लेजर डॉपलर: अग्नाशय में टाप Microvascular Vasomotion को मापने के लिए एक उपकरण Vivo में

Medicine

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Summary

अग्नाशय टाप microvascular vasomotion टाप रक्त वितरण को विनियमित करता है और यह टाप β कोशिकाओं के शारीरिक समारोह को बनाए रखता है । इस प्रोटोकॉल का वर्णन एक लेज़र डॉपलर मॉनिटर का उपयोग करने के लिए कार्यात्मक स्थिति का निर्धारण करने के लिए अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion vivo में और अग्नाशय से संबंधित रोगों के लिए अग्नाशय टाप microcirculation के योगदान का आकलन.

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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).

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Abstract

microcirculation के एक कार्यात्मक स्थिति के रूप में, microvascular vasomotion ऑक्सीजन और पोषक तत्वों और कार्बन डाइऑक्साइड और अपशिष्ट उत्पादों को हटाने के वितरण के लिए महत्वपूर्ण है । microvascular vasomotion की हानि microcirculation से संबंधित रोगों के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम हो सकता है । इसके अलावा, उच्च संवहनी अग्नाशय टाप अंत में स्रावी समारोह का समर्थन करने के लिए अनुकूलित है । इस संबंध में, यह अनुमान है कि अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति अग्नाशय टाप समारोह को प्रभावित कर सकता है संभव लगता है । अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति के रोग परिवर्तन का विश्लेषण योगदान निर्धारित करने के लिए एक व्यवहार्य रणनीति हो सकती है कि अग्नाशय टाप microcirculation मधुमेह हो सकता है जैसे संबंधित रोगों के लिए बनाता है, अग्नाशयशोथ, आदि इसलिए, इस प्रोटोकॉल अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति निर्धारित करने के लिए एक लेज़र डॉपलर रक्त प्रवाह की निगरानी का उपयोग करने का वर्णन करता है, और (औसत रक्त छिड़काव, आयाम, आवृत्ति, और रिश्तेदार सहित पैरामीटर स्थापित करने के लिए microcirculatory कार्यात्मक स्थिति के मूल्यांकन के लिए अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के वेग). एक streptozotocin-प्रेरित मधुमेह माउस मॉडल में, हम अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के एक बिगड़ा कार्यात्मक स्थिति मनाया. अंत में, अग्नाशय टाप microvascular vasomotion vivo में आकलन करने के लिए इस दृष्टिकोण अग्नाशय टाप रोगों से संबंधित तंत्र को उजागर कर सकते हैं.

Introduction

microcirculation के कार्यात्मक स्थिति का एक पैरामीटर के रूप में, microvascular vasomotion वितरण और ऑक्सीजन, पोषक तत्वों, और हार्मोन के आदान प्रदान के लिए जिंमेदारी लेता है और ऐसे कार्बन डाइऑक्साइड और सेल अपशिष्ट के रूप में चयापचय उत्पादों को हटाने के लिए महत्वपूर्ण है 1. Microvascular vasomotion भी रक्त प्रवाह वितरण और ऊतक छिड़काव को नियंत्रित करता है, जिससे स्थानीय microcirculatory रक्तचाप और सूजन के लिए प्रतिक्रियाओं को प्रभावित, जो कई रोगों में सूजन पैदा कर सकते हैं । इसलिए, microvascular vasomotion अंगों2,3,4, ऊतकों, और घटक कोशिकाओं के शारीरिक समारोह को बनाए रखने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है । microvascular vasomotion की हानि microcirculation से संबंधित रोगों के विकास में महत्वपूर्ण कदम में से एक हो सकता है5.

लेजर डॉपलर शुरू में अवलोकन और microcirculation अनुसंधान के क्षेत्र में ठहराव के लिए विकसित किया गया था6. इस तकनीक, अंय तकनीकी दृष्टिकोण के साथ एक साथ (जैसे, लेजर बिंदु7, transcutaneous ऑक्सीजन, आदि), microcirculation में रक्त के प्रवाह का आकलन करने के लिए स्वर्ण मानक के रूप में माना गया है । तर्क है कि स्थानीय microcirculation के रक्त छिड़काव (यानी, केशिकाओं, धमनियों, venules, आदि) लेजर डॉपलर से सुसज्जित उपकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, डॉपलर पारी सिद्धांत पर आधारित है. तरंग दैर्ध्य और उत्तेजित उत्सर्जन प्रकाश परिवर्तन की आवृत्ति जब प्रकाश कणों microvessels में चलती रक्त कोशिकाओं मुठभेड़, या वे अपरिवर्तित रहते हैं । इसलिए, microcirculation, संख्या और रक्त कोशिकाओं के वेग में डॉपलर-शिफ्ट किए गए प्रकाश की भयावहता और आवृत्ति वितरण से संबंधित प्रमुख कारक हैं, जबकि microvascular रक्त प्रवाह की दिशा अप्रासंगिक है । विभिंन तरीकों का प्रयोग, ऊतकों की एक किस्म microcirculatory अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया गया है, चूहों, चूहों, हंसटर के mesenteries और पृष्ठीय skinfold कक्षों सहित, और यहां तक कि8मनुष्यों । हालांकि, वर्तमान प्रोटोकॉल में, हम अग्नाशय टाप microvascular vasomotion, जो लेजर डॉपलर और एक घर का मूल्यांकन पैरामीटर प्रणाली का उपयोग कर मूल्यांकन किया जाता है की कार्यात्मक स्थिति पर ध्यान केंद्रित ।

