לייזר דופלר: כלי למדידת הלבלב איון Microvascular Vasomotion In Vivo

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

הלבלב איון vasomotion microvascular מווסת את איון דם הפצה ושומר את תפקוד תאי β איון פיזיולוגיים. פרוטוקול זה מתאר באמצעות צג דופלר לייזר כדי לקבוע למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו וכדי להעריך את תרומתם של הלבלב איון microcirculation למחלות הקשורות הלבלב.

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

כמו מצב תפקודי של מנתחי מיקרו, microvascular vasomotion חשוב המסירה של חמצן וחומרים מזינים והסרה של פחמן דו-חמצני וחומרי פסולת. ירידת ערך של microvascular vasomotion עשוי להיות צעד מכריע בהתפתחות של מחלות הקשורות microcirculation. בנוסף, הלבלב איון vascularized מאוד הוא מותאם כדי לתמוך תפקוד המערכת האנדוקרינית. במובן זה, זה נראה אפשרי להסיק כי למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular עלול להשפיע על תפקוד הלבלב איון. ניתוח השינויים הפתולוגיים למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular יכול להיות אסטרטגיה אפשרית כדי לקבוע תרומות microcirculation הלבלב איון זה גורם למחלות הקשורות, כמו סוכרת, דלקת לבלב, וכו '. לכן, פרוטוקול זה מתאר באמצעות צג זרימת דם דופלר לייזר כדי לקבוע את מצב תפקודי של הלבלב איון vasomotion microvascular, ולהקים פרמטרים (כולל ממוצע הדם זלוף, משרעת, תדירות יחסית מהירות של הלבלב איון vasomotion microvascular) להערכת מצב תפקודי microcirculatory. במודל של עכברים סוכרתיים הנוצרות על-ידי streptozotocin ', הבחנו מצב תפקודי לקוי של הלבלב איון vasomotion microvascular. לסיכום, גישה זו להערכת הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו עלול לגלות מנגנונים הקשורים למחלות הלבלב איון.

Introduction

כפרמטר של מצב תפקודי microcirculation, microvascular vasomotion לוקח אחריות עבור משלוח ו- exchange של חמצן, חומרים מזינים, הורמונים, חיוני כדי הסרת מוצרים מטבולית, כגון פחמן דו-חמצני ופסולת תאים 1. microvascular vasomotion גם מסדיר הפצה זרימת הדם זלוף רקמות, ובכך להשפיע על לחץ דם microcirculatory המקומי ואת התגובות דלקת, אשר יכול לגרום לבצקת למחלות רבות. לכן, microvascular vasomotion חשוב מאוד לשמור על הפונקציה פיזיולוגיים של איברים2,3,4, רקמות ותאים רכיב. ירידת ערך של microvascular vasomotion עשוי להיות אחד הצעדים מפתח בהתפתחות של מחלות הקשורות microcirculation5.

לייזר דופלר פותחה בתחילה עבור כימות בשדה המחקר microcirculation6ופיקוח. טכניקה זו, יחד עם גישות טכניות אחרות (למשל, לייזר חודרני7, transcutaneous חמצן, וכו '.), יש נחשב תקן הזהב עבור הערכת זרימת הדם microcirculation. הרציונל לכך הדם זלוף של microcirculation המקומי (קרי, נימים, רבים, venules, וכו ') יכול להיקבע על ידי המנגנון מצויד עם לייזר דופלר, מבוססת על עיקרון דופלר. אורך הגל והתדירות של פליטה מאולצת אור להשתנות בעת תזוזה מפגש מרגש כדוריות הדם microvessels, או שהם נותרים ללא שינוי. לכן, ב microcirculation, את המספר ואת המהירות של כדוריות הדם הם הגורמים העיקריים הנוגעים הגודל ואת התפלגות השכיחויות של האור דופלר-העביר, בעוד הכיוון של זרימת הדם microvascular הוא לא רלוונטי. באמצעות שיטות שונות, מגוון רחב של רקמות שימשו ללימודים microcirculatory, כולל את mesenteries ואת הגבי צ'יימברס skinfold של עכברים, חולדות, אוגרים, ואפילו בני8. עם זאת, בפרוטוקול הנוכחי, אנו מתמקדים פונקציונליות המצב של הלבלב איון microvascular vasomotion, אשר מוערך באמצעות לייזר דופלר ומערכת פרמטר הערכה תוצרת בית.

