Visualisierung und Analyse des Blutflusses und der Sauerstoffverbrauch in hepatischen Mikrozirkulation: Anwendung auf eine akute Hepatitis-Modell
Summary
Ein optisches System wurde entwickelt, um hepatischen Mikrozirkulation mit FITC-markierten Erythrozyten visualisieren und die Sauerstoff-Partialdruck in der Mikrogefäße laserunterstützte phosphorimetry messen. Diese Methode kann verwendet werden, um physiologische und pathologische Mechanismen durch die Analyse von mikrovaskulären Struktur, Durchmesser, Blutflussgeschwindigkeit, und Sauerstoff-Partialdruck zu untersuchen.
Abstract
Es besteht eine erhebliche Diskrepanz zwischen Sauerstoffversorgung und-bedarf in der Leber, weil Leber Sauerstoffverbrauch ist relativ hoch, aber etwa 70% der Blutversorgung der Leber ist schlecht Pfortader Blut aus dem Magen-Darmtrakt und Milz ableiten Sauerstoff angereichert. Sauerstoff wird durch Hepatozyten Blut fließt von einem Terminal Zweig der Pfortader an eine zentrale Venole über Sinusoide geliefert, und das macht eine Sauerstoff-Gradienten in Leberläppchen. Der Sauerstoff-Gradienten ist eine wichtige physikalische Parameter, der die Expression von Enzymen vor und hinter der hepatischen Mikrozirkulation, aber das Fehlen von Techniken zur Messung von Sauerstoff Verbrauch in der hepatischen Mikrozirkulation verzögerte sich die Aufklärung der Mechanismen in Bezug auf Sauerstoff-Stoffwechsel in der Leber verbunden ist. Deshalb FITC-markierten Erythrozyten verwendet, um die hepatische Mikrozirkulation visualisieren und verwendet laserunterstützte phosphorimetry, um den Partialdruck von Sauerstoff in den Mikrogefäßen dort zu messen. Noncontact und kontinuierliche optische Messung kann quantifizieren Blutflussgeschwindigkeiten, Gefäßdurchmesser und Sauerstoff-Gradienten in Bezug auf den Sauerstoffverbrauch in der Leber. Bei einer akuten Hepatitis-Modell haben wir durch die Gabe von Paracetamol bei Mäusen beobachteten wir erhöhte Sauerstoff-Druck in beiden zentralen Portal und Venolen aber eine verminderte Sauerstoff-Gradienten in den Sinusoiden, was darauf hinweist, dass Hepatozyten-Nekrose im perizentralen Zone könnte den Sauerstoffdruck Hochschalten und Enzym-Expression beeinflussen in der periportalen Zone. Abschließend können unsere optischen Methoden zur Messung der hepatischen Hämodynamik und Sauerstoffverbrauch zeigen Mechanismen im Zusammenhang mit Lebererkrankungen.
Protocol
Discussion
Bereitstellung von Sauerstoff zu Geweben ist eine wesentliche Rolle der Mikrozirkulation, und eine Menge Papiere beschreiben Krankheiten im Zusammenhang mit microvessel Anatomie und Rheologie 6. Leberdurchblutung ist eine Kombination von arteriellen und venösen Blut. Etwa 30% des Blutflusses zur Leber ist gut sauerstoffreiches Blut durch die Leberarterie und die andere 70%, durch die Pfortader vorgesehen ist, ist das schlecht sauerstoffreiches Blut venösen Abfluss aus der Milz und Magen-Darm-7. L…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Autoren danken Frau Risa Otsuka für technische Unterstützung und helfen Experimente. Diese Arbeit wurde teilweise durch das Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Sport und Kultur, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 2010, 22700476 und SUZUKEN Memorial Foundation 2010 für KT und diese Studie wurde vom Forschungs-und Entwicklungszentrum der unterstützten Die Next-Generation Integrierte Simulation lebender Materie, ein Teil der Entwicklung und Nutzung der Next-Generation-Supercomputer-Projekt von MEXT, und zum Teil durch JST ERATO Suematsu Gas Biologie-Projekt.
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).