अग्नाशय टाप microcirculation मुख्य रूप से अग्नाशय के टाप microvessels से बना है और विशिष्ट सुविधाओं को दर्शाती है । एक अग्नाशय टाप केशिका नेटवर्क अपने exocrine समकक्ष9के केशिका नेटवर्क की तुलना में पांच गुना अधिक घनत्व दिखाता है । इनपुट ग्लूकोज के वितरण के लिए एक नाली उपलब्ध कराने और इंसुलिन का प्रसार, टाप endothelial कोशिकाओं टाप β कोशिकाओं में चयापचय सक्रिय कोशिकाओं को ऑक्सीजन देने. इसके अलावा, उभरते सबूत भी दर्शाता है कि टाप microvessels न केवल इंसुलिन जीन अभिव्यक्ति और β-सेल अस्तित्व को विनियमित करने में शामिल हैं, लेकिन यह भी β-सेल समारोह को प्रभावित करने में; β-सेल प्रसार को बढ़ावा देना; और vasoactive, angiogenic पदार्थ और विकास कारकों की एक संख्या के उत्पादन10। इसलिए, इस संबंध में, हम अनुमान है कि अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति टाप β-सेल समारोह को प्रभावित करने और तीव्र/जीर्ण अग्नाशयशोथ, मधुमेह और अन्य जैसे रोगों के रोगजनन में शामिल हो सकता है अग्ंयाशय से संबंधित रोग ।

अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति के रोग परिवर्तन का विश्लेषण करने के लिए ऊपर वर्णित रोगों के लिए अग्नाशय के टाप microcirculation के योगदान का निर्धारण करने के लिए एक व्यवहार्य रणनीति हो सकती है । एक विस्तृत कदम दर कदम के दृष्टिकोण का वर्णन करने के लिए अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion vivo में यहां प्रदान प्रक्रिया । ठेठ माप तो प्रतिनिधि परिणामोंमें दिखाया जाता है । अंत में, लाभ और विधि की सीमाएं चर्चामें प्रकाश डाला, आगे अनुप्रयोगों के साथ कर रहे हैं ।

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Protocol

सभी पशु प्रयोगों को सभी प्रासंगिक दिशानिर्देशों, विनियमों और विनियामक एजेंसियों के अनुपालन में निष्पादित किया गया. प्रदर्शन किया जा रहा वर्तमान प्रोटोकॉल पेकिंग यूनियन मेडिकल कॉलेज (PUMC) में Microcirculation पशु नैतिकता समिति (IMAEC) के संस्थान के मार्गदर्शन और अनुमोदन के तहत किया गया था ।

1. पशु

  1. प्रयोग के शुरू होने से पहले, एक 12-एच प्रकाश अंधेरे चक्र के तहत नियंत्रित तापमान (24 ± 1 डिग्री सेल्सियस) और आर्द्रता (55 ± 5%), के साथ, पिंजरे प्रति तीन बालब/ नियमित भोजन और पानी के लिए चूहों मुक्त पहुँच की अनुमति दें ।
  2. अनियमित चूहों एक गैर मधुमेह नियंत्रण समूह और एक मधुमेह समूह में विभाजित । सही प्रत्येक व्यक्ति माउस वजन और इंजेक्शन की मात्रा प्रत्येक माउस के शरीर द्रव्यमान का उपयोग कर की गणना ।
  3. streptozotocin (STZ) इंजेक्शन से पहले 4 ज के लिए चूहों फास्ट और प्रयोगात्मक दिन 1 पर सामान्य रूप में नियमित रूप से पानी प्रदान करते हैं ।
  4. पीएच 4.3 में 0.1 M सोडियम साइट्रेट बफर तैयार करें । एक 1.5 मिलीलीटर microcentrifuge ट्यूब में समाधान के 1 मिलीलीटर रखो और प्रकाश जोखिम से बचने के लिए एल्यूमीनियम पंनी में microcentrifuge ट्यूब लपेटो ।
  5. सोडियम साइट्रेट बफर (पीएच 4.3) में STZ भंग 5 मिलीग्राम/एमएल के एक अंतिम काम एकाग्रता के लिए उपयोग करने से पहले ।
  6. एक 1 मिलीलीटर सिरिंज और एक 25-जी सुई का उपयोग कर 40 मिलीग्राम/किलो की एक खुराक पर STZ के मधुमेह समूह intraperitoneal इंजेक्शन के चूहों दे । सोडियम साइट्रेट बफर (पीएच 4.3) की एक ही मात्रा के साथ गैर मधुमेह नियंत्रण के चूहों सुई.
  7. चूहों पिंजरे में वापस रखो और उंहें नियमित रूप से भोजन और 10% सुक्रोज पानी के साथ आपूर्ति ।
  8. दोहराएं चरण 1.3-1.7 प्रायोगिक दिनों पर 2 से 5 (यानी, अगले 4 लगातार दिन) ।
  9. पिछले STZ इंजेक्शन के बाद नियमित रूप से पानी के साथ 10% सुक्रोज पानी बदलें ।
  10. 6 घंटे के लिए चूहों फास्ट, लेकिन उन्हें पानी के लिए स्वतंत्र पहुँच दे, और उनके रक्त शर्करा के स्तर को मापने नौ दिन बाद (प्रायोगिक दिन 14). एक रक्त ग्लूकोज की निगरानी प्रणाली का उपयोग hyperglycemia पुष्टि करने के लिए पूंछ नस से एक रक्त का नमूना ले लीजिए ।
    नोट: रक्त शर्करा के स्तर के साथ चूहों > 200 मिलीग्राम/डीएल मधुमेह माना जाता है.

