم تعريف تواتر فاسوموشن ميكروفاسكولار كعدد القمم التي حدثت في موجه فاسوموشن ميكروفاسكولار في الدقيقة.
  5. حساب السعة (ΔPU) لكل 1 دقيقة للقياس.
    1. حساب السعة فاسوموشن ميكروفاسكولار كالفرق بين الحد الأقصى (بوكحد أقصى) والحد الأدنى (بودقيقة): السعة (ΔPU) = بوماكس -بودقيقة (المعادلة 2).
  6. حساب السرعة النسبية (PU) لكل 1 دقيقة للقياس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويبين الشكل 1Aصورة فوتوغرافية لليزر قياس فاسوموشن ميكروفاسكولار جهاز دوبلر مجهزة صمام ثنائي ليزر أشباه الموصلات. ويرد في الشكل 1Bالبرنامج واجهة المستخدم. باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه، تم الكشف عن المعلمات الفسيولوجية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن لعنصر التحكم غير السكري والسكري في الفئران. مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك ليزر دوبلر flowmetry، تنعكس ومتناثرة مطيافية الأشعة تحت الحمراء، والضوء، والتصوير تقنيات، قد استخدمت لدراسة فاسوموشن ميكروفاسكولار حيث تم تعريفه أولاً. ويلخص الجدول 1 جماعات البحوث والمقالات المنشورة باستخدام الليزر دوبلر التكنولوجيا لتحديد دور دوران الأوعية الدقيقة في مرض السكري والأمراض ذات الصلة.

وبصفة عامة، الشروط ميكروسيركولاتوري من جزيرة ليلى البنكرياس تمثلها الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار استخدام معلمات ميكروفاسكولار، بما في ذلك نضح الدم متوسط، السعة، والتردد، والنسبية السرعة (الشكل 2). الرسم التخطيطي فاسوموشن ميكروفاسكولار ممثل يتكون أساسا من مراحل الانكماش والاسترخاء الدوري (الشكل 2A). الظواهر الفسيولوجية التي تقدم نمطاً من نضح تدفق الدم في الشبكات ميكروفاسكولار. بو البيانات التي تم جمعها بالليزر جهاز دوبلر يعملن للرسومات التخطيطية للمخطط المبعثر وإظهار نمط التوزيع التروية الدموية ميكروفاسكولار. في البروتوكول الحالي، كانت أنماط التوزيع نضح الدم microvascular جزيرة البنكرياس في الفئران غير السكري والسكري مختلفة تماما (الشكل 2). مقياس أقل من التروية الدموية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن microvascular لوحظ في الفئران السكري مقارنة بعنصر التحكم غير السكري. إيقاع تقلصات والارخاء من جزيرة ليلى البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن كان فوضوي وغير النظامية في الفئران السكري الناجم عن STZ، بينما كان عناصر التحكم غير السكري ذبذبات إيقاعية (الشكل 2 و الشكل 2D). أننا استخلصنا المعطيات 5-s لنضح الدم microvascular جزيرة البنكرياس داخل الخطوط المتقطعة في الشكل 2 و الشكل 2D وأثبتت أن التقلبات الفوضوية لجزيرة ليلى البنكرياس microvascular الدم التروية في الفئران السكري فقدت القدرة على تنظيم الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار، التي ينبغي أن تحدث استجابة للدم الجلوكوز fluctuation (الشكل 2E).