הלבלב איון microcirculation מורכב בעיקר הלבלב איון microvessels ותערוכות תכונות ייחודיות. רשת הנימים הלבלב איון מראה צפיפות חמש-פעמים-גבוהה יותר מאשר לרשת הנימים של עמיתו אקסוקרינית שלה9. מתן כצינור להעברת קלט גלוקוז, אינסולין להפיץ, תאי אנדותל איון לספק חמצן לתאים פעילים סמויה איון תאי β. יתר על כן, המתעוררים ראיות גם מדגים כי איון microvessels מעורבים בוויסות ביטוי גנים אינסולין והישרדות β-תא אלא גם ב המשפיעים על תפקוד תאי β; מקדם התפשטות β-תא; והפקת מספר vasoactive, האנגיוגנזה חומרים ו פקטורי גדילה10. לכן, מבחינה זו, אנו מבינים כי למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular עלול להשפיע על תפקוד תאי β איון, להיות מעורבים בפתוגנזה של מחלות כגון דלקת לבלב חריפה/כרונית, סוכרת, ועוד מחלות הקשורות הלבלב.

ניתוח השינויים הפתולוגיים למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular יכול להיות אסטרטגיה אפשרית כדי לקבוע התרומות של microcirculation הלבלב איון כדי המחלות שהוזכרו לעיל. הליך שלב אחר שלב מפורט המתאר את הגישה לקבוע הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו מספקים כאן. מדידות טיפוסי מוצגים ואז נציג תוצאות. לבסוף, יתרונותיה וחסרונותיה של השיטה מודגשים דיון, יחד עם עוד יישומים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ניסויים בבעלי חיים כל בוצעו בהתאם כל ההנחיות הרלוונטיות, תקנות, וגופים רגולטוריים. בפרוטוקול הנוכחי להיות הפגינו בוצעה תחת הדרכה ואישור של המכון של מנתחי מיקרו חיה אתיקה הוועדה (IMAEC)-המכללה הרפואית האיגוד פקין (PUMC).

1. בעלי חיים

  1. לפני תחילת הניסוי, לשמור על שלושה עכברים BALB/c לכל כלוב, עם טמפרטורה מבוקרת (24 ± 1 ° C) ולחות (55 ± 5%), תחת מחזור בהירה-כהה 12-h. לאפשר העכברים גישה חופשית מקבלים מזון ומים.
  2. לחלק באופן אקראי העכברים קבוצת ביקורת שאינו חולה סוכרת וקבוצת סוכרתית. במדויק שוקל כל עכבר בודדות ולחשב האחסון הזרקת באמצעות את מסת הגוף של כל עכבר.
  3. מהר העכברים במשך 4 שעות לפני הזרקת streptozotocin (STZ) ומספקים מים רגילים כרגיל ביום ניסיוני 1.
  4. להכין מאגר סודיום ציטרט 0.1 M ב- pH 4.3. לשים 1 מ"ל של הפתרון לתוך צינור 1.5-mL microcentrifuge, לעטוף את הצינור microcentrifuge בנייר אלומיניום, כדי למנוע חשיפה קלה.
  5. להמיס את STZ במאגר סודיום ציטרט (pH 4.3) כדי ריכוז העבודה הסופית של 5 מ"ג/מ"ל לפני השימוש.
  6. תן העכברים של קבוצה סוכרתית בקרום הבטן זריקות של STZ במינון של 40 מ"ג/ק"ג באמצעות מזרק 1-mL ומחט 25-G. מזריקים העכברים של הפקד שאינו חולה סוכרת באותו אמצעי אחסון של סודיום ציטרט מאגר (pH 4.3).
  7. תחזיר את העכברים הכלובים, לספק להם מזון רגיל ו- 10% סוכרוז מים.
  8. חזור על שלבים 1.3-1.7 בימים ניסיוני 2-5 (קרי, בארבע ימים רצופים).
  9. להחליף את המים 10% סוכרוז במים רגילים לאחר הזריקה STZ האחרון.
  10. מהר העכברים במשך 6 שעות, אבל לתת להם גישה חופשית למים, למדוד את רמות הגלוקוז בדם תשעה ימים מאוחר יותר (ניסיוני יום 14). לאסוף דגימת דם וריד הזנב לאשר היפרגליקמיה באמצעות מערכת ניטור של גלוקוז בדם.
    הערה: עכברים עם רמות גלוקוז בדם > 200 מ"ג / ד"ל נחשבים סוכרתית.