2. यंत्र की तैयारी

  1. किसी भी धूल या कणों को दूर करने के लिए एक नरम, गैर घर्षण कपड़े के साथ जांच टिप और लेजर डॉपलर उपकरण की जांच संबंधक की ऑप्टिकल सतहों को साफ करें । केबल को उपकरण के पोर्ट में प्लग करें (चित्र 1a) ।
  2. फ्लक्स मानक प्रयोगात्मक परिवेश (कमरे के तापमान, आमतौर पर 30 मिनट के लिए) के साथ थर्मल संतुलन में होने की अनुमति देकर अंशांकन स्टैंड को इकट्ठा । प्रवाह मानक धीरे शेक 10 एस के लिए और इसे 2 मिनट के लिए आराम करो ।
  3. प्रवाह मानक कंटेनर अंशांकन आधार के बीच में स्थित है । अधिकतम ऊंचाई के लिए दबाना समायोजित करें और इस तरह है कि यह कंटेनर के लिए नीचे अंक दबाना में जांच को सुरक्षित । सुनिश्चित करें कि फ्लक्स मानक सही ढंग से जांच के नीचे तैनात है ।
  4. धीरे जांच कदम नीचे टिप तक सही प्रवाह मानक में जलमग्न है । का चयन करें और लेजर डॉपलर उपकरण पर "अंशांकन" दबाएँ और जांच करने के लिए जुड़ा हुआ है कि काम कर चैनल का चयन. एक "अंशांकन सफल" नोटिस लेजर डॉपलर उपकरण की स्क्रीन पर प्रदर्शित होता है जब तक अंशांकन कार्यक्रम चलाएँ.
  5. जांच धारकों का उपयोग कर जांच को सुरक्षित रखा जाए । आंदोलन से बचने के लिए स्वयं जांच को सुरक्षित करें ।
  6. लगातार तापमान (24 ± 1 डिग्री सेल्सियस) और आर्द्रता (~ 50-60%) पर प्रयोगात्मक कमरे बनाए रखें ।
  7. बाहरी प्रकाश प्रेरित परिवर्तन से बचने के लिए प्रयोग करने से पहले किसी भी बाहरी प्रकाश (जैसे फ्लोरोसेंट और स्पॉट लैंप) को बंद कर दें ।

3. जानवरों की तैयारी

  1. शल्य चिकित्सा उपकरणों आटोक्लेव और उन्हें उपयोग करने से पहले कमरे के तापमान को शांत करने के लिए अनुमति देते हैं ।
  2. लेजर डॉपलर द्वारा अग्नाशय टाप microvascular vasomotion का पता लगाने से पहले चूहों को प्रायोगिक वातावरण में acclimatize करने के लिए 10 मिनट दें ।
  3. एक 1-एमएल सिरिंज 3% pentobarbital सोडियम की 1 मिलीलीटर के साथ भरें । चूहों को anesthetize करने के लिए pentobarbital सोडियम सॉल्यूशन (75 मिलीग्राम/kg आईएफसआई) इंजेक्ट करें ।
  4. सूखापन को रोकने के लिए पूर्व गीला चिकित्सा धुंध के साथ माउस की आंखों को कवर ।
  5. सुनिश्चित करें कि माउस पूरी तरह से चेतना खो देता है और अब पूंछ या hindfoot संदंश के साथ चुटकी का जवाब । संवेदनाहारी और अंतर को ऑपरेटिव घटना में संज्ञाहरण की निगरानी हर 15 मिनट. जब आवश्यक pentobarbital समाधान के प्रारंभिक इंजेक्शन की मात्रा के 10% के साथ पूरकता से संज्ञाहरण बनाए रखने.
  6. एक अर्द्ध पशु नीचे परत को बचाने के साथ एक हीटिंग पैड प्लेस और लापरवाह स्थिति में जानवर जगह और लेजर डॉपलर उपकरण के काम स्टेशन के लिए स्थानांतरण । शल्य टेप के साथ काम कर रहे मंच के लिए माउस को ठीक करें ।
  7. betadine माउस के उदर त्वचा के साथ, और फिर 75% इथेनॉल स्वच्छ उदर क्षेत्र झाड़ू करने के लिए प्रयोग किया जाता है ।
  8. 2% lidocaine/0.5% bupivacaine (50/50) मिश्रण चमड़े का इंजेक्शन ।  एक धुंध स्पंज के केंद्र में एक ~ 3 सेमी व्यास छेद में कटौती । धुंध स्पंज के साथ उदर क्षेत्र को कवर ।
  9. संदंश के साथ उदर त्वचा लिफ्ट और एक स्केलपेल या त्वचा कैंची का उपयोग कर पेट की midline के साथ एक प्रारंभिक ऊर्ध्वाधर चीरा बनाते हैं ।
  10. उदर गुहा में प्रवेश करने के लिए संदंश और incise के साथ अंतर्निहित मांसपेशी समझ । किसी भी अंग को घायल न करें । उदर गुहा प्रकट करने के लिए छाती पर त्वचा और अंतर्निहित मांसपेशी गुना । धीरे अग्नाशय शरीर और कुंद-नाक संदंश की एक जोड़ी का उपयोग तिल्ली का पर्दाफाश ।

