Laser Doppler: Een instrument voor het meten alvleesklier Islet microvasculaire Vasomotion In Vivo
Summary
Alvleesklier islet microvasculaire vasomotion regelt islet bloed verspreiding en onderhoudt de fysiologische functie van β eilandjecellen. Dit protocol wordt beschreven met behulp van een laser Doppler-monitor om de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion in vivo te bepalen en te beoordelen van de bijdragen van de alvleesklier islet microcirculatie alvleesklier-gerelateerde ziekten.
Abstract
Als een functionele status van de microcirculatie is microvasculaire vasomotion belangrijk voor de levering van zuurstof en voedingsstoffen en de verwijdering van kooldioxide en afvalproducten. De bijzondere waardevermindering van microvasculaire vasomotion misschien wel een cruciale stap in de ontwikkeling van de microcirculatie-gerelateerde ziekten. Daarnaast is het zeer gevacuoliseerd alvleesklier rotseilandje aangepast ter ondersteuning van de endocriene functie. In dit opzicht lijkt het mogelijk om te concluderen dat de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion invloed kan zijn op de functie van de alvleesklier eilandje. Analyseren van de pathologische veranderingen van de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion wellicht een haalbare strategie om te bepalen van bijdragen die alvleesklier islet microcirculatie maakt gerelateerde ziekten, zoals diabetes mellitus, Pancreatitis, enz. Dus, dit protocol wordt beschreven met behulp van een laser Doppler bloed stroom monitor om de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion te bepalen en vast te stellen parameters (waaronder gemiddelde bloedverspreiding, amplitude, frequentie en relatieve snelheid van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion) voor de evaluatie van de microcirculatory functionele status. In een streptozotocin-geïnduceerde diabetische muismodel vastgesteld we hebben een verminderde functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion. Kortom, kan deze aanpak voor de beoordeling van alvleesklier islet microvasculaire vasomotion in vivo mechanismen met betrekking tot ziekten van de alvleesklier islet openbaren.
Introduction
Als een parameter van de functionele status van microcirculatie, microvasculaire vasomotion neemt verantwoordelijkheid voor de levering en uitwisseling van zuurstof, voedingsstoffen en hormonen en is van cruciaal belang voor de verwijdering van stofwisselingsproducten, zoals koolstofdioxide en afvalstoffen van de cel 1. microvasculaire vasomotion regelt ook bloed stroom distributie en weefsel perfusie, zulks afbreuk doet aan lokale microcirculatory bloeddruk en reacties op ontsteking, die oedeem in vele ziekten kan veroorzaken. Microvasculaire vasomotion is daarom uiterst belangrijk om de fysiologische functie van organen2,3,4, weefsels en cellen van de component. De bijzondere waardevermindering van microvasculaire vasomotion misschien wel één van de belangrijkste stappen in de ontwikkeling van de microcirculatie-gerelateerde ziekten5.
Laser Doppler werd oorspronkelijk ontwikkeld voor observatie en kwantificering op het gebied van de microcirculatie onderzoek6. Deze techniek, samen met andere technische benaderingen (bijvoorbeeld laser spikkel7transkutane zuurstof, enz.), werd beschouwd als de gouden standaard voor de beoordeling van de bloedstroom in de microcirculatie. De grondgedachte dat de bloedverspreiding van lokale microcirculatie (dat wil zeggen, de haarvaten, arteriolen, venules, enz.) kan worden bepaald door apparaat uitgerust met laser Doppler, is gebaseerd op het beginsel van Doppler shift. De golflengte en frequentie van de gestimuleerde emissie licht gewijzigd als lichte deeltjes bewegende bloedcellen in microvessels ondervinden, of zij onveranderd blijven. Daarom in de microcirculatie zijn het nummer en de snelheid van bloedcellen de belangrijkste factoren met betrekking tot de omvang en de frequentieverdeling van het Doppler-verschoven licht, terwijl de richting van de microvasculaire bloedstroom niet relevant is. Met behulp van verschillende methoden, een verscheidenheid aan weefsels zijn gebruikt voor microcirculatory studies, inclusief de mesenteries en dorsale huidplooien kamers van muizen, ratten, hamsters, en zelfs mens8. Echter, in het huidige protocol, focussen we op de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion, die wordt geëvalueerd met behulp van laser Doppler en een zelfgemaakte beoordelingssysteem voor de parameter.
Alvleesklier islet microcirculatie bestaat voornamelijk uit de alvleesklier eilandje microvessels en onderscheidende kenmerken vertoont. Een alvleesklier islet capillaire netwerk toont een vijf-keer-hogere dichtheid dan de capillaire netwerk van haar exocrine tegenhanger9. Voorzien van een geleider voor de levering van input glucose en verspreiden insuline, leveren endotheel eilandjecellen zuurstof metabolisch actieve cellen in islet β-cellen. Bovendien, opkomende bewijs toont ook aan dat het eilandje microvessels gaat niet alleen bij het reguleren van insuline genexpressie en overleving van de β-cel, maar ook in het beïnvloeden van de functie van β-cel; bevordering van β-celproliferatie; en een aantal vasoactieve, angiogenic, stoffen en groeifactoren10produceren. Daarom in dit opzicht afleiden we dat de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion kan islet β-cel functie beïnvloeden en in de pathogenese van ziekten zoals acute/chronische pancreatitis, diabetes en andere meedoen alvleesklier-gerelateerde ziekten.
Analyseren van de pathologische veranderingen van de functionele status van de alvleesklier islet microvasculaire vasomotion misschien wel een haalbare strategie om de bijdragen van de alvleesklier islet microcirculatie naar de hierboven vermelde ziekten. Een stapsgewijze procedure met een beschrijving van de aanpak om te bepalen alvleesklier islet microvasculaire vasomotion in vivo bieden hier. Typische metingen worden vervolgens weergegeven in de Resultaten van de vertegenwoordiger. Tot slot, de voordelen en beperkingen van de methode worden gemarkeerd in de discussie, samen met verdere toepassingen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In de gevallen waarbij microvasculaire dysfunctie (bijvoorbeeld diabetes, acute pancreatitis, perifere microvasculaire ziekten, enz.), leiden bepaalde ziekten tot verminderde doorbloeding. Dan veranderingen in de bloedstroom zijn er belangrijke indicatoren, zoals microvasculaire vasomotion, die een afspiegeling van de functionele status van de microcirculatie. De specifieke indicator, microvasculaire vasomotion, wordt meestal gedefinieerd als de trilling van de microvasculaire Toon in microvasculaire be…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door subsidies van de Peking Unie medische College Jeugd Fonds en de fundamentele middelen voor onderzoek voor de centrale universiteiten (Grant nr. 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 |
Referências
- 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).
