الأكسجة الدماغية قياس الأوكسجين في الدم واستنادا إلى الرواية التي تعتمد على التفسفر
Summary
نقدم إجراء التجارب لقياس الضغط الجزئي للأوكسجين (PO2) في الأوعية الدموية الدماغية استنادا الأوكسجين التي تعتمد على التبريد من تفسفر. وقد حددت إعداد الحيوان وإجراءات التصوير لكلا ميدانية واسعة من التصوير CCD القائم على ضوء PO2 في الفئران و2 – الفوتون التصوير القائم على الإثارة PO2 في الفئران.
Abstract
رصد خصائص spatiotemporal من الدم والأوكسجين الدماغي الأنسجة أمر حاسم لفهم أفضل للعلاقة الاعصاب الأيضية والأوعية الدموية. وسوف تطور طرائق جديدة لقياس PO2 مع رصد في وقت واحد من أكبر حقول PO2 النظر مع أعلى المكاني القرار و / أو الزمان تمكين مزيد من التبصر في سير عمل الدماغ الطبيعي ، وسوف يكون له أثر كبير أيضا على التشخيص والعلاج من أمراض عصبية وعائية مثل السكتة الدماغية ومرض الزهايمر ، وإصابات الرأس.
وقد أظهرت طرائق التصوير الضوئي إمكانات كبيرة لتوفير القرار spatiotemporal عالية والتصوير الكمي لPO2 القائمة على امتصاص الهيموغلوبين في نطاق الأشعة تحت الحمراء وضوحا وبالقرب من الطيف الضوئي. ومع ذلك ، والقياس المتعدد الأطياف من الأوكسجين في الدم الدماغي تعتمد على الهجرة الفوتون من خلال نسيج الدماغ نثر عالية. مطلوب عادة تقدير ونمذجة المعلمات الأنسجة البصرية ، والتي قد تخضع لتغييرات ديناميكية خلال التجربة ، على تقدير دقيق للالأوكسجين في الدم. من ناحية أخرى ، لا ينبغي تقدير الضغط الجزئي للأوكسجين (PO2) استنادا الأوكسجين التي تعتمد على التبريد من تفسفر تتأثر بشكل كبير من جراء التغييرات في المعلمات من النسيج البصري ، ويقدم قياس المطلق للPO2. وقد أثبتت النظم التجريبية التي تستخدم الأكسجين الأصباغ الحساسة في الدراسات المجراة من النسيج perfused وكذلك لرصد محتوى الأكسجين في الأنسجة الثقافات ، وتبين أن تبريد تفسفر هي تقنية قوية قادرة على التصوير الدقيق الأوكسجين في نطاق PO2 الفسيولوجية.
هنا علينا أن نظهر مع اثنين من طرائق التصوير المختلفة كيفية إجراء قياس PO2 في الأوعية الدموية القشرية على أساس التصوير عمر تفسفر. في أول مظاهرة نقدم حقل واسع من التصوير نظرا لPO2 على السطح القشري من الفئران. هذه الطريقة التجريبية والتصوير والإعداد بسيطة نسبيا استنادا إلى اتفاقية مكافحة التصحر الكاميرا وجهاز ليزر نابض خضراء. وقدم مثالا على رصد انتشار الاكتئاب القشرية على أساس عمر تفسفر صبغة R3 Oxyphor. في المظاهرة الثانية نقدم دقة عالية اثنين الفوتون PO2 تصوير الأوعية الدموية الدقيقة في القشرية على فأرة الحاسوب. يتضمن برنامج الإعداد التجريبية مخصصة بنيت 2 – الفوتون المجهر مع ليزر الفيمتو ثانية ، المغير الكهربائية الضوئية ، والفوتون العد المضاعف أنبوب الصورة. نقدم مثالا للتصوير التباين في PO2 microvasculature القشرية بما فيها الشعيرات الدموية ، وذلك باستخدام رواية PTP – C343 مع تعزيز الصبغة 2 – الفوتون المقطع العرضي الإثارة.
انقر هنا لعرض المقال حول تجميع ومعايرة Nanoprobes الفسفورية للتصوير الأوكسجين في النظم البيولوجية.
Protocol
Discussion
أثبتنا طلبين للقياس في PO2 microvasculature القشرية على أساس الأوكسجين التي تعتمد على التبريد من تفسفر. في حين أن الأسلوب الأول على أساس التصوير CCD يوفر مجالا واسعا للرصد ضوء PO2 ، وقياس الضغط الجزئي للأكسجين في microvasculature القشرية على أساس 2 الفوتون المجهري يوفر القرار الشعرية وي?…
Acknowledgements
نود أن نعترف بدعم من المعاهد الوطنية الأميركية للصحة منح R01NS057476 ، P50NS010828 ، P01NS055104 ، R01EB000790 ، K99NS067050 ، وR01HL081273 R01EB007279 وجمعية القلب الأميركية 0855772D المنحة.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Glycopyrrolate | Reagent | American Regent Inc. | NDC 0517-4605-25 | Used to control pharyngeal, tracheal, and bronchial secretions. |
| Lidocaine HCL | Reagent | Hospira Inc. | NDC 0409-4277-01 | Used as the local anesthesia during surgeries. |
| Isoflurane | Reagent | Baxter Healthcare Corp. | NDC 10019-360-40 | Used as a general inhalation anesthetic drug during surgeries and as a general anesthesia during experiments with mice. |
| Alpha Chloralose | Reagent | Sigma | C0128 | Used as a general anesthesia during experiments with rats. |
| Fluorescein isothio-cyanate–dextran | Reagent | Sigma | FD2000S | Administrated to create ~ 500 nM concentration in blood. |
References
- Kleinfeld, D., Friedman, B., Lyden, P. D., Shih, A. Y., Chen, J., Xu, Z., Xu, X., Zhang, J. Targeted occlusion to surface and deep vessels in neocortex via linear and nonlinear optical absorption, Animal Models of Acute Neurological Injuries. Contemporary Neuroscience Series. , (2007).
- Mostany, R., Portera-Cailliau, C. A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging. J Vis Exp. , (2008).
- Lebedev, A. Y., Cheprakov, A. V., Sakadzic, S., Boas, D. A., Wilson, D. F., Vinogradov, S. A., A, S. Dendritic Phosphorescent Probes for Oxygen Imaging in Biological Systems. Applied Materials & Interfaces. , (2009).
- Finikova, O. S., Lebedev, A. Y., Aprelev, A., Troxler, T., Gao, F., Garnacho, C., Muro, S., Hochstrasser, R. M., Vinogradov, S. A. Oxygen microscopy by two-photon-excited phosphorescence. Chemphyschem. 9, 1673-1679 (2008).
- Sakadžić, S., Yuan, S., Dilekoz, E., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Ayata, C., Boas, D. A. Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression. Appl Opt. 48, D169-D177 (2009).
- Yaseen, M. A., Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Wu, W., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. Optical monitoring of oxygen tension in cortical microvessels with confocal microscopy. Opt Express. 17, 22341-22350 (2009).
- Sakadzic, S., Roussakis, E., Yaseen, M. A., Mandeville, E. T., Srinivasan, V. J., Arai, K., Ruvinskaya, S., Devor, A., Lo, E. H., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. Two-photon high-resolution measurement of partial pressure of oxygen in cerebral vasculature and tissue. Nat Methods. 7, 755-759 (2010).