4. विश्लेषण के लिए डेटा अधिग्रहण

  1. एक नया माप फ़ाइल बनाने के लिए "फ़ाइल" → "नया" पर क्लिक करके लेजर डॉपलर उपकरण के सॉफ्टवेयर चलाएँ. कनेक्ट किए गए मॉनीटर को कॉंफ़िगर करने के लिए, "सामांय" टैब के अंतर्गत, "फ़्री चलाएं." के लिए मॉनिटरिंग अवधि सेट करें "एलडीएफ मॉनिटर" टैब के लिए कारखाना डिफ़ॉल्ट का उपयोग करें "अगला."
  2. ग्राफ़ प्रदर्शन सेट अप "सेटअप प्रदर्शित करें संवाद बॉक्स." संबंधित बक्से की जाँच करके "फ्लक्स,,,, गति" चैनलों का चयन करें । निंन पैरामीटर्स का चयन करें: "चैनल के लिए डेटा स्रोत" और "लेबल, इकाइयां और रंग." "अगला" क्लिक करें ।
  3. "फ़ाइल जानकारी संवाद बॉक्स" में विषय और माप (जैसे, नाम और विषय संख्या, ऑपरेटर, निगरानी समय, टिप्पणियाँ, आदि) के बारे में उपयोगकर्ता जानकारी दर्ज करें और माप कॉन्फ़िगरेशन समाप्त करने के लिए "अगला" क्लिक करते हैं.
    नोट: एक माप विंडो स्वचालित रूप से सॉफ़्टवेयर (चित्र 1b) द्वारा बनाई जाती है ।
  4. मैंयुअल रूप से अग्ंयाशय के लिए इलेक्ट्रोड अग्रिम । सुनिश्चित करें कि जांच और अग्ंयाशय के ऊतकों के बीच की दूरी 1 मिमी के भीतर है । एक अनुचित दूरी एक कृत्रिम रूप से वृद्धि हुई है या रक्त प्रवाह पढ़ने की कमी देता है ।
  5. microvascular रक्त छिड़काव इकाइयों (पु) डेटा रिकॉर्डिंग प्रारंभ करने के लिए "प्रारंभ" उपकरण पट्टी चिह्न पर क्लिक करें । हर रन 1 मिनट के लिए लगातार पु डेटा इकट्ठा । माप रोकने के लिए "रोकें" क्लिक करें । का चयन करें "फ़ाइल" → "के रूप में सहेजें" नाम और समाप्त माप फ़ाइल को बचाने के लिए ।
  6. additive प्रभाव और सिकुड़ा और विश्राम क्षमता का स्थानीयकृत थकावट से बचने के लिए प्रत्येक रन के बाद मैन्युअल रूप से जांच की स्थिति । दोहराएँ चरण 4.1-4.4 बहु-बिंदु फसल के लिए (यानी, अग्नाशय के ऊतकों से तीन बेतरतीब ढंग से चुना अंक) प्रत्येक माउस के लिए microvascular पु डेटा. एक आधारभूत नियंत्रण के रूप में एक गैर-चिंतनशील प्लेट के पु डेटा को मापने ।
  7. पेट की मांसपेशी परत और एक टांका के साथ त्वचा की परत को बंद करें । प्रयोगों के बाद जानवरों को साफ पिंजरों में रखें ।
  8. रिकवरी केज आधा-हीटिंग पैड पर रखकर पशु को गर्म रखें ।
    नोट: गर्मी, स्वच्छता, तरल पदार्थ और भोजन के सेवन, और संक्रमण पर ध्यान देना । पश्चात दर्द प्रबंधन के रूप में 48 घंटे के लिए 2 मिलीग्राम/किलो Carprofen के साथ प्रबंधन चूहों ।  150 मिलीग्राम/किलो pentobarbital सोडियम आईएफसआई इंजेक्शन द्वारा इच्छामृत्यु प्रदर्शन जब चूहों गंभीर दर्द या संकट है कि समाप्त नहीं किया जा सकता की स्थिति में होने के लिए मनाया जाता है ।