2. הכנת המכשיר

  1. ניקוי משטחים אופטיים של קצה המקדח ולמחבר בדיקה של המנגנון דופלר לייזר עם מטלית רכה, שאינם שוחקים להסיר אבק או חלקיקים כלשהם. חבר את הכבל היציאה של המכשיר (איור 1 א').
  2. להרכיב הדוכן כיול בכך שהוא מאפשר השטף רגיל להיות בשיווי משקל תרמי עם הסביבה ניסיוני (טמפרטורת החדר, בדרך כלל למשך 30 דקות). לנער את השטף הרגיל בעדינות עבור 10 s ולתת לנוח למשך 2 דקות.
  3. הצב המכולה סטנדרטי השטף באמצע הבסיס בכיול. התאם את המלחציים עד לגובה המרבי ולאבטח את המכשיר המלחציים כזה הוא מצביע כלפי מטה אל המיכל. ודא שתקן השטף ימוקם בצורה נכונה מתחת החללית.
  4. לאט הניעו את החללית עד הקצה שקוע כראוי את רמת השטף. בחר, הקש "כיול" על לייזר מכשיר דופלר ובחרו את הערוץ עובד המכשיר מחובר אליו. הפעל את התוכנית כיול עד הודעה "בהצלחה כיול" מוצג על המסך של לייזר מכשיר דופלר.
  5. אבטח את המכשיר באמצעות בדיקה מחזיקי. באופן ידני לאבטח את המכשיר כדי למנוע תנועה.
  6. לשמור על ניסיוני החדר בטמפרטורה קבועה (24 ± 1 ° C), לחות (~ 50-60%).
  7. לבטל את כל האור חיצוניים (כגון מנורות פלורסנט, ספוט) לפני ביצוע הניסוי כדי למנוע שינוי הנוצרות על-ידי אור חיצוני.

3. הכנה של חיות

  1. אוטוקלב כירורגי כלים ולאפשר להם להתקרר לטמפרטורת החדר לפני השימוש.
  2. תן העכברים 10 דקות כדי להתרגל לסביבה ניסיוני לפני גילוי הלבלב איון vasomotion microvascular על ידי לייזר דופלר.
  3. ממלאים מזרק 1-mL 1 מ"ל של סודיום פנטוברביטל 3%. להזריק הפתרון סודיום פנטוברביטל (i.p. 75 מ"ג/ק"ג) כדי עזים ומתנגד העכברים.
  4. מכסים את העיניים של העכבר עם גזה רפואיות בטעימת מראש כדי למנוע יובש.
  5. ודא העכבר לגמרי מאבד את הכרתו, כבר לא מגיב הזנב או hindfoot צובט עם מלקחיים. לפקח על ההרדמה לאורך כל האירוע הרדמה אינטרה-פעיל בכל 15 דקות לשמור על ההרדמה להשלים עם 10% נפח הזרקה הראשונית של הפתרון פנטוברביטל בעת הצורך.
  6. מקם כרית החימום עם חצי בידוד שכבה מתחת החיה במקום החיה במצב פרקדן, להעביר אותו לתחנת העבודה של הלייזר מכשיר דופלר. לתקן את העכבר פלטפורמת עבודה עם הדבקה.
  7. ספוגית בעור בטן של העכבר עם betadine ולאחר מכן 75% אתנול משמשת כדי לנגב את האזור בטן נקי.
  8. להזריק 2% lidocaine/0.5% נמשך תערובת (חצי) subcutaneously.  חותכים ס מ ~ 3-קוטר חור במרכז ספוג גזה. לכסות את אזור הבטן עם ספוג גזה.
  9. הרם בעור בטן עם מלקחיים, אעשה חתך אנכי הראשונית לאורך הקו האמצעי של הבטן בעזרת מספריים אזמל או עור.
  10. לתפוס את השריר שמתחת עם מלקחיים, פצעים וחתכים כדי להזין את חלל הבטן. שלא פוגעים בכל האיברים. מקפלים את העור והשרירים כבסיס החזה כדי לחשוף את חלל הבטן. בעדינות לחשוף בגוף הלבלב והטחול באמצעות זוג מלקחיים חרטום בלאנט.

