לייזר דופלר: כלי למדידת הלבלב איון Microvascular Vasomotion In Vivo
Summary
הלבלב איון vasomotion microvascular מווסת את איון דם הפצה ושומר את תפקוד תאי β איון פיזיולוגיים. פרוטוקול זה מתאר באמצעות צג דופלר לייזר כדי לקבוע למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו וכדי להעריך את תרומתם של הלבלב איון microcirculation למחלות הקשורות הלבלב.
Abstract
כמו מצב תפקודי של מנתחי מיקרו, microvascular vasomotion חשוב המסירה של חמצן וחומרים מזינים והסרה של פחמן דו-חמצני וחומרי פסולת. ירידת ערך של microvascular vasomotion עשוי להיות צעד מכריע בהתפתחות של מחלות הקשורות microcirculation. בנוסף, הלבלב איון vascularized מאוד הוא מותאם כדי לתמוך תפקוד המערכת האנדוקרינית. במובן זה, זה נראה אפשרי להסיק כי למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular עלול להשפיע על תפקוד הלבלב איון. ניתוח השינויים הפתולוגיים למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular יכול להיות אסטרטגיה אפשרית כדי לקבוע תרומות microcirculation הלבלב איון זה גורם למחלות הקשורות, כמו סוכרת, דלקת לבלב, וכו ‘. לכן, פרוטוקול זה מתאר באמצעות צג זרימת דם דופלר לייזר כדי לקבוע את מצב תפקודי של הלבלב איון vasomotion microvascular, ולהקים פרמטרים (כולל ממוצע הדם זלוף, משרעת, תדירות יחסית מהירות של הלבלב איון vasomotion microvascular) להערכת מצב תפקודי microcirculatory. במודל של עכברים סוכרתיים הנוצרות על-ידי streptozotocin ‘, הבחנו מצב תפקודי לקוי של הלבלב איון vasomotion microvascular. לסיכום, גישה זו להערכת הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו עלול לגלות מנגנונים הקשורים למחלות הלבלב איון.
Introduction
כפרמטר של מצב תפקודי microcirculation, microvascular vasomotion לוקח אחריות עבור משלוח ו- exchange של חמצן, חומרים מזינים, הורמונים, חיוני כדי הסרת מוצרים מטבולית, כגון פחמן דו-חמצני ופסולת תאים 1. microvascular vasomotion גם מסדיר הפצה זרימת הדם זלוף רקמות, ובכך להשפיע על לחץ דם microcirculatory המקומי ואת התגובות דלקת, אשר יכול לגרום לבצקת למחלות רבות. לכן, microvascular vasomotion חשוב מאוד לשמור על הפונקציה פיזיולוגיים של איברים2,3,4, רקמות ותאים רכיב. ירידת ערך של microvascular vasomotion עשוי להיות אחד הצעדים מפתח בהתפתחות של מחלות הקשורות microcirculation5.
לייזר דופלר פותחה בתחילה עבור כימות בשדה המחקר microcirculation6ופיקוח. טכניקה זו, יחד עם גישות טכניות אחרות (למשל, לייזר חודרני7, transcutaneous חמצן, וכו ‘.), יש נחשב תקן הזהב עבור הערכת זרימת הדם microcirculation. הרציונל לכך הדם זלוף של microcirculation המקומי (קרי, נימים, רבים, venules, וכו ‘) יכול להיקבע על ידי המנגנון מצויד עם לייזר דופלר, מבוססת על עיקרון דופלר. אורך הגל והתדירות של פליטה מאולצת אור להשתנות בעת תזוזה מפגש מרגש כדוריות הדם microvessels, או שהם נותרים ללא שינוי. לכן, ב microcirculation, את המספר ואת המהירות של כדוריות הדם הם הגורמים העיקריים הנוגעים הגודל ואת התפלגות השכיחויות של האור דופלר-העביר, בעוד הכיוון של זרימת הדם microvascular הוא לא רלוונטי. באמצעות שיטות שונות, מגוון רחב של רקמות שימשו ללימודים microcirculatory, כולל את mesenteries ואת הגבי צ’יימברס skinfold של עכברים, חולדות, אוגרים, ואפילו בני8. עם זאת, בפרוטוקול הנוכחי, אנו מתמקדים פונקציונליות המצב של הלבלב איון microvascular vasomotion, אשר מוערך באמצעות לייזר דופלר ומערכת פרמטר הערכה תוצרת בית.
הלבלב איון microcirculation מורכב בעיקר הלבלב איון microvessels ותערוכות תכונות ייחודיות. רשת הנימים הלבלב איון מראה צפיפות חמש-פעמים-גבוהה יותר מאשר לרשת הנימים של עמיתו אקסוקרינית שלה9. מתן כצינור להעברת קלט גלוקוז, אינסולין להפיץ, תאי אנדותל איון לספק חמצן לתאים פעילים סמויה איון תאי β. יתר על כן, המתעוררים ראיות גם מדגים כי איון microvessels מעורבים בוויסות ביטוי גנים אינסולין והישרדות β-תא אלא גם ב המשפיעים על תפקוד תאי β; מקדם התפשטות β-תא; והפקת מספר vasoactive, האנגיוגנזה חומרים ו פקטורי גדילה10. לכן, מבחינה זו, אנו מבינים כי למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular עלול להשפיע על תפקוד תאי β איון, להיות מעורבים בפתוגנזה של מחלות כגון דלקת לבלב חריפה/כרונית, סוכרת, ועוד מחלות הקשורות הלבלב.
ניתוח השינויים הפתולוגיים למעמד הפונקציונאלי של הלבלב איון vasomotion microvascular יכול להיות אסטרטגיה אפשרית כדי לקבוע התרומות של microcirculation הלבלב איון כדי המחלות שהוזכרו לעיל. הליך שלב אחר שלב מפורט המתאר את הגישה לקבוע הלבלב איון microvascular vasomotion ויוו מספקים כאן. מדידות טיפוסי מוצגים ואז נציג תוצאות. לבסוף, יתרונותיה וחסרונותיה של השיטה מודגשים דיון, יחד עם עוד יישומים.
Protocol
Representative Results
Discussion
במקרים המערבות microvascular לקוי (למשל, סוכרת, דלקת לבלב חריפה, מחלות microvascular היקפיים, וכו ‘.), כמה מחלות להוביל זרימת דם מופחתת. מלבד שינויים בזרימת הדם, ישנם אינדיקטורים חשובים, כגון microvascular vasomotion, במראה למעמד הפונקציונאלי של מנתחי מיקרו. מחוון ספציפי, microvascular vasomotion, מוגדר בדרך כלל תנודה …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים פקין האיגוד הרפואי המכללה נוער הקרן וקרנות מחקר בסיסי עבור האוניברסיטאות סנטרל (מענק מס 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).