وعلاوة على ذلك، تحتاج جزيرات البنكرياس الاستجابة لارتفاع السكر في الدم، sufficient والتروية الدموية بيورهيثميك flow لنقل الأنسولين. فاسوموتيون microvascular جزيرة البنكرياس المعلمات (بما في ذلك نضح الدم متوسط والسعة والتردد والسرعة النسبية) ثم حساب وتحليل كمي استناداً إلى التشكيلات الجانبية بو. كما هو موضح في الشكل 3، مقارنة مع الضوابط غير السكري، انخفض نضح الدم متوسط لدوران الأوعية الدقيقة جزيرة البنكرياس في الفئران السكري الناجم عن STZ (الشكل 3A). وفي الوقت نفسه، كانت هناك انخفاضات significant لاحظ في السعة (الشكل 3B) والتردد (الشكل 3) من جزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في الفئران السكري الناجم عن STZ. السرعة النسبية التروية الدموية جزيرة البنكرياس تناقص بصورة كبيرة في مجموعة السكري الناجم عن STZ مقارنة إلى عنصر التحكم غير السكري (3D الشكل). كما ذكر أعلاه، كان ضعف الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن في الفئران السكري. يمكننا التكهن بأن شذوذ الإيقاع، جنبا إلى جنب مع انخفاض التردد والسعة، والسرعة النسبية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار، قد تؤدي إلى deficiency نضح الدم ميكروفاسكولار، التي يمكن أن تلف خلايا بيتا في جزيرة ليلى والحد إفراز الأنسولين.

Figure 1
الشكل 1. جهاز يستخدم لتحديد جزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو. ألف صورة جهاز القياس المستخدمة لتحديد فاسوموشن ميكروفاسكولار جزيرة البنكرياس من الفئران. مأخذ المسبار والليزر زر التبديل في اللوحة اليسرى. عرض الكريستال السائل في الفريق الأوسط. أزرار القائمة (أي، الأعلى، أسفل، وأدخل الأزرار) والسلطة أدى في اللوحة اليسرى. لا يتم عرض الأجهزة الطرفية (أي، أجهزة الكمبيوتر والكابلات). ب لقطة شاشة توضح عناصر نموذجية وقنوات الرسم البياني لبرنامج جهاز دوبلر الليزر. "التمويه," "الزيركونيم," "دي سي"، ويتم عرض قراءات قياس "السرعة" في قنوات الرسم البياني. يمثل "التمويه" نضح الدم microvascular الأنسجة، "الزيركونيم" يمثل تركيز خلايا الدم ميكروفاسكولار الأنسجة، "دي سي" يمثل متوسط كثافة الضوء العاكس، ويمثل "سرعة" سرعة نسبية من تدفق الدم ميكروفاسكولار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2. الحالة الوظيفية لجزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في الفئران. تم تقييم التروية الدموية من جزيرة ليلى البنكرياس فاسوموشن microvascular بليزر جهاز دوبلر، وقد تم تحليل الحالة الوظيفية. ألف التخطيطي لمعلمات تتصل فاسوموشن ميكروفاسكولار. Ac يمثل السعة لانكماش فاسوموشن ميكروفاسكولار، Ar يمثل السعة لتخفيف فاسوموشن ميكروفاسكولار، Tc يمثل طول الوقت من انكماش فاسوموشن ميكروفاسكولار، و Tr يمثل طول الوقت من الاسترخاء فاسوموشن ميكروفاسكولار. ب نمط التوزيع لنضح الدم microvascular جزيرة البنكرياس في الفئران غير السكري والسكري. نقاط حمراء: الفئران غير السكري. الأزرق النقاط: الفئران السكري. يظهر خط أخضر متقطع ترسيم الحدود بين نمط نضح الدم microvascular غير السكري والسكري. جيم قيمت البنكرياس جزيرة فاسوموشن ميكروفاسكولار في مجموعة المراقبة على أساس التروية microvascular ديناميكية من flow الدم. د قيمت فاسوموشن ميكروفاسكولار جزيرة البنكرياس في الفئران السكري على أساس التروية microvascular ديناميكية من flow الدم. هاء الرسم التخطيطي للممثل (مجموعة 5-s) جزيرة البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار بين عنصر التحكم