4. קירור והקפאה לניתוח

  1. להפעיל את התוכנה על מנגנוני דופלר לייזר על ידי לחיצה על "קובץ" ← "חדש" כדי ליצור קובץ חדש מדידה. כדי לקבוע את תצורת המסכים מחוברים, תחת הלשונית "כללי", הגדרת משך הזמן פיקוח להפעלה "ללא תשלום." השתמש בברירת המחדל עבור הכרטיסיה "LDF מוניטור" לחץ על "הבא".
  2. להגדיר את תצוגת גרף ב- "הצגת תיבת הדו-שיח הגדרת." בחר את הערוצים "שטף, ריכוז או משחק, מהירות" על-ידי בדיקת בתיבות המתאימות. בחר את הפרמטרים הבאים: "מקור נתונים עבור הערוץ" ו "תווית, יחידות וצבע." לחץ על "הבא".
  3. הזן פרטי המשתמש על הנושא ועל מדידה (קרי, שם הנושא מספר, מרכזיה, פיקוח על הזמן, הערות, וכו ') "קובץ מידע בתיבת הדו-שיח" ולחץ "הבא" כדי לסיים את תצורת מדידה.
    הערה: חלון מדידה נוצר באופן אוטומטי על-ידי התוכנה (איור 1B).
  4. באופן ידני עולה האלקטרודה הלבלב. ודא כי המרחק בין הרקמות החללית ואת הלבלב נמצא במרחק 1 מ מ. מרחק לא ראוי נותן קריאת זרימת דם מוגברת באופן מלאכותי או ירידה.
  5. לחץ על סמל סרגל הכלים "התחל" כדי להתחיל להקליט את הנתונים יחידות (פו) microvascular הדם זלוף. לאסוף הנתונים PU ברציפות עבור 1 דקות בכל הפעלה. לחץ על "עצור" כדי לעצור את המדידה. בחר "קובץ" ← "שמירה בשם" שם ולשמור את הקובץ מדידה המוגמר.
  6. ידנית מיקום המכשיר לאחר כל הפעלה כדי למנוע תופעות מוספים ותשישות המותאמות לשפות אחרות של כויץ ויכולת הרפיה. חזור על שלבים 4.1-4.4 לקצור multi-point (קרי, שלוש נקודות שנבחרו באקראי מתוך רקמת הלבלב) microvascular פו נתונים עבור כל עכבר. למדוד את הנתונים פו של צלחת נטול השתקפות כפקד בסיסית.
  7. סגור את השכבה שריר הבטן, לשכבת העור בתפר. הנח את החיות בכלובים נקי לאחר הניסויים.
  8. לחמם בעלי חיים על ידי הצבת בכלובי ההתאוששות חצי-על כרית החימום.
    הערה: שימו לב חמימות, היגיינה, נוזל, צריכת המזון של זיהום. לנהל עכברים עם 2 מ"ג/ק"ג של Carprofen במשך 48 שעות כמו ניהול כאב לאחר הניתוח.  לבצע המתת חסד על ידי הזרקת סודיום פנטוברביטל 150 מ"ג/ק"ג i.p. כאשר עכברים שנצפו להיות במצב של מצוקה זה לא יכול להיות הביאו להקלה או כאב חמור.

5. חישוב הפרמטרים של Microvascular Vasomotion

  1. השתמש בפקודה "ייצוא" לייזר תוכנה דופלר כדי לייצא את הנתונים הגולמיים PU והזמן כקובץ ה"בסיס ופתח את הקובץ בתוך גיליון אלקטרוני.
  2. לחשב יחידת זלוף בסיסית הממוצע (PUb) (ראה שלב 4.6).
  3. לחשב את ממוצע הדם זלוף (פו) עבור 1 דקות של מדידה כדלקמן: ממוצע הדם זלוף (PU) = פו - פוb (משוואה 1).
  4. לחשב את התדר (מחזורים/דקה) עבור כל 1 דקות המדידה.
    הערה: התדירות של microvascular vasomotion מוגדר כמספר הפסגות שהתרחשו בגל microvascular vasomotion לדקה.
  5. לחשב את משרעת (ΔPU) עבור כל 1 דקות המדידה.
    1. לחשב את משרעת של microvascular vasomotion כהפרש בין מקסימום (PUמקסימום) מינימום (PUmin): משרעת (ΔPU) = פומקסימום - PUmin (משוואה 2).
  6. לחשב את המהירות (פו) עבור כל 1 דקות המדידה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