5. Microvascular Vasomotion के मापदंडों की गणना

  1. एक *. xlsx फ़ाइल के रूप में समय और पु रॉ डेटा निर्यात और एक स्प्रेडशीट में फ़ाइल खोलने के लिए लेजर डॉपलर सॉफ्टवेयर के "निर्यात" आदेश का उपयोग करें ।
  2. औसत आधारभूत छिड़काव इकाई (PUb) का परिकलन करें (चरण 4.6 देखें) ।
  3. किसी माप के 1 मिनट के लिए औसत रक्त छिड़काव (pua) की गणना निम्नानुसार करें: औसत रक्त छिड़काव (pua) = पु-पुb (समीकरण 1).
  4. माप के प्रत्येक 1 मिनट के लिए आवृत्ति की गणना (चक्र/
    नोट: microvascular vasomotion की आवृत्ति चोटियों है कि प्रति मिनट एक microvascular vasomotion लहर में हुई की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है ।
  5. माप के प्रत्येक 1 मिनट के लिए आयाम (ΔPU) की गणना ।
    1. अधिकतम (पुmax) और न्यूनतम के बीच अंतर के रूप में microvascular vasomotion के आयाम की गणना करें (pumin): आयाम (ΔPU) = पुमैक्स -पुमिन (समीकरण 2).
  6. माप के प्रत्येक 1 मिनट के लिए सापेक्ष वेग (पु) की गणना.

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Representative Results

एक अर्द्ध कंडक्टर लेजर डायोड के साथ सुसज्जित microvascular vasomotion माप लेजर डॉपलर उपकरण की एक तस्वीर चित्र 1aमें दिखाया गया है. उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस सॉफ़्टवेयर चित्र 1bमें प्रस्तुत किया गया है । उपर्युक्त विधि का प्रयोग, अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के hemodynamic मापदंडों दोनों गैर मधुमेह नियंत्रण और मधुमेह चूहों के लिए पाया गया । लेजर डॉपलर flowmetry, प्रतिबिंबित और बिखरे हुए प्रकाश, अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, और इमेजिंग तकनीक सहित तकनीक की एक किस्म है, microvascular vasomotion अध्ययन के बाद से यह पहली बार परिभाषित किया गया था करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं । तालिका 1 शोध समूहों और प्रकाशित आलेखों को सारांशित करता है जो मधुमेह और संबंधित रोगों में microcirculation की भूमिका निर्धारित करने के लिए लेज़र डॉपलर तकनीक का उपयोग करते हैं ।

सामान्य तौर पर, अग्नाशय टाप की microcirculatory स्थितियों में अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति का प्रतिनिधित्व कर रहे हैं microvascular पैरामीटर का उपयोग, औसत रक्त छिड़काव, आयाम, आवृत्ति, रिश्तेदार सहित वेग (चित्रा २). प्रतिनिधि microvascular vasomotion योजनाबद्ध आरेख मुख्यत: आवधिक संकुचन और विश्राम चरणों (चित्र 2a) से बना है । hemodynamic घटनाएं microvascular नेटवर्क्स में रक्त प्रवाह छिड़काव का एक प्रतिरूप पेश करती हैं । पु डेटा लेजर डॉपलर उपकरण द्वारा एकत्र चार्ट तितर बितर चित्र के लिए कार्यरत थे और microvascular रक्त छिड़काव के वितरण पैटर्न दिखाने के लिए । वर्तमान प्रोटोकॉल में, अग्नाशय टाप microvascular रक्त छिड़काव में गैर-मधुमेह और मधुमेह चूहों के वितरण पैटर्न पूरी तरह से अलग थे (चित्रा बी). अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के रक्त छिड़काव के एक निचले पैमाने मधुमेह चूहों में गैर-मधुमेह नियंत्रण की तुलना में मनाया गया. अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के संकुचन और आराम की लय STZ-प्रेरित मधुमेह चूहों में अराजक और अनियमित था, जबकि गैर-मधुमेह नियंत्रण लयबद्ध दोलनों था (चित्रा 2c और चित्रा 2d). हमने डैश्ड लाइनों के भीतर अग्नाशय के टाप microvascular ब्लड छिड़काव के 5-एस डेटा को चित्रा 2c और फिगर 2d में निकाला और यह प्रदर्शित किया कि अग्नाशय का टाप microvascular रक्त छिड़काव में मधुमेह के चूहों में होने वाले अराजक उतार-चढ़ाव अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति को विनियमित करने की क्षमता खो दिया है, जो रक्त ग्लूकोज fluctuation (चित्रा 2E) के जवाब में होने चाहिए.

इसके अलावा, hyperglycemia का जवाब देने के लिए, अग्नाशय के टाप sufficient और लयबद्ध रक्त flow छिड़काव इंसुलिन परिवहन की जरूरत है । अग्नाशय टाप microvascular vasomotion पैरामीटर (औसत रक्त छिड़काव, आयाम, आवृत्ति, और रिश्तेदार वेग सहित) फिर गणना की गई और मात्रात्मक पु प्रोफाइल के आधार पर विश्लेषण किया गया । के रूप में चित्रा 3में दिखाया गया है, गैर मधुमेह नियंत्रण के साथ तुलना में, अग्नाशय के टाप microcirculation के औसत रक्त छिड़काव STZ-प्रेरित मधुमेह चूहों (चित्रा 3) में कमी आई थी. इस बीच, वहां थे significant कम आयाम में नोट (चित्र3) और आवृत्ति (चित्रासी) अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion में STZ-प्रेरित मधुमेह चूहों । अग्नाशय टाप रक्त छिड़काव के सापेक्ष वेग गैर-मधुमेह नियंत्रण की तुलना में STZ-प्रेरित मधुमेह समूह में काफी कमी आई (चित्रा 3d). जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति मधुमेह चूहों में बिगड़ा हुआ था. हम सोचते हैं कि लय विषमताओं, एक कम आवृत्ति, आयाम के साथ, और अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion के सापेक्ष वेग, microvascular रक्त छिड़काव की एक deficiency में परिणाम हो सकता है, जो टाप β कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकते हैं और कम इंसुलिन स्राव ।

