دوبلر الليزر: أداة لقياس البنكرياس جزيرة فاسوموشن ميكروفاسكولار في فيفو
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.
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.
Protocol
Representative Results
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 الدقيق?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل منح من صندوق اتحاد الشباب الكلية الطبية بكين وأموال البحوث الأساسية للجامعات المركزية (المنحة رقم 3332015200).
Materials
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- Holowatz, L. A. Human cutaneous microvascular ageing: potential insights into underlying physiological mechanisms of endothelial function and dysfunction. J Physiol. 586 (14), 3301 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fujita, T., et al. Increased inner ear susceptibility to noise injury in mice with streptozotocin-induced diabetes. Diabetes. 61 (11), 2980-2986 (2012).
- Wiernsperger, N., Nivoit, P., De Aguiar, L. G., Bouskela, E. Microcirculation and the metabolic syndrome. Microcirculation. 14 (4-5), 403-438 (2007).
- 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).