תצלום של הלייזר מדידה microvascular vasomotion מכשיר דופלר מצויד דיודת לייזר חצי מנצח מוצג איור 1A. תוכנה ממשק המשתמש מוצג איור 1B. באמצעות השיטה הנ ל, הפרמטרים והמודינמיקה של הלבלב איון vasomotion microvascular אותרו גם שליטה שאינו חולה סוכרת וגם בעכברים סוכרתיים. מגוון רחב של טכניקות, כולל לייזר flowmetry דופלר, משתקפת מפוזרים ספקטרוסקופיה אור, אינפרא אדום ו הדמיה טכניקות, שימשו כדי ללמוד microvascular vasomotion מאז הוא הוגדר לראשונה. טבלה 1 מסכמת קבוצות מחקר ומאמרים שפורסמו שימוש לייזר בטכנולוגיה דופלר כדי לקבוע את התפקיד של מנתחי מיקרו סוכרת ומחלות הקשורות.

באופן כללי, התנאים microcirculatory של הלבלב איון מיוצגים על-ידי למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular באמצעות הפרמטרים microvascular, כולל דם ממוצע זלוף, משרעת, תדירות, קרוב משפחה מהירות (איור 2). תרשים סכמטי נציג vasomotion microvascular מורכב בעיקר שלבים להתכווצות והרפיה תקופתי (איור 2 א). התופעות והמודינמיקה מציגים דפוס של זרימת הדם זלוף רשתות microvascular. פו הנתונים שנאספו על ידי לייזר מכשיר דופלר הועסקו תרשים פיזור דיאגרמות וכדי להראות את דפוס הפצה של microvascular הדם זלוף. בפרוטוקול הנוכחי, דפוסי ההפצה של הלבלב איון microvascular הדם זלוף בעכברים שאינו חולה סוכרת, סוכרת היו שונים לגמרי (איור 2B). סולם נמוך יותר של הדם זלוף של הלבלב איון vasomotion microvascular נצפתה בעכברים סוכרתיים בהשוואה הפקד שאינו חולה סוכרת. הקצב של התכווצויות, relaxations של הלבלב איון vasomotion microvascular היה כאוטי, לא-סדירה STZ-induced בעכברים סוכרתיים, ואילו שאינו חולה סוכרת פקדים היו תנודות אומנותית (איור 2C ו איור דו-ממדי). אנחנו לחלץ את הנתונים 5-s של הלבלב איון microvascular הדם זלוף בתוך קווים מקווקווים באיור 2C , איור דו-ממדי והפגינו תנודות כאוטי של הלבלב איון microvascular הדם זלוף בעכברים סוכרתיים איבדתי את היכולת לווסת למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון microvascular vasomotion, אשר צריך להתרחש בתגובה דם fluctuation גלוקוז (2E איור).

יתר על כן, כדי להגיב היפרגליקמיה, לנגרהנס צריך sufficient זלוף flow דם biorhythmic להעביר את האינסולין. Vasomotion microvascular של הלבלב איון פרמטרים (כולל ממוצע הדם זלוף, משרעת, תדירות, תאוצה יחסית) היו אז החישוב וניתח באופן כמותי בהתבסס על פרופילי PU. כפי שמוצג באיור 3, בהשוואה עם פקדים שאינו חולה סוכרת, זלוף הדם הממוצע של microcirculation הלבלב איון היה ירד בחודש STZ-induced בעכברים סוכרתיים (איור 3 א). בינתיים, היו ירידות significant ציין את משרעת (איור 3B) ובתדירות (איור 3C) של הלבלב איון vasomotion microvascular בעכברים סוכרתיים STZ-induced. המהירות של הלבלב איון הדם זלוף ירד באופן משמעותי בקבוצה STZ-induced סוכרתיים בהשוואה הפקד שאינו חולה סוכרת (דמות תלת-ממד). כפי שהוזכר לעיל, למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular היה לקוי בעכברים סוכרתיים. אנו משערים כי הפרעות קצב, יחד עם ירידה בתדירות, משרעת, תאוצה יחסית של הלבלב איון vasomotion microvascular, עשויה לגרום לכך deficiency של microvascular הדם זלוף, אשר יכול לגרום נזק תאי β איון להפחית הפרשת האינסולין.