غير السكري والسكري في الفئران. الخط الأحمر: التحكم غير السكري. الخط الأزرق: الفئران السكري. بو: نضح الوحدات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3. Quantification المعلمات لجزيرة البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن. جزيرة البنكرياس معلمات فاسوموشن ميكروفاسكولار، بما في ذلك نضح الدم متوسط والسعة والتردد والسرعة النسبية تم تحليل ومقارنة بين عنصر التحكم غير السكري والسكري الفئران. Quantification أ لنضح الدم متوسط (بو/دقيقة) من جزيرة ليلى البنكرياس فاسوموشن ميكروفاسكولار في الفئران غير السكري والسكري. مطال ب (ΔPU)، و جيم- تواتر (دورة/دقيقة)، والسرعة النسبية (PU) دال من جزيرة ليلى البنكرياس ميكروفاسكولار فاسوموشن كانت أقل في الفئران السكري من الفئران التحكم غير السكري. وتم حساب السعة فاسوموشن ميكروفاسكولار كالفرق بين الحد الأقصى (بوكحد أقصى) والحد الأدنى (بودقيقة). تواتر فاسوموشن ميكروفاسكولار عرف أنه عدد القمم أو الوديان التي حدثت في موجه فاسوموشن ميكروفاسكولار في الدقيقة. وقدمت البيانات ك ± يعني SD (n = 6 في كل مجموعة). ف < 0.05، * *ف < 0.01. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الأمراض الكائن جهاز رقم المراجع:
وظيفة غشائي ح LDF، لسسي 11، 12، إلخ
DN H, R LDF 13، 14، 15، إلخ
الدكتور ح LDF 16، 17، 18، إلخ
الجلد/الجلدية دوران الأوعية الدقيقة ح LDF 11، 19، 20، إلخ
القلب دوران الأوعية الدقيقة R LDF 21
ضعف السمع M LDF 22
DN، اعتلال الأعصاب السكري. الدكتور, اعتلال الشبكية السكري. LDF، ليزر دوبلر flowmetry.
، ليزر البقع واللطخ تصوير التباين. البحث والتطوير، والفئران. (ح)، الإنسان، M، الماوس.

الجدول 1. دور دوران الأوعية الدقيقة في مرض السكري ومضاعفاته. واستخدمت المجموعات البحثية ليزر دوبلر لتحديد دور دوران الأوعية الدقيقة في مرض السكري ومضاعفاته على مدى عقود. يتم هنا سرد المقالات ذات الصلة في السنوات الأخيرة. هذه المقالات المنشورة تركز أساسا على خلل بطانية واعتلال الأعصاب السكري (DN) واعتلال الشبكية السكري (DR)، والجلد وضعف microvascular الجلدية والمضاعفات النادرة نسبيا مثل الخلل في القلب دوران الأوعية الدقيقة والاستماع ضعف. DN: اعتلال الأعصاب السكري. الدكتور: اعتلال الشبكية السكري. LDF: ليزر دوبلر flowmetry. : ليزر البقع واللطخ التباين التصوير. R: الفئران. H: البشرية. م: الماوس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وفي الحالات التي تنطوي على خلل microvascular (مثل داء السكري، التهاب البنكرياس الحاد، وأمراض ميكروفاسكولار الطرفية، إلخ)، بعض الأمراض تؤدي إلى تدفق الدم مخفضة. خلاف التغيرات في تدفق الدم، وهناك مؤشرات هامة، مثل فاسوموشن ميكروفاسكولار، التي تعكس الحالة الوظيفية لدوران الأوعية الدقيقة. ويعرف مؤشر معين، فاسوموشن ميكروفاسكولار، عموما بالتذبذب لهجة ميكروفاسكولار في أسرة ميكروفاسكولار. في البروتوكول الحالي، يسمح نضح دم microvascular نظام رصد للتصور المباشر والتحليل الكمي للحالة الوظيفية من فاسوموشن ميكروفاسكولار. نهجنا microcirculatory التقييم يمكن أن تطبقها بصورة انتقائية للأنسجة المستهدفة وأجهزة تحديد التغيرات الدينامية في التروية الدموية. وتنشر التقارير بمجموعات أخرى حول استخدام الليزر دوبلر لتحديد دور التروية الدموية ميكروفاسكولار في مرض السكري ومضاعفاته ملخصة في الجدول 1. في الدراسة الحالية، وإظهار نهجنا، جرى تقييم حالة وظيفية فاسوموشن microvascular جزيرة البنكرياس لمرضى السكري الفئران.

