Η απεικόνιση υψηλής τεχνολογίας αποκαλύπτει αίμα, ροή οξυγόνου, ενεργειακό μεταβολισμό στα νεφρά των ποντικών

Η απεικόνιση υψηλής τεχνολογίας αποκαλύπτει αίμα, ροή οξυγόνου, ενεργειακό μεταβολισμό στα νεφρά των ποντικών

Οξεία νεφρική βλάβη ή οξεία νεφρική ανεπάρκεια, μπορεί να εμφανιστεί ξαφνικά από ποικίλες αιτίες, συμπεριλαμβανομένης της σηψαιμικής συστηματικής λοίμωξης αίματος, η οποία προκαλεί αλλαγές στη ροή οξυγόνου και στο μεταβολισμό στα νεφρά. Ερευνητές στη Σχολή Μηχανικών McKelvey στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις και στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια ανέπτυξαν πρόσφατα μια τεχνική απεικόνισης υψηλής τεχνολογίας που ανοίγει ευκαιρίες για μελέτη της δυσλειτουργίας σε οξεία και χρόνια νεφρική νόσο.

Ο Song Hu, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στη Σχολή Μηχανικών McKelvey και Mark D. Okusa, ο διακεκριμένος καθηγητής Ιατρικής του John C. Buchanan στο τμήμα νεφρολογίας και του Κέντρου ανοσίας, φλεγμονής και αναγεννητικής ιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια Υγείας Η System, οδήγησε μια ομάδα που χρησιμοποίησε φωτοακουστική μικροσκόπηση για αλλαγές στην εικόνα της παροχής οξυγόνου στο αίμα και του μεταβολισμού οξυγόνου σε ιστό σε ένα μοντέλο ποντικιού.

Η τεχνική, η οποία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό φωτός και ήχου για τη λήψη εικόνων υψηλής ανάλυσης σε βάθος 200 μικρά, επέτρεψε στους ερευνητές να ποσοτικοποιήσουν τη συγκέντρωση της αιμοσφαιρίνης, τον κορεσμό οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης και τη ροή του αίματος σε μικροσκοπικά τριχοειδή τριχοειδή αγγεία ποντικών με σήψη , μια δυνητικά απειλητική για τη ζωή συστημική λοίμωξη.

Η σήψη προκαλεί πολλαπλές αλλαγές, συμπεριλαμβανομένης της φλεγμονής και του διαταραγμένου κυτταρικού μεταβολισμού, οι οποίες οδηγούν σε αλλαγές στα μικρο-και μακροκυκλοφορικά συστήματα, όπως μειωμένο οξυγόνο στους νεφρικούς ιστούς. Μέχρι σήμερα, οι ερευνητές δεν ήταν σε θέση να οραματιστούν τους μηχανισμούς της έλλειψης οξυγόνου στα νεφρά λόγω ανεπαρκών υπαρχουσών τεχνικών απεικόνισης. Ο Hu και η ομάδα της Okusa ξεκίνησαν να το αλλάξουν.

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Νεφροί Διεθνές Στις 2 Ιουλίου 2021, η τεχνική απεικόνισης φωτοακουστικής μικροσκοπίας έδειξε ότι η σήψη μείωσε σημαντικά αρκετούς βιοδείκτες, συμπεριλαμβανομένου του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης στα περιφερικά τριχοειδή καθώς και τα επίπεδα κυτταρικής ενέργειας ή ATP, στα νεφρά. Είναι ενδιαφέρον, στις αρχές της πορείας μετά την έναρξη της σήψης, υπήρξαν μικρές αλλαγές στη ροή του αίματος στα τριχοειδή αγγεία και στην κρεατινίνη πλάσματος, ένα απόβλητο προϊόν που αφαιρέθηκε από το σώμα από τα νεφρά.

«Η τεχνολογία μας παρέχει μικροαγγειακή χαρτογράφηση οξυγόνου στο αίμα στα νεφρά για πρώτη φορά», δήλωσε ο Χου. «Παρέχουμε ταυτόχρονη απόκτηση πολλαπλών μικροαγγειακών παραμέτρων, συμπεριλαμβανομένης της συγκέντρωσης αιμοσφαιρίνης, της οξυγόνωσης του αίματος και της ροής του αίματος, κάτι που ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να ληφθεί προηγουμένως».

Η φωτοακουστική τεχνική μπόρεσε να μεγεθύνει τα τριχοειδή τριχοειδή αγγεία, τα οποία είναι μικρότερα από 10 μικρά σε διάμετρο, ή 01 χιλιοστά, στο νεφρό του ποντικιού, το οποίο έχει το ίδιο μέγεθος περίπου 6 έως 7 χιλιοστά.

Στη συνέχεια, η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει αυτήν την τεχνολογία για να μελετήσει μηχανισμούς νεφρικής νόσου σε άλλα ζωικά μοντέλα.

«Αν και αυτό δεν μπορεί να εφαρμοστεί άμεσα στους ανθρώπους, μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς της νόσου», είπε ο Χου. "Η μελέτη της σχέσης μεταξύ της μεταβολικής δυσλειτουργίας του οξυγόνου και της οξείας νεφρικής βλάβης θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους θεραπευτικούς στόχους και βελτιωμένη κατανόηση του τρόπου αναστροφής ή μείωσης της βλάβης της νόσου."

Ο άλλος μακροπρόθεσμος στόχος της ομάδας είναι να αναπτύξει τεχνικές φωτοακουστικής μικροσκοπίας βαθιάς διείσδυσης που θα τους επέτρεπαν να δουν πολλαπλά χιλιοστά ή ακόμα και εκατοστά στο ανθρώπινο νεφρό.

«Αυτό θα μας επέτρεπε να εφαρμόσουμε άμεσα αυτήν την τεχνολογία στο κλινικό περιβάλλον», δήλωσε ο Χου.