Figure 1
चित्र 1. तंत्र अग्नाशय में टाप microvascular vasomotion vivo मेंनिर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया । चूहों के अग्नाशय टाप microvascular vasomotion का निर्धारण करने के लिए प्रयुक्त माप तंत्र का ए. फोटोग्राफ. जांच कुर्सियां और लेजर स्विच बटन बाएं पैनल में हैं । लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले मध्य पैनल में है । मेनू बटन (यानी, ऊपर, नीचे, और बटन दर्ज करें) और बिजली प्रकाश उत्सर्जक डायोड सही पैनल में हैं । परिधीय उपकरणों (यानी, कंप्यूटर और केबल) नहीं दिखाया गया है । बी स्क्रीनशॉट विशिष्ट तत्वों और लेजर डॉपलर उपकरण सॉफ्टवेयर के ग्राफ चैनलों illustrating । "फ्लक्स," "," "डीसी," और "गति" माप रीडिंग ग्राफ चैनलों में प्रदर्शित कर रहे हैं । "फ्लक्स" ऊतक microvascular रक्त छिड़काव का प्रतिनिधित्व करता है, "", "" "ऊतक microvascular रक्त कोशिका एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करता है," डीसी "चिंतनशील प्रकाश का मतलब तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है, और" गति "microvascular रक्त प्रवाह के सापेक्ष वेग का प्रतिनिधित्व करता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2. चूहों में अग्नाशय टाप microvascular vasomotion की कार्यात्मक स्थिति. अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के रक्त छिड़काव एक लेजर डॉपलर उपकरण द्वारा मूल्यांकन किया गया था, और कार्यात्मक स्थिति का विश्लेषण किया गया था. microvascular vasomotion से संबंधित मापदंडों के अ. योजनाबद्ध. एसी एक microvascular vasomotion संकुचन के आयाम का प्रतिनिधित्व करता है, एआर एक microvascular vasomotion छूट के आयाम का प्रतिनिधित्व करता है, टीसी एक microvascular vasomotion संकुचन के समय की लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है, और Tr समय की लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है च्या एक microvascular vasomotion विश्रांती. अग्नाशय के टाप microvascular ब्लड छिड़काव के नॉन-डायबिटिक और डायबिटिक चूहों में बी. डिस्ट्रीब्यूशन पैटर्न । लाल डॉट्स: गैर मधुमेह चूहों । ब्लू डॉट्स: मधुमेह चूहों. डैश्ड ग्रीन लाइन नॉन-डायबिटिक और डायबिटिक microvascular ब्लड छिड़काव पैटर्न के बीच सीमांकन को दिखाती है । C. अग्नाशय टाप microvascular vasomotion कंट्रोल ग्रुप में रक् flow के डायनामिक microvascular छिड़काव के आधार पर आकलन किया गया । D. अग्नाशय टाप microvascular vasomotion मधुमेह में चूहों के रक्त flow के गतिशील microvascular छिड़काव के आधार पर मूल्यांकन किया गया. ई. प्रतिनिधि का आरेख (5-s श्रेणी) गैर-मधुमेह नियंत्रण और मधुमेह के चूहों के बीच अग्नाशय टाप microvascular vasomotion । लाल रेखा: गैर-मधुमेह नियंत्रण । ब्लू लाइन: मधुमेह चूहों. पु: छिड़काव इकाइयां । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3. अग्नाशय के Quantification के मापदंडों का टाप microvascular vasomotion. अग्नाशय टाप microvascular vasomotion पैरामीटर, जिनमें औसत रक्त छिड़काव, आयाम, आवृत्ति, और सापेक्ष वेग का विश्लेषण किया गया और गैर-मधुमेह नियंत्रण और मधुमेह चूहों के बीच तुलना की गई. अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion के नॉन-डायबिटिक और डायबिटिक चूहों में Quantification का औसत रक् छिड़काव (पु/मिन) के ए. के. B. आयाम (ΔPU), C. आवृत्ति (चक्र/मिनट), और D. सापेक्ष वेग (PU) अग्नाशय के टाप microvascular vasomotion के गैर-मधुमेह नियंत्रण चूहों में मधुमेह के चूहों में कम थे. microvascular vasomotion के आयाम की गणना अधिकतम (पुअधिकतम) और ंयूनतम (pumin) के बीच अंतर के रूप में की गई थी । microvascular vasomotion की आवृत्ति चोटियों या घाटियों है कि प्रति मिनट एक microvascular vasomotion लहर में हुई की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया था । डेटा अर्थ ± एसडी (n = प्रत्येक समूह में 6) के रूप में प्रस्तुत किया गया । *p < 0.05, * *p < 0.01 । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