Figure 1
איור 1. המנגנון לקביעת הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו. א צילום של המנגנון מדידה כדי לקבוע את vasomotion microvascular של הלבלב איון של עכברים. בדיקה sockets ולחצן מתג לייזר הם בחלונית השמאלית. תצוגת גביש נוזלי הוא בחלונית האמצעית. לחצני תפריט (דהיינו, הלמעלה, למטה, והזן לחצנים) את הכוח דיודה פולטת אור נמצאים בלוח הימני. ההיקפי (כלומר, מחשבים וכבלים) אינן מוצגות. B. מסך הממחישות אלמנטים טיפוסיים וערוצי גרף של הלייזר תוכנת מכשיר דופלר. "שטף," "מושג", "DC," ו "ספיד" מדידה קריאות מוצגים הערוצים גרף. "שטף" מייצגת רקמת הדם microvascular זלוף "מושג" מייצג את ריכוז תאי הדם microvascular רקמות, "DC" מייצג את עוצמת כלומר האור רפלקטיביים, "ספיד" מייצגת את המהירות של זרימת הדם microvascular. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
באיור 2. המצב התפקודי של הלבלב איון vasomotion microvascular בעכברים. הדם זלוף של הלבלב איון vasomotion microvascular הוערכה על ידי לייזר מכשיר דופלר, ניתחנו את המצב התפקודי. תיאור סכמטי של פרמטרים הנוגעים microvascular vasomotion א . Ac מייצג את משרעת של התכווצות microvascular vasomotion, Ar מייצגת את משרעת של הרפיה microvascular vasomotion, Tc מייצג את משך הזמן של ציר microvascular vasomotion ו Tr מייצג את אורך הזמן של הרפיה microvascular vasomotion. B. דפוס התפוצה של הלבלב איון microvascular הדם זלוף בעכברים שאינו חולה סוכרת, סוכרת. נקודות אדומות: עכברים שאינו חולה סוכרת. כחול נקודות: בעכברים סוכרתיים. הקו הירוק מקווקו מראה להבחנה בין התבנית זלוף דם microvascular שאינו חולה סוכרת, סוכרת. ג vasomotion microvascular הלבלב איון בקבוצת הביקורת הוערך על בסיס זלוף microvascular דינמי של flow הדם. ד vasomotion microvascular הלבלב איון בעכברים סוכרתיים הוערך על בסיס זלוף microvascular דינמי של flow הדם. אי דיאגרמה של נציג (טווח 5-s) הלבלב איון vasomotion microvascular בין שליטה שאינו חולה סוכרת בעכברים סוכרתיים. הקו האדום: שליטה שאינו חולה סוכרת. קו כחול: בעכברים סוכרתיים. פו: יחידות זלוף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3. Quantification פרמטרים של הלבלב איון vasomotion microvascular. הלבלב איון microvascular vasomotion פרמטרים, כולל דם ממוצע זלוף, משרעת, תדירות תאוצה יחסית היו מנותח, בהשוואה בין שליטה שאינו חולה סוכרת בעכברים סוכרתיים. א Quantification של זלוף הדם הממוצע (PU/דקה) של הלבלב איון vasomotion microvascular בעכברים שאינו חולה סוכרת, סוכרת. משרעת ב' (ΔPU) ג (מחזורים/דקה), ו ד תאוצה יחסית (פו) של הלבלב איון vasomotion microvascular היו נמוכות בעכברים סוכרתיים יותר שליטה שאינו חולה סוכרת בעכברים. משרעת של microvascular vasomotion מחושב כהפרש בין מקסימום (PUמקסימום) מינימום (PUmin). התדירות של microvascular vasomotion מוגדר כמספר פסגות או עמקים שהתרחשו בגל microvascular vasomotion לדקה. הנתונים הוצגו גם זאת אומרת ± SD (n = 6 בכל קבוצה). P < 0.05, * *P < 0.01. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מחלות אובייקט המנגנון. השופט מס
הפונקציה אנדותל H LDF, LSCI 11, 12, וכו
DN H, R LDF 13, 14, 15, וכו
ד ר H LDF 16, 17, 18, וכו
מנתחי מיקרו העור/עורית H LDF 11, 19, 20, וכו
מנתחי מיקרו הלב R LDF 21
ליקוי שמיעה M LDF 22
DN, נוירופתיה סוכרתית. ד ר, רטינופתיה סוכרתית. LDF, לייזר flowmetry דופלר.
LSCI, לייזר רבב ניגודיות הדמיה. R, עכברוש. H, אנושית, מ', העכבר.

