Лазерная допплеровская: Инструмент для измерения поджелудочной островок микрососудистой Vasomotion In Vivo
Summary
Микроваскулярная vasomotion поджелудочной островок регулирует распределение крови островок и поддерживает физиологические функции β островковых клеток. Этот протокол описывает использование лазера Doppler монитора для определения функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion в естественных условиях и оценить вклад поджелудочной островок микроциркуляции для заболеваний поджелудочной железы.
Abstract
Как функциональное состояние микроциркуляции микрососудистой vasomotion имеет важное значение для доставки кислорода и питательных веществ и удаление углекислого газа и отходов. Обесценение микрососудистой vasomotion может быть важным шагом в развитии заболеваний, связанных с микроциркуляции. Кроме того весьма васкуляризированной поджелудочной островок адаптирована для поддержки эндокринной функции. В этом отношении представляется возможным сделать вывод, что функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion могут повлиять на функцию поджелудочной островок. Анализ патологических изменений функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion могут быть возможные стратегии для определения взносов что поджелудочной островок микроциркуляции делает для заболеваний, как сахарный диабет, панкреатит, и т.д. Таким образом этот протокол описывает использование лазера Doppler крови потока монитора для определения функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion и установить параметры (включая средняя крови перфузии, амплитуды, частоты и относительной скорость поджелудочной островок микрососудистой vasomotion) для оценки функционального состояния микроциркуляции. В модели Стрептозотоцин индуцированной сахарным диабетом мыши мы наблюдали нарушение функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion. В заключение этот подход для оценки поджелудочной островок микрососудистой vasomotion в естественных условиях может выявить механизмы, связанные с заболеваниями поджелудочной островок.
Introduction
Как параметр функционального состояния микроциркуляции микрососудистой vasomotion берет на себя ответственность за доставку и обмена кислорода, питательных веществ и гормонов и имеет решающее значение для удаления продуктов обмена, как двуокись углерода и клеток отходы 1. Микроваскулярная vasomotion также регулирует распределение потока крови и перфузии тканей, влияя тем самым на местных микроциркуляторного кровяного давления и ответы на воспаление, которое может вызвать отек во многих заболеваний. Таким образом микрососудистой vasomotion является чрезвычайно важным для поддержания физиологических функций органов2,3,4, тканей и клеток компонента. Обесценение микрососудистой vasomotion может быть одним из ключевых шагов в развитии заболеваний, связанных с микроциркуляции5.
Лазерная допплеровская была первоначально разработана для наблюдения и количественной оценки в области исследования микроциркуляции6. Эта техника, а также другие технические подходы (например, лазерной спекл7, транскутанное кислород, и т.д.), рассматривается как золотой стандарт для оценки потока крови в микроциркуляции. Обоснование, что перфузии крови местных микроциркуляции (то есть, капилляров, артериол, венулы и т.д.) могут определяться Аппарат оснастили лазера Doppler, основана на принципе доплеровского сдвига. Волны и частота простимулированное излучение света изменения когда легкие частицы сталкиваются движущихся клетки крови в микрососудов, или они остаются неизменными. Таким образом микроциркуляции, количество и скорость кровяных клеток являются ключевыми факторами, касающимся масштабов и распределения частоты Doppler смещается света, в то время как направление потока микрососудистой крови не имеет значения. С помощью различных методов, различных тканей были использованы для микроциркуляторного исследований, в том числе мезентерии и спинной складки палаты мыши, крысы, хомяки и даже люди8. Однако, текущий протокол, мы ориентируемся на функциональный статус микрососудистой vasomotion поджелудочной островок, который вычисляется с помощью лазера Doppler и домашние оценки параметров системы.
Поджелудочной островок микроциркуляцию в основном состоит из микрососудов поджелудочной островок и экспонаты отличительные черты. Поджелудочной островок капиллярной сети показывает пять раз выше плотность чем капиллярной сети своей экзокринных коллегой9. Предоставление каналом для доставки ввода глюкозы и инсулина, распространение, эндотелиальные клетки островка доставить кислород метаболически активные клетки в Иле β-клеток. Кроме того новые данные также демонстрирует что островок микрососудов участвуют не только в регулировании экспрессии гена инсулина и β-клеток выживания, но и в затрагивающих функция β-клеток; поощрение распространения β-клеток; и производит ряд вазоактивных, ангиогенных веществ и факторов роста10. Таким образом в этом отношении, мы сделать вывод, что функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion могут повлиять на функцию островок β-клеток и участвовать в патогенезе заболеваний, таких, как острый/хронический панкреатит, сахарный диабет и другие заболеваний, связанных с поджелудочной железы.
Анализ патологических изменений функционального состояния поджелудочной островок микрососудистой vasomotion может быть осуществимо стратегией для определения вклада поджелудочной островок микроциркуляции к заболеваниям, упомянутых выше. Здесь предоставляют подробную пошаговую процедуру, описывающих подход для определения поджелудочной островок микрососудистой vasomotion в естественных условиях . Типичные измерения отображаются в Представитель результаты. Наконец преимущества и ограничения метода будут выделены в ходе обсуждения, наряду с дальнейшей приложений.
Protocol
Representative Results
Discussion
В случаях, которые связаны Микроваскулярная дисфункция (например, диабет, острый панкреатит, заболевания периферических микрососудистой и т.д.) некоторых заболеваний привести к снижением кровотока. Помимо изменений в поток крови являются важными показателями, такие как микр?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантов от Peking союза медицинский колледж фонд молодежи и фундаментальные исследования средств для университетов Центральной (Грант № 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 |
Riferimenti
- 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).