فاسوموشن microvascular المسلم كمعلمة للحالة الوظيفية لدوران الأوعية الدقيقة وهي قادرة على تنظيم التروية تدفق الدم عن طريق ضبط التوزيع في النسيج المحلي23. ودرست ميكروفاسكولاتوري في البنكرياس، التي يمكن تقسيمها إلى الجزر الصغيرة، أسيني، والقنوات، على مدى عقود. أساسا، هذا الفصل بين البنكرياس إلى أجزاء مختلفة لراحة فقط ميكروفاسكولاتوري في الواقع مترابطة ومتجانسة كما كيان العضوي24. ويدعم هذه الشبكة ميكروفاسكولاتوري تنظيم تدفق الدم البنكرياس جزيرة ليلى. ومن ثم، كنا معلمات الحالة الوظيفية، يحددها الليزر دوبلر، تمثل جزيرة البنكرياس ميكروفاسكولاتوري فاسوموشن. ومع ذلك، بسبب خصائص العمارة البنكرياس، فشلنا لا تزال جعل حكم بعد تطبيق الأسلوب الحالي للتأكد من ما إذا كان التروية الدموية مشتق من الجزء الغدد الصماء أو من الجزء إفرازات البنكرياس. جزيرة على حدة باستخدام العلامات الأصباغ، مثل ديثيزوني والأحمر محايدة، قد تصبح واحدة من السبل الممكنة لفهم هذه المسألة، على الأقل إلى حد ما.

هو جانبا هاما من خطوة قياس المسافة بين المجس وأنسجة البنكرياس. ويعطي على مسافة غير مناسبة شكل مصطنع زيادة تدفق دم القراءة. القوة البدنية التي تطبق على الأنسجة والجهاز بتلميح مسبار سوف يقلل تدفق الدم ميكروفاسكولار. ومن ثم، ينبغي أن تطبق ضغط الحد الأدنى عند أخذ القياسات. وثمة نقطة أخرى ملاحظة هي قوة الليزر. أشعة الليزر عالية الطاقة عموما بسهولة تجرح ميكروفيسيلس في جزيرة البنكرياس، حيث يلزم التحكم، ضمن قيود في تواتر شعاع الليزر. القياسات العامة والزمانية، ينصح بتردد 1 هرتز أو أقل. لتجنب المترجمة استنفاد القدرات فاسوموشن ميكروفاسكولار (بما في ذلك الهوس والاسترخاء) وتأثير المضافات، يقترح تحديد متعددة وإعادة الموقع بعد كل قياس في أي تجارب.

في الأسلوب الحالي، تستخدم البيانات بو لتمثيل تدفق الدم تدفق الدم ميكروفاسكولار. بسبب خصائص تدفق الدم ميكروفاسكولار في دوران الأوعية الدقيقة، ليس ممكناً لتحديد الوحدات تدفق المطلق (مثلاً، ز مل/دقيقة/100 من الأعضاء أو الأنسجة محددة). ولذلك، يستند نظام تقييم المعلمة المستخدمة هنا وحدات نضح تدفق الدم النسبي. تحليل المويجات، وتحويل فورييه السريع، وأخرى خوارزميات التحليل الطيفي هي الطرق الشائعة التي تجري إشارات دوبلر الليزر. في هذا البروتوكول، قمنا بإنشاء نهج يستخدم المعلمات الفسيولوجية (أي نضح الدم والسعة والتردد والسرعة النسبية) لإظهار الحالة الوظيفية من فاسوموتيون ميكروفاسكولار. وعلاوة على ذلك، يرتبط دقة القياس عمق الهدف وتصميم المسبار، وعموما حوالي 1 مم. وبالتالي، لا يجوز سمكا أو ضغط والأنسجة المناسبة لتطبيق ليزر دوبلر والأسلوب الحالي. بالإضافة إلى ذلك، نظراً لأن البيانات المستقاة من نضح تدفق الدم يمكن أن تتأثر بالظروف الأخرى التي تسبب تغييرات ملحوظة، بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة والضوء الخارجي والتعديلات في موقف الفئران، بعض القواعد يجب أن تطاع وخلال الإجراءات التجريبية. المختبر بحاجة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة والرطوبة والإضاءة الخارجية بحاجة إلى أن تكون محمية. من المستحسن لإصلاح الفئران لتجنب التغييرات في الموقف. ويعتقد أن هذه الاستراتيجيات يمكن التغلب على القيود المذكورة أعلاه، وسيتم زيادة دقة البيانات نضح تدفق الدم.