טבלה 1. התפקיד של מנתחי מיקרו ב סוכרת וסיבוכים שלה. קבוצות מחקר השתמשו לייזר דופלר כדי לקבוע את התפקיד של מנתחי מיקרו ב סוכרת וסיבוכים שלה במשך עשרות שנים. מאמרים בנושא בשנים האחרונות מפורטים כאן. אלה המאמרים מתמקדים בעיקר בתפקוד אנדותל נוירופתיה סוכרתית (DN), רטינופתיה סוכרתית (ד ר), העור, ליקוי microvascular עורית, סיבוכים נדירים יחסית כגון תפקוד הלב microcirculation ושמיעה לקות. DN: נוירופתיה סוכרתית. ד ר: רטינופתיה סוכרתית. LDF: לייזר flowmetry דופלר. LSCI: לייזר חודרני לעומת זאת הדמיה. R: עכברוש. ח': האדם. M: עכבר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במקרים המערבות microvascular לקוי (למשל, סוכרת, דלקת לבלב חריפה, מחלות microvascular היקפיים, וכו '.), כמה מחלות להוביל זרימת דם מופחתת. מלבד שינויים בזרימת הדם, ישנם אינדיקטורים חשובים, כגון microvascular vasomotion, במראה למעמד הפונקציונאלי של מנתחי מיקרו. מחוון ספציפי, microvascular vasomotion, מוגדר בדרך כלל תנודה של הצליל microvascular במיטות microvascular. בפרוטוקול הנוכחי, זלוף דם microvascular מערכת ניטור מאפשר פריט חזותי ישיר וניתוח כמותי של מעמד הפונקציונאלי של microvascular vasomotion. גישת הערכת microcirculatory שלנו ניתן ליישם באופן סלקטיבי יישוב הרקמות והאיברים על-ידי זיהוי שינויים דינמיים הדם זלוף. דוחות לאור קבוצות אחרות אודות שימוש בלייזר דופלר כדי לקבוע את התפקיד של microvascular הדם זלוף בחולי סוכרת, סיבוכים שלה היו מסוכמים בטבלה1. במחקר הנוכחי, כדי להדגים את הגישה שלנו, למעמד הפונקציונאלי של vasomotion microvascular הלבלב איון בעכברים סוכרתיים הוערך.

Microvascular vasomotion מזוהה כפרמטר של מצב תפקודי microcirculation, והוא מסוגל ויסות זרימת הדם זלוף על-ידי התאמת ההתפלגות רקמות מקומיות23. Microvasculature של הלבלב, אשר יכול להיות מחולק איונים, acini ותעלות, נחקרה במשך עשרות שנים. בעיקרון, ההפרדה הזאת של הלבלב לחלקים שונים נועד לנוחות בלבד משום microvasculature היא למעשה מחוברים, הומוגניות כמו ישות אורגנית24. רשת microvasculature זו תומכת ויסות זרימת דם הלבלב איון. לפיכך, השתמשנו פרמטרים של מצב תפקודי, נקבע על ידי לייזר דופלר, לייצג את הלבלב איון microvasculature vasomotion. עם זאת, בשל מאפייני האדריכלות הלבלב, אנחנו עדיין הצליחו להפוך פסק דין לאחר החלת שיטת הנוכחית כדי לברר אם הדם זלוף נגזר מן החלק האנדוקרינית או חלק אקסוקרינית של הלבלב. שימוש ספציפי איון תיוג צבע, כגון dithizone ואדום ניטרלי, עשויה להפוך לאחד הדרכים האפשריות כדי להבין את הבעיה, לפחות במידה מסוימת.

