Visualisatie en analyse van de bloedstroom en zuurstofverbruik in de lever microcirculatie: Toepassing op een acute hepatitis Model
Summary
Een optisch systeem ontwikkeld lever microcirculatie visualiseren met FITC-gelabelde erythrocyten en de partiële zuurstofdruk in de microvaatjes meten laser-assisted phosphorimetry. Deze methode kan worden gebruikt om fysiologische en pathologische mechanismen onderzoeken te analyseren microvasculaire structuur diameter snelheid van de bloedstroom en zuurstofspanning.
Abstract
Er is een grote discrepantie tussen zuurstof vraag en aanbod in de lever, omdat de lever zuurstofverbruik is relatief hoog, maar ongeveer 70% van de lever bloedtoevoer wordt onvoldoende zuurstof krijgen poortader bloed afgeleid van het maag-darmkanaal en de milt. Zuurstof wordt geleverd aan hepatocyten door het bloed stroomt uit een terminal tak van de poortader naar een centrale venule via sinusoiden, en dit maakt een zuurstof gradiënt in de lever melkklieren. De zuurstof gradiënt is een belangrijke fysische parameter die de expressie van enzymen upstream-en downstream in de lever microcirculatie, maar het gebrek aan technieken voor het meten van zuurstof-consumptie in de lever microcirculatie heeft vertraagd het ophelderen van mechanismen met betrekking tot zuurstof stofwisseling in de lever gaat. Daarom gebruikt FITC gemerkt erythrocyten de lever microcirculatie visualiseren gebruikte laser-assisted phosphorimetry de partiële zuurstofdruk in de microvaatjes zijn meten. Noncontact en continue optische meting kan kwantificeren bloedstroom snelheden, schip diameters, en zuurstof hellingen met betrekking tot het zuurstofverbruik in de lever. In een acute hepatitis-model dat we hebben gemaakt door het toedienen van paracetamol aan muizen hebben we waargenomen verhoogde zuurstofdruk in zowel de portal en het centrum van venulen, maar een verminderde zuurstof gradiënt in de sinusoïden, wat aangeeft dat necrose en in de pericentral zone kan de zuurstofdruk te verschuiven en beïnvloeden enzym expressie in de periportale zone. Tot slot kan onze optische methoden voor het meten van de lever hemodynamica en zuurstofverbruik onthullen mechanismen in verband met leveraandoeningen.
Protocol
Discussion
Het leveren van zuurstof naar weefsels is een essentiële rol van de microcirculatie, en een hoop papieren beschrijven ziekten die verband houden met microvaatjes anatomie en reologie 6. Bloeddoorstroming van de lever is een combinatie van arteriële en veneuze bloed. Ongeveer 30% van de bloedtoevoer naar de lever is goed zuurstofrijk bloed voorzien door de leverslagader en de andere 70%, op voorwaarde dat door de poortader, is het slecht zuurstofrijk bloed veneuze uitstroom uit de milt en maag-darmkanaal <su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Auteurs dank mevrouw Risa Otsuka voor technische bijstand en het helpen van experimenten. Dit onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door het Ministerie van Onderwijs, Wetenschap, Sport en Cultuur, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 2010, 22700476, en Suzuken Memorial Foundation 2010 voor de KT en deze studie werd ondersteund door onderzoek en ontwikkeling van de volgende generatie geïntegreerde simulatie van de levende materie, een deel van de ontwikkeling en toepassing van de Next-Generation Supercomputer Project van MEXT, en deels door JST ERATO Suematsu Gas Biology Project.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Pd(II) meso-Tetra(4-carboxyphenyl)porphine | Frontier Scientific, Inc. | PdT790 |
| Fluorescein isothiocyanate isomer I | Sigma-Aldrich Co. | F7250 |
| Acetaminophen | Sigma-Aldrich Co. | A7085 |
| Name of the equipment | Company | Catalogue number | |
| Equipment | |||
| photomultiplier tube | hamamatsu photonics k.k | H10722-20 |
References
- Ishikawa, M., Sekizuka, E., Shimizu, K., Yamaguchi, N., Kawase, T. Measurement of RBC velocities in the rat pial arteries with an image-intensified high-speed video camera system. Microvasc. Res. 56, 166-172 (1998).
- Tsukada, K., Sekizuka, E., Oshio, C., Tsujioka, K., Minamitani, H. Red blood cell velocity and oxygen tension measurement in cerebral microvessels by double-wavelength photoexcitation. J. Appl. Physiol. 96, 1561-1568 (2004).
- Stern, O., Volmer, M. Über die Abklingzeit der Fluoreszenz. Physik. Zeitschr. 20, 183-188 (1919).
- Rumsey, W. L., Vanderkooi, J. M., Wilson, D. F. Imaging of phosphorescence: a novel method for measuring oxygen distribution in perfused tissue. Science. 241, 1649-1651 (1988).
- Soga, T. Differential metabolomics reveals ophthalmic acid as an oxidative stress biomarker indicating hepatic glutathione consumption. J. Biol. Chem. 281, 16768-16776 (2006).
- Goda, N. Distribution of heme oxygenase isoforms in rat liver. Topographic basis for carbon monoxide-mediated microvascular relaxation. J. Clin. Invest. 101, 604-612 (1998).
- Grote, J. . Physiologie der Menschen. , 560 (1980).
- Suganuma, K. Erythrocytes with T-state-stabilized hemoglobin as a therapeutic tool for postischemic liver dysfunction. Antioxid Redox Signal. 8, 1847-1855 (2006).
- Vanderkooi, J. M., Maniara, G., Green, T. J., Wilson, D. F. An optical method for measurement of dioxygen concentration based upon quenching of phosphorescence. J. Biol. Chem. 262, 5476-5482 (1987).
- Bernal, W., Auzinger, G., Dhawan, A., Wendon, J. Acute liver failure. Lancet. 376, 190-201 (2010).
- Hinson, J. A., Roberts, D. W., James, L. P. Mechanisms of acetaminophen-induced liver necrosis. Handb. Exp. Pharmacol. 169, 369-405 (2010).
- Hinson, J. A., Reid, A. B., McCullough, S. S., James, L. P. Acetaminophen-induced hepatotoxicity: role of metabolic activation, reactive oxygen/nitrogen species, and mitochondrial permeability transition. Drug Metab. Rev. 36, 805-822 (2004).
- Lieber, C. S. Medical disorders of alcoholism. N. Engl. J. Med. 333, 1058-1065 (1995).
- Zimmerman, H. J., Maddrey, W. C. Acetaminophen (paracetamol) hepatotoxicity with regular intake of alcohol: analysis of instances of therapeutic misadventure. Hepatology. 22, 767-773 (1995).
