Laser Doppler: Et verktøy for måling bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær Vasomotion i Vivo
Summary
Bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion regulerer Holme blod distribusjon og opprettholder fysiologiske funksjon Holme β celler. Denne protokollen beskriver hvordan du bruker en laser Doppler skjerm til å finne funksjonell status for bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion i vivo og vurdere bidrag av bukspyttkjertelen Holme mikrosirkulasjonen bukspyttkjertelen-relaterte sykdommer.
Abstract
Som en funksjonell status mikrosirkulasjonen er mikrovaskulær vasomotion viktig for levering av oksygen og næringsstoffer og fjerning av karbondioksid og avfallsprodukter. Svekkelse av mikrovaskulær vasomotion kan være et viktig skritt i utviklingen av mikrosirkulasjonen-relaterte sykdommer. I tillegg er til svært vascularized bukspyttkjertelen Holme tilpasset for å støtte endokrine funksjon. I denne forbindelse synes det mulig å antyde at funksjonell status bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion kan påvirke bukspyttkjertelen Holme funksjon. Analysere patologiske forandringer av funksjonell status for bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion kan være en mulig strategi å bestemme bidrag som bukspyttkjertelen Holme mikrosirkulasjonen gjør relaterte sykdommer som diabetes mellitus, pankreatitt, etc. Derfor beskriver denne protokollen bruker en laser Doppler blod gassStrømning overvåker kontrollere funksjonelle av bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion, og å etablere parametrene (inkludert gjennomsnittlig perfusjon, amplitude, frekvens og relativ hastigheten av bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion) for evaluering av microcirculatory funksjonell status. I en streptozotocin-indusert diabetiker musemodell observerte vi en svekket funksjonell status bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion. Som konklusjon, kan denne fremgangsmåten for å vurdere bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion i vivo avsløre mekanismer knyttet til bukspyttkjertelen Holme sykdommer.
Introduction
Som en parameter av funksjonell status for mikrosirkulasjonen, mikrovaskulær vasomotion tar ansvar for levering og utveksling av oksygen og næringsstoffer, hormoner og er avgjørende for fjerning av metabolske produkter som karbondioksid og celle avfall 1. mikrovaskulær vasomotion også regulerer blod flyte distribusjon og vevsperfusjon, og dermed påvirke lokale microcirculatory blodtrykk og Svar å betennelse, noe som kan føre til ødem i mange sykdommer. Mikrovaskulær vasomotion er derfor svært viktig å opprettholde fysiologiske funksjon organer2,3,4, vev og komponent celler. Svekkelse av mikrovaskulær vasomotion kan være en av de viktigste trinnene i utviklingen av mikrosirkulasjonen-relaterte sykdommer5.
Laser Doppler ble opprinnelig utviklet for observasjon og kvantifisering i feltet mikrosirkulasjonen forskning6. Denne teknikken, sammen med andre tekniske tilnærminger (f.eks laser speckle7transkutan oksygen, osv.), har vært ansett som den gylne standarden for å vurdere blodstrømmen i mikrosirkulasjonen. Begrunnelsen at blodperfusjon av lokale mikrosirkulasjonen (dvs. kapillærer, arterioler, venules, etc.) kan bestemmes av apparatet utstyrt med laser Doppler, er basert på prinsippet om Doppler SKIFT. Bølgelengde og hyppigheten av tilsvarende lys endres når lyset partikler møte bevegelige blodlegemer i microvessels, eller de forblir uendret. Derfor i mikrosirkulasjonen er nummeret og hastigheten av blod celler de viktigste faktorene knyttet til størrelsen og fordelingen av Doppler-forskjøvet lyset, mens retning av mikrovaskulær blodstrøm er irrelevant. Bruker ulike metoder, ulike vev er brukt for microcirculatory studier, inkludert mesenteries og dorsal skinfold kamre av mus, rotter, hamstere, og selv mennesker8. Men i gjeldende protokollen, fokuserer vi på den funksjonelle status for bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion, som er evaluert med laser Doppler og en hjemmelaget parameteren vurderingssystem.
Bukspyttkjertelen Holme mikrosirkulasjonen består hovedsakelig av bukspyttkjertelen Holme microvessels og utstillinger særtrekk. En bukspyttkjertelen Holme capillary nettverket viser en fem ganger høyere tetthet enn capillary nettverket av sin exocrine motpart9. Som en kanal for levering av input glukose og formidle insulin, leverer Holme endotelceller oksygen til metabolsk aktive celler i Holme β celler. Videre viser nye bevis også at Holme microvessels er involvert ikke bare i å regulere insulin genuttrykk og β-celle overlevelse, men også i påvirker β-celle funksjon; fremme β-celle spredning; og produserer en rekke vasoactive, angiogenic stoffer og vekstfaktorer10. Derfor i denne forbindelse antyde vi at funksjonell status for bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion kan påvirke Holme β-celle funksjon og engasjere seg i patogenesen av sykdommer som akutt/kronisk pankreatitt, diabetes og andre bukspyttkjertelen-relaterte sykdommer.
Analysere patologiske forandringer av funksjonell status for bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion kan være en mulig strategi for å finne ut bidrag av bukspyttkjertelen Holme blodsirkulasjonen til sykdommer nevnt ovenfor. En detaljert fremgangsmåte som beskriver tilnærming for å fastslå bukspyttkjertelen Holme mikrovaskulær vasomotion i vivo gir her. Typiske mål vises deretter i Representant resultater. Til slutt, fordelene og ulempene av metoden utheves i diskusjon, sammen med videre søknader.
Protocol
Representative Results
Discussion
I tilfeller som involverer mikrovaskulær dysfunksjon (f.eks diabetes, Akutt pankreatitt, perifere mikrovaskulær sykdommer, osv.), føre noen sykdommer til redusert blodstrøm. Annet enn endringer i blodstrømmen er det viktige indikatorer, som mikrovaskulær vasomotion, som speil mikrosirkulasjonen funksjonell status. Bestemt indikatoren, mikrovaskulær vasomotion, er vanligvis definert som oscillation av mikrovaskulær tonen i mikrovaskulær senger. Gjeldende protokoll kan en mikrovaskulær blodperfu…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra Peking Union Medical College Youth fondet og grunnleggende forskning midlene sentral universitetene (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).