الاستفادة من هذا البروتوكول مقارنة مع الآخرين في الآداب أنها حساسة والتجاوب مع فاسوموشن ميكروفاسكولار المحلية من الأنسجة والأعضاء. وهذا سيسهل تطبيق أوسع نطاقا للأسلوب للتقييم أو التحقيق في دوران الأوعية الدقيقة، وبخاصة الحالة الوظيفية من فاسوموشن ميكروفاسكولار، في البحوث السريرية وخاطيء على حد سواء. التطبيقات التي تشمل ولكن لا تقتصر على: التصور الاسكيمية، وتقييم التروية الدموية، وتقييم الحالة الوظيفية من فاسوموشن ميكروفاسكولار. وفي الختام، يمكن استخدامها للتحقيق وتقييم الوضع الوظيفي للبنكرياس جزيرة فاسوموشن ميكروفاسكولار في الفئران في فيفو أسلوبنا وقد تكون قادرة على تلبية الحاجة السريرية لتقييم وظيفة دوران الأوعية الدقيقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل منح من صندوق اتحاد الشباب الكلية الطبية بكين وأموال البحوث الأساسية للجامعات المركزية (المنحة رقم 3332015200).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MoorVMS-LDF2 Moor Instruments GI80 PeriFlux 5000 (Perimed Inc.) can be used as an alternative apparatus to harvest data
MoorVMS-PC Software Moor Instruments GI80-1 Software of MoorVMS-LDF2
Calibration stand Moor Instruments GI-cal Calibration tool
Calibration base Moor Instruments GI-cal Calibration tool
Calibration flux standard Moor Instruments GI-cal Calibration tool
One Touch UltraEasy glucometer Johnson and Johnson #1955685 Confirm hyperglycemia
One Touch UltraEasy strips Johnson and Johnson #1297006 Confirm hyperglycemia
Streptozotocin Sigma-Aldrich S0130 Dissolve in sodium citrate buffer (pH 4.3)
Pentobarbital sodium Sigma-Aldrich P3761 Working concentration 3 %
Ethanol Sinopharm Inc. 200121 Working concentration 75 %
Sucrose Amresco 335 Working concentration 10 %
Medical gauze China Health Materials Co. S-7112 Surgical
Blunt-nose forceps Shang Hai Surgical Instruments Inc. N-551 Surgical
Surgical tapes 3M Company 3664CU Surgical
Gauze sponge Fu Kang Sen Medical Device CO. BB5447 Surgical
Scalpel Yu Lin Surgical Instruments Inc. 175C Surgical
Skin scissor Carent 255-17 Surgical
Suture Ning Bo Surgical Instruments Inc. 3325-77 Surgical
Syringe and 25-G needle MISAWA Inc. 3731-2011 Scale: 1 ml

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Aalkjaer, C., Nilsson, H. Vasomotion: cellular background for the oscillator and for the synchronization of smooth muscle cells. Br J Pharmacol. 144, (5), 605-616 (2005).
  2. Serne, E. H., de Jongh, R. T., Eringa, E. C., IJzerman, R. G., Stehouwer, C. D. Microvascular dysfunction: a potential pathophysiological role in the metabolic syndrome. Hypertension. 50, (1), 204-211 (2007).
  3. Carmines, P. K. Mechanisms of renal microvascular dysfunction in type 1 diabetes: potential contribution to end organ damage. Curr Vasc Pharmacol. 12, (6), 781-787 (2014).
  4. Holowatz, L. A. Human cutaneous microvascular ageing: potential insights into underlying physiological mechanisms of endothelial function and dysfunction. J Physiol. 586, (14), 3301 (2008).
  5. De Boer, M. P., et al. Microvascular dysfunction: a potential mechanism in the pathogenesis of obesity-associated insulin resistance and hypertension. Microcirculation. 19, (1), 5-18 (2012).
  6. Nilsson, G. E., Tenland, T., Oberg, P. A. Evaluation of a laser Doppler flowmeter for measurement of tissue blood flow. IEEE Trans Biomed Eng. 27, (10), 597-604 (1980).