बीमारियों ऑब्जेक्ट तंत्र Refs नं.
Endothelial फ़ंक्शन h एलडीएफ, LSCI 11, 12, आदि ।
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चर्म/microcirculation h एलडीएफ 11, 19, 20, आदि ।
कार्डियक microcirculation आर एलडीएफ 21
श्रवण दोष मी एलडीएफ 22
DN, मधुमेही न्यूरोपैथी । डॉ, डायबिटिक रेटिनोपैथी. एलडीएफ, लेजर डॉप्लर flowmetry.
LSCI, लेसर बिंदु कॉन्ट्रास्ट इमेजिंग. आर, चूहा । एच, मानव, एम, माउस ।

तालिका 1. मधुमेह और इसकी जटिलताओं में microcirculation की भूमिका. अनुसंधान समूहों लेजर डॉपलर का इस्तेमाल किया है मधुमेह और दशकों के लिए इसकी जटिलताओं में microcirculation की भूमिका का निर्धारण । हाल के वर्षों में संबंधित लेख यहां सूचीबद्ध हैं । ये प्रकाशित लेख मुख्य रूप से endothelial रोग पर ध्यान केंद्रित, मधुमेही न्यूरोपैथी (डीएन), मधुमेह रेटिनोपैथी (डॉ), त्वचा और चमड़े के microvascular हानि, और हृदय microcirculation रोग और सुनवाई के रूप में अपेक्षाकृत दुर्लभ जटिलताओं हानि. DN: मधुमेही न्यूरोपैथी । DR: मधुमेह रेटिनोपैथी. एलडीएफ: लेजर डॉपलर flowmetry. LSCI: लेजर बिंदु कंट्रास्ट इमेजिंग । आर: चूहा । ज: मानव । एम: माउस ।

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Discussion

मामलों में है कि microvascular शिथिलता शामिल (जैसे, मधुमेह, तीव्र अग्नाशयशोथ, परिधीय microvascular रोगों, आदि), कुछ बीमारियों को कम रक्त प्रवाह का नेतृत्व । रक्त के प्रवाह में परिवर्तन के अलावा, वहां microvascular vasomotion जैसे महत्वपूर्ण संकेतक, कि microcirculation के कार्यात्मक स्थिति दर्पण हैं । विशिष्ट संकेतक, microvascular vasomotion, आम तौर पर microvascular बिस्तरों में microvascular टोन के दोलन के रूप में परिभाषित किया गया है । वर्तमान प्रोटोकॉल में, एक microvascular रक्त छिड़काव निगरानी प्रणाली microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति के प्रत्यक्ष दृश्य और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए अनुमति देता है । हमारे microcirculatory मूल्यांकन दृष्टिकोण रक्त छिड़काव में गतिशील परिवर्तन की पहचान करके लक्षित ऊतकों और अंगों के लिए चुनिंदा लागू किया जा सकता है । लेजर डॉपलर का उपयोग करने के लिए मधुमेह में microvascular रक्त छिड़काव की भूमिका निर्धारित करने के बारे में अन्य समूहों द्वारा प्रकाशित रिपोर्टों और इसकी जटिलताओं तालिका 1में संक्षेप थे. वर्तमान अध्ययन में, हमारे दृष्टिकोण का प्रदर्शन करने के लिए, अग्नाशय टाप microvascular vasomotion के मधुमेह चूहों के कार्यात्मक स्थिति का मूल्यांकन किया गया था.

Microvascular vasomotion microcirculation के कार्यात्मक स्थिति के एक पैरामीटर के रूप में पहचाना जाता है और स्थानीय ऊतक में वितरण का समायोजन करके रक्त प्रवाह छिड़काव को विनियमित करने में सक्षम है23. अग्ंयाशय का microvasculature, जो कि टाप, acini और नलिकाओं में विभाजित किया जा सकता है, दशकों से अध्ययन किया गया है । असल में, अग्ंयाशय के विभिंन भागों में इस जुदाई सुविधा के लिए ही है क्योंकि microvasculature वास्तव में परस्पर है और एक कार्बनिक इकाई के रूप में सजातीय24। यह microvasculature नेटवर्क अग्नाशय टाप रक्त प्रवाह के नियमन का समर्थन करता है । इसलिए, हम कार्यात्मक स्थिति के मापदंडों का इस्तेमाल किया, लेजर डॉपलर द्वारा निर्धारित, अग्नाशय टाप microvasculature vasomotion का प्रतिनिधित्व करने के लिए. हालांकि, अग्नाशय वास्तुकला की विशेषताओं की वजह से, हम अभी भी रक्त छिड़काव अंत में स्रावी भाग से या अग्न्याशय के exocrine भाग से प्राप्त होता है कि क्या पता लगाने के लिए वर्तमान विधि लागू करने के बाद एक निर्णय करने में विफल । dithizone और तटस्थ लाल जैसे टाप-विशिष्ट लेबलिंग रंगों का उपयोग करना, इस समस्या को समझने के संभावित तरीकों में से एक बन सकता है, कम से कुछ हद तक ।

माप कदम का एक महत्वपूर्ण पहलू जांच और अग्ंयाशय ऊतक के बीच की दूरी है । एक अनुपयुक्त दूरी एक कृत्रिम रूप से वृद्धि हुई रक्त प्रवाह पढ़ने देता है । शारीरिक एक जांच टिप द्वारा ऊतक और अंग के लिए लागू बल microvascular रक्त प्रवाह को कम करेगा । इसलिए, न्यूनतम दबाव लागू किया जाना चाहिए जब माप ले. नोट करने के लिए एक और बात पराबैंगनीकिरण की शक्ति है । उच्च शक्ति पराबैंगनीकिरण आमतौर पर आसानी से अग्नाशय के टाप में microvessels घायल, तो लेजर बीम की आवृत्ति को नियंत्रित करने की जरूरत है, सीमाओं के भीतर. सामान्य और लौकिक माप के लिए, 1 हर्ट्ज या उससे कम की आवृत्ति की सिफारिश की है. (सिकुड़ा और विश्राम सहित) microvascular vasomotion क्षमता की स्थानीयकृत थकावट से बचने के लिए और additive प्रभाव, एक माप के बाद बहु निर्धारण और स्थिति का जमाव साइट किसी भी प्रयोग में सुझाव दिया जाता है ।

वर्तमान विधि में, पु डेटा microvascular रक्त प्रवाह के रक्त फ्लक्स का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है । microcirculation में microvascular रक्त प्रवाह की विशेषताओं के कारण, यह पूर्ण प्रवाह इकाइयों का निर्धारण करने के लिए व्यवहार्य नहीं है (जैसे, मिलीलीटर/ंयूनतम/100 ग्राम विशिष्ट अंगों या ऊतकों की) । इसलिए, मूल्यांकन पैरामीटर सिस्टम यहां इस्तेमाल रिश्तेदार रक्त प्रवाह छिड़काव इकाइयों पर आधारित है । तरंगिका विश्लेषण, तेजी से रूपान्तर रूपांतरण, और अन्य वर्णक्रमीय विश्लेषण एल्गोरिदम सामान्य तरीके हैं जो लेजर डॉपलर संकेतों का संचालन करते हैं । वर्तमान प्रोटोकॉल में, हम microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति दिखाने के लिए hemodynamic मापदंडों (यानी, रक्त छिड़काव, आयाम, आवृत्ति, और सापेक्ष वेग) का उपयोग करता है कि एक दृष्टिकोण की स्थापना की. इसके अलावा, माप की सटीकता लक्ष्य और जांच डिजाइन की गहराई से संबंधित है, जो आम तौर पर 1 मिमी के आसपास है । इस प्रकार, मोटा या कॉम्पैक्ट अंगों और ऊतकों लेजर डॉपलर के आवेदन के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है और वर्तमान विधि के लिए. इसके अतिरिक्त, क्योंकि रक्त प्रवाह छिड़काव से व्युत्पंन डेटा अंय स्थितियों से प्रभावित हो सकता है कि ध्यान देने योग्य परिवर्तन का कारण बनता है, तापमान, आर्द्रता, बाहरी प्रकाश, और चूहों की स्थिति में परिवर्तन सहित, कुछ नियमों का पालन किया जाना चाहिए प्रायोगिक कार्यवाही के दौरान । प्रयोगशाला के लिए लगातार तापमान और आर्द्रता बनाए रखने की जरूरत है, और बाहरी प्रकाश व्यवस्था को ढाल की जरूरत है । यह स्थिति में परिवर्तन से बचने के लिए चूहों को ठीक करने की सिफारिश की है. ऐसा माना जाता है कि इन रणनीतियों से उपर्युक्त सीमाओं पर काबू पाया जा सकता है और रक्त प्रवाह छिड़काव डेटा की सटीकता में वृद्धि होगी.

साहित्यों में रिपोर्ट की गई दूसरों के साथ तुलना वर्तमान प्रोटोकॉल का लाभ यह है कि यह संवेदनशील और ऊतकों और अंगों के स्थानीय microvascular vasomotion के लिए उत्तरदायी है । इस विधि के आकलन या जांच करने के लिए microcirculation के व्यापक आवेदन, विशेष रूप से microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति, दोनों नैदानिक और प्रयोगशालाओं में अनुसंधान में सुविधा होगी । आवेदनों में शामिल हैं, लेकिन करने के लिए सीमित नहीं हैं: ischemia दृश्य, रक्त छिड़काव मूल्यांकन, और microvascular vasomotion के कार्यात्मक स्थिति का मूल्यांकन । अंत में, हमारे विधि की जांच करने और अग्नाशय टाप microvascular vasomotion में चूहों में vivo में कार्यात्मक स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और microcirculation समारोह का आकलन करने के लिए नैदानिक जरूरत को पूरा करने में सक्षम हो सकता है.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम पेकिंग यूनियन मेडिकल कॉलेज युवा कोष और केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था (अनुदान सं. ३३३२०१५२००) ।

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

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References

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