היבט חשוב של השלב מדידה הוא המרחק בין החללית לבין רקמת לבלב. מרחק לא ראוי נותן של זרימת דם מוגברת באופן מלאכותי קריאה. הכח הפיזי שהחיל רקמות, איברים טיפ בדיקה תפחית זרימת דם microvascular. לפיכך, לחץ מינימלי צריך להיות מוחל בעת לקיחת המידות. נקודה נוספת שיש לציין הוא הכוח של לייזרים. לייזרים ובעוצמת בדרך כלל בקלות לפצוע microvessels ב הלבלב איון, כך התדירות של קרן הלייזר צריך להיות נשלט, ללא מגבלות. מידות כלליות, זמני, תדירות של 1 הרץ או פחות מומלץ. כדי להימנע בתשישות המותאמות לשפות אחרות של יכולת microvascular vasomotion (כולל כויץ ו הרפיה), השפעת תוסף, נחישות רב-נקודתי והמיקום באתר לאחר כל אחת מהמידות הם הציעו בניסויים כלשהו.

בשיטה הנוכחית, הנתונים PU משמשים לייצוג שטף דם של זרימת דם microvascular. בשל מאפייני זרימת הדם microvascular microcirculation, זה לא ריאלי כדי לקבוע את היחידות זרימה מוחלטת (למשל, mL/min/100 גרם של איברים מסוימים או רקמות). לכן, המערכת פרמטר הערכת המשמש כאן מבוסס על היחידות זלוף זרימת דם יחסית. אדוה, התמרת פורייה הדיסקרטית ופתוח אלגוריתמים ניתוח ספקטרלי אחרים הן שיטות נפוצות כי התנהלות אותות דופלר לייזר. בפרוטוקול בהווה, הקמנו גישה המשתמשת והמודינמיקה פרמטרים (קרי, הדם זלוף משרעת, תדירות, תאוצה יחסית) כדי להציג את המצב פונקציונלי של microvascular vasomotion. יתר על כן, דיוק המדידה קשורה העומק של היעד, עיצוב המכשיר, אשר בדרך כלל בסביבות 1 מ מ. לפיכך, עבה או קומפקטית איברים ורקמות לא ייתכן המתאים עבור היישום של לייזר דופלר, השיטה הנוכחית. בנוסף, מכיוון שהנתונים נגזר זלוף זרימת הדם יכולה להיות מושפעת תנאים אחרים גורם שינויים בולטים, כולל טמפרטורה, לחות, אור חיצוני, שינויים במצב של העכברים, כמה כללים שכדאי יקוימו במהלך ההליכים ניסיוני. המעבדה צריכה לשמור על טמפרטורה קבועה ולחות, תאורה חיצוניים צריך להיות מוגן. מומלץ לתקן את העכברים כדי למנוע שינויים בעמדות. הוא האמין כי אסטרטגיות אלו ניתן להתגבר על המגבלות שהוזכרו לעיל, יגדיל את הדיוק של נתונים זלוף זרימת דם.

היתרון של פרוטוקול נוכח השוואת עם אחרים דיווחו על ונמוג הוא כי זה רגיש ומגיב כדי vasomotion microvascular המקומי של רקמות ואיברים. זה יקל היישום רחבה יותר של פעולת השירות ההערכה או חקירת microcirculation, במיוחד ביחס למעמד הפונקציונאלי של vasomotion microvascular, במחקר קליני והן laboratorial. היישומים כוללים אך אינם מוגבלים: איסכמיה ויזואליזציה, הדם זלוף, מדידה והערכה את מעמדה פונקציונלי של microvascular vasomotion. לסיכום, שיטת שלנו יכול לשמש כדי לחקור ולהעריך למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular עכברים ויוו , ייתכן שניתן יהיה לענות על הצורך קליניים להערכת הפונקציה microcirculation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים פקין האיגוד הרפואי המכללה נוער הקרן וקרנות מחקר בסיסי עבור האוניברסיטאות סנטרל (מענק מס 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