  7. Chen, D., et al. Relationship between the blood perfusion values determined by laser speckle imaging and laser Doppler imaging in normal skin and port wine stains. Photodiagnosis Photodyn Ther. 13, (1), 1-9 (2016).
  8. Fuchs, D., Dupon, P. P., Schaap, L. A., Draijer, R. The association between diabetes and dermal microvascular dysfunction non-invasively assessed by laser Doppler with local thermal hyperemia: a systematic review with meta-analysis. Cardiovasc Diabetol. 16, (1), 11-22 (2017).
  9. Yaginuma, N., Takahashi, T., Saito, K., Kyoguku, M. The microvasculature of the human pancreas and its relation to Langerhans islets and lobules. Pathol Res Pract. 181, (1), 77-84 (1986).
  10. Brissova, M., et al. Islet microenvironment, modulated by vascular endothelial growth factor-A signaling, promotes beta cell regeneration. Cell Metab. 19, (3), 498-511 (2014).
  11. de Moraes, R., Van Bavel, D., Gomes Mde, B., Tibirica, E. Effects of non-supervised low intensity aerobic excise training on the microvascular endothelial function of patients with type 1 diabetes: a non-pharmacological interventional study. BMC Cardiovasc Disord. 16, (1), 23-31 (2016).
  12. Humeau-Heurtier, A., Guerreschi, E., Abraham, P., Mahe, G. Relevance of laser Doppler and laser speckle techniques for assessing vascular function: state of the art and future trends. IEEE Trans Biomed Eng. 60, (3), 659-666 (2013).
  13. Park, H. S., Yun, H. M., Jung, I. M., Lee, T. Role of Laser Doppler for the Evaluation of Pedal Microcirculatory Function in Diabetic Neuropathy Patients. Microcirculation. 23, (1), 44-52 (2016).
  14. Sun, P. C., et al. Microcirculatory vasomotor changes are associated with severity of peripheral neuropathy in patients with type 2 diabetes. Diab Vasc Dis Res. 10, (3), 270-276 (2013).
  15. Pan, Y., et al. Effects of PEMF on microcirculation and angiogenesis in a model of acute hindlimb ischemia in diabetic rats. Bioelectromagnetics. 34, (3), 180-188 (2013).
  16. Jumar, A., et al. Early Signs of End-Organ Damage in Retinal Arterioles in Patients with Type 2 Diabetes Compared to Hypertensive Patients. Microcirculation. 23, (6), 447-455 (2016).
  17. Nguyen, H. T., et al. Retinal blood flow is increased in type 1 diabetes mellitus patients with advanced stages of retinopathy. BMC Endocr Disord. 16, (1), 25-33 (2016).
  18. Forst, T., et al. Retinal Microcirculation in Type 1 Diabetic Patients With and Without Peripheral Sensory Neuropathy. J Diabetes Sci Technol. 8, (2), 356-361 (2014).
  19. Hu, H. F., Hsiu, H., Sung, C. J., Lee, C. H. Combining laser-Doppler flowmetry measurements with spectral analysis to study different microcirculatory effects in human prediabetic and diabetic subjects. Lasers Med Sci. 31, (1), 1-8 (2016).
  20. Klonizakis, M., Manning, G., Lingam, K., Donnelly, R., Yeung, J. M. Effect of diabetes on the cutaneous microcirculation of the feet in patients with intermittent claudication. Clin Hemorheol Microcirc. 61, (3), 439-444 (2015).
  21. Khazraei, H., Shafa, M., Mirkhani, H. Effect of ranolazine on cardiac microcirculation in normal and diabetic rats. Acta Physiol Hung. 101, (3), 301-308 (2014).
  22. Fujita, T., et al. Increased inner ear susceptibility to noise injury in mice with streptozotocin-induced diabetes. Diabetes. 61, (11), 2980-2986 (2012).
  23. Wiernsperger, N., Nivoit, P., De Aguiar, L. G., Bouskela, E. Microcirculation and the metabolic syndrome. Microcirculation. 14, (4-5), 403-438 (2007).
  24. Chawla, L. S., et al. Vascular content, tone, integrity, and haemodynamics for guiding fluid therapy: a conceptual approach. Br J Anaesth. 113, (5), 748-755 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics