Visualisering och analys av blodflöde och syreförbrukning i Nedsatt Mikrocirkulationen: Ansökan om att en akut hepatit modell
Summary
Ett optiskt system har utvecklats för att visualisera hepatisk mikrocirkulationen med FITC-märkta erytrocyter och att mäta det partiella trycket av syre i mikrokärl med laser-assisterad phosphorimetry. Denna metod kan användas för att undersöka fysiologiska och patologiska mekanismer genom analys mikrovaskulär struktur, diameter, blodflödeshastigheten och syrespänningen.
Abstract
Det finns en stor diskrepans mellan syretillförsel och efterfrågan i levern eftersom levern syreförbrukning är relativt hög, men ca 70% av leverns blodförsörjning är dåligt syresatt portvenen blod som härrör från mag-tarmkanalen och mjälten. Syre levereras till hepatocyter av blod flödar från en terminal gren av portvenen till en central venolen via sinusoider, och detta gör en syre gradient i levern lobules. Syret lutning är en viktig fysikalisk parameter som innebär uttrycket av enzymer uppströms och nedströms vid nedsatt mikrocirkulation, men bristen på tekniker för att mäta syreförbrukning i levern mikrocirkulationen har försenat klarlägga mekanismer för syre metabolism i levern. Vi använde därför FITC-märkta erytrocyter för att visualisera den hepatiska mikrocirkulationen och användes laser-assisterad phosphorimetry att mäta det partiella trycket av syre i mikrokärl där. NoncontaCT och kontinuerlig optisk mätning kan kvantifiera hastigheter blodflödet, diametrar fartyg och övertoningar syre i samband med syreförbrukning i levern. I en akut hepatit modell som vi gjort genom att administrera paracetamol på möss vi observerat ökad syre tryck i både portal och centrala venoler, men en minskad syre gradient i sinusoiderna, vilket indikerar att hepatocytnekros i pericentrala zonen skulle kunna överföra syre trycket upp och påverka enzymuttryck i den periportala zonen. Sammanfattningsvis kan våra optiska metoder för att mäta lever hemodynamiken och syreförbrukning avslöjar mekanismer relaterade till leversjukdom.
Protocol
Discussion
Leverera syre till vävnader är en väsentlig roll i mikrocirkulationen och en massa papper beskriver sjukdomar relaterade till mikrokärlsbildning anatomi och reologi 6. Leverblodflödet är en kombination av arteriellt och venöst blod. Ca 30% av blodflödet till levern är väl syresatt blod från den hepatiska artären och den andra 70%, som tillhandahålls av den portala venen, är dåligt syresatt blod venöst utflöde från mjälten och mag-tarmkanalen 7. Leversjukdomar, såsom fettlever, c…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar Ms Risa Otsuka för tekniskt bistånd och hjälpa experiment. Denna forskning har delvis stöd av ministeriet för utbildning, vetenskap, sport och kultur, Grant-i-Stöd till unga forskare (B), 2010, 22700476 och Suzuken Memorial Foundation 2010 för KT och denna studie stöddes av forskning och utveckling nästa generations integrerade Simulering av levande materia, en del av utvecklingen och användningen av nästa generations Supercomputer projekt av MEXT, dels av 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 |
Referências
- 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).
