Imágenes de alta tecnología revelan sangre, flujo de oxígeno y metabolismo energético en los riñones de los ratones

Imágenes de alta tecnología revelan sangre, flujo de oxígeno y metabolismo energético en los riñones de los ratones

La lesión renal aguda, o insuficiencia renal aguda, puede ocurrir repentinamente por una variedad de causas, incluida la sepsis por infección sanguínea sistémica, que provoca cambios en el flujo de oxígeno y el metabolismo en los riñones. Investigadores de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis y de la Universidad de Virginia desarrollaron recientemente una técnica de imágenes de alta tecnología que abre oportunidades para estudiar la disfunción en la enfermedad renal aguda y crónica.

Song Hu, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey, y Mark D. Okusa, Profesor Distinguido de Medicina John C. Buchanan en la División de Nefrología y Centro de Inmunidad, Inflamación y Medicina Regenerativa de la Universidad de Virginia Health System, dirigió un equipo que utilizó microscopía fotoacústica para visualizar cambios en el suministro de oxígeno en la sangre y el metabolismo del oxígeno en los tejidos en un modelo de ratón.

La técnica, que utiliza una combinación de luz y sonido para tomar imágenes de alta resolución a 200 micrones de profundidad, permitió a los investigadores cuantificar la concentración de hemoglobina, la saturación de oxígeno de la hemoglobina y el flujo sanguíneo en pequeños capilares peritubulares en los riñones de ratones con sepsis. , una infección sistémica potencialmente mortal.

La sepsis causa múltiples cambios, que incluyen inflamación y alteraciones del metabolismo celular, todos los cuales conducen a cambios en los sistemas microcirculatorios y macrocirculatorios, como la reducción de oxígeno en los tejidos renales. Hasta la fecha, los investigadores no han podido imaginar los mecanismos de la falta de oxígeno en los riñones debido a las inadecuadas técnicas de imagen existentes. El equipo de Hu y Okusa se propuso cambiar eso.

En investigación publicada en Riñón internacional El 2 de julio de 2021, su técnica de imágenes de microscopía fotoacústica mostró que la sepsis redujo significativamente varios biomarcadores, incluida la saturación de oxígeno de la hemoglobina en los capilares peritubulares, así como los niveles de energía celular, o ATP, en el riñón. Curiosamente, al comienzo del curso posterior al inicio de la sepsis, hubo cambios menores en el flujo sanguíneo en los capilares y en la creatinina plasmática, un producto de desecho eliminado del cuerpo por los riñones.

"Nuestra tecnología proporciona un mapeo microvascular del oxígeno en sangre en los riñones por primera vez", dijo Hu. "Proporcionamos una adquisición simultánea de múltiples parámetros microvasculares, incluida la concentración de hemoglobina, la oxigenación de la sangre y el flujo sanguíneo, que antes era particularmente difícil de obtener".

La técnica fotoacústica logró acercar los capilares peritubulares, que tienen menos de 10 micrones de diámetro, o 01 milímetros, en el riñón del ratón, que en sí mismo tiene un tamaño de sólo 6 a 7 milímetros.

A continuación, el equipo planea utilizar esta tecnología para estudiar los mecanismos de la enfermedad renal en otros modelos animales.

"Si bien esto no se puede aplicar directamente a los humanos, nos permite comprender los mecanismos de la enfermedad", dijo Hu. "Estudiar la relación entre la disfunción metabólica del oxígeno y la lesión renal aguda podría conducir a nuevos objetivos terapéuticos y una mejor comprensión de cómo revertir o reducir el daño de la enfermedad".

El otro objetivo a largo plazo del equipo es desarrollar técnicas de microscopía fotoacústica de penetración profunda que les permitan ver varios milímetros o incluso centímetros en el riñón humano.

"Eso nos permitiría aplicar directamente esta tecnología en el entorno clínico", dijo Hu.

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