인광의 산소에 의존 담금질을 바탕으로 대뇌 혈액 산소 측정
Summary
우리는 인광의 산소에 의존 담금질에 따라 대뇌 vasculature에서 산소의 부분 압력 (pO2)을 측정하는 실험 절차를 제시한다. 동물 준비 및 이미징 절차 쥐의 pO2 볼 때 CCD 기반 영상의 넓은 분야와 생쥐의 pO2의 2 광자 여기 기반 이미징 모두에게 설명했다.
Abstract
대뇌 혈액과 조직 산소의 spatiotemporal 특성의 모니터링은 신경 신진 대사 – 혈관 관계의 이해를 위해 매우 중요합니다. 높은 공간 및 / 또는 시간적 해상도로보기 큰 분야의 pO2 동시에 모니터링 새로운 pO2 측정 modalities의 개발은 정상적인 두뇌의 기능에 더 큰 통찰력을 사용하고 같은 neurovascular 질병의 진단과 치료에 상당한 영향을 미칠 것이다 또한 뇌졸중, 알츠하이머 병, 그리고 머리 부상.
광학 이미징 modalities는 광 스펙트럼의 가시 성과 가까운 적외선 범위에서 헤모글로빈의 흡수를 기반으로 높은 해상도와 spatiotemporal pO2의 양적 이미징을 제공하기 위해 큰 잠재력을 보여주었다. 그러나 대뇌 혈액 산소의 multispectral 측정 높은 산란 뇌 조직을 통해 광자 마이 그 레이션에 의존합니다. 견적 및 실험 도중 역동적인 변화를 받아야 수 조직 광학 매개 변수의 모델링은 일반적으로 혈액 산소의 정확한 추정이 필요합니다. 한편, 인광의 산소에 의존 담금질에 따라 산소의 부분 압력 (pO2)의 평가는 크게 조직의 광학 매개 변수의 변화에 의해 영향을 pO2의 절대 측정을 제공해서는 안됩니다. 산소에 민감한 염료를 사용하는 실험 시스템은 물론 생리 pO2 범위에서 정확한 산소 이미징 수있는 강력한 기술입니다 인광 담금질을 보여주는, 조직 문화의 산소 내용을 모니터링으로 perfused 조직의 생체내 연구에서 입증되었습니다.
여기 우리는 어떻게 인광 수명 이미징에 따라 대뇌 피질의 vasculature에 pO2 측정을 수행하는 두 개의 서로 다른 이미징 modalities과 함께 보여줍니다. 첫번째 예제에서 우리는 암흑의 대뇌 피질의 표면에 pO2의보기 영상의 다양한 분야를 제시한다. 이 영상 양상은 CCD 카메라와 레이저 펄스 녹색을 바탕으로 상대적으로 간단한 실험 설정을했습니다. Oxyphor의 R3의 염료 인광 수명에 따라 대뇌 피질의 확산 우울증을 모니터링의 예를 제시했다. 두번째 예제에서 우리는 고해상도 두 광자 마우스의 대뇌 피질 마이크로 vasculature에 pO2 이미징을 제시한다. 실험 설치 femtosecond 레이저, 전자 광학 변조기 및 광자 – 계산 사진 배율 튜브와 사용자 지정 구축 2 광자 현미경을 포함합니다. 우리는 향상된와 PTP – C343 염료 소설 2 광자 여기 크로스 섹션을 사용하여 영상의 예를 들어 모세 혈관을 포함하여 대뇌 피질의 microvasculature에 pO2 이질을 제시.
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Protocol
Discussion
우리는 인광의 산소에 의존 담금질에 따라 대뇌 피질의 microvasculature의 pO2 측정의 두 어플 리케이션을 시연했다. CCD 이미징에 따라 첫 번째 방법은 2 광자 현미경을 기반으로 대뇌 피질의 microvasculature에서 산소의 부분 압력을 측정, pO2의 전망 모니터링의 다양한 분야를 제공하고 있지만 모세 해상도를 제공하고 깊이 이미징 수 있습니다. 두 가지 방법은 높은 속도와 높은 신호 대 잡음 측정을 ?…
Acknowledgements
우리는 건강 보조금 R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 및 R01EB007279와 미국 심장 협회 부여 0855772D 미국 국립 연구소의 지원을 인정하고 싶습니다.
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).
