Aukštųjų technologijų vaizdavimas rodo kraują, deguonies tekėjimą, energijos apykaitą pelių inkstuose

Aukštųjų technologijų vaizdavimas rodo kraują, deguonies tekėjimą, energijos apykaitą pelių inkstuose

Ūminis inkstų pažeidimas arba ūmus inkstų nepakankamumas gali staiga atsirasti dėl įvairių priežasčių, įskaitant sisteminę kraujo infekcijos sepsį, dėl kurio pakinta deguonies srautas ir metabolizmas inkstuose. Sent Luiso Vašingtono universiteto ir Virdžinijos universiteto McKelvey inžinerijos mokyklos mokslininkai neseniai sukūrė aukštųjų technologijų vaizdo technologiją, kuri atveria galimybes tirti disfunkciją sergant ūmine ir lėtine inkstų liga.

Song Hu, McKelvey inžinerijos mokyklos biomedicinos inžinerijos docentas ir Markas D. Okusa, John C. Buchanan išskirtinis medicinos profesorius Virdžinijos universiteto Nefrologijos skyriuje ir Imuniteto, uždegimo ir regeneracinės medicinos centre „System“ vadovavo komandai, kuri naudojo fotoakustinę mikroskopiją deguonies kiekio pokyčiams kraujyje ir deguonies apykaitai audiniuose paveikti pagal pelės modelį.

Metodas, naudojant šviesos ir garso derinį, norint padaryti didelės skiriamosios gebos vaizdus 200 mikronų gylyje, leido mokslininkams įvertinti sepsį turinčių pelių inkstuose hemoglobino koncentraciją, hemoglobino prisotinimą deguonimi ir kraujo tekėjimą mažuose tarpukampiuose kapiliaruose. , potencialiai gyvybei pavojinga sisteminė infekcija.

Sepsis sukelia daugybę pakitimų, įskaitant uždegimą ir sutrikusį ląstelių metabolizmą, kurie visi sukelia mikro ir makrocirkuliacijos sistemų pokyčius, pavyzdžiui, sumažėja inkstų audinių deguonies kiekis. Iki šiol mokslininkai negalėjo numatyti deguonies trūkumo inkstuose mechanizmų dėl netinkamų esamų vaizdavimo būdų. Hu ir Okusos komanda ketino tai pakeisti.

Tyrime, paskelbtame Tarptautinis inkstų tinklas 2 m. Liepos 2021 d. Jų fotoakustinės mikroskopijos vaizdavimo technika parodė, kad sepsis žymiai sumažino kelis biomarkerius, įskaitant hemoglobino prisotinimą deguonimi peritubuliniuose kapiliaruose, taip pat ląstelių energijos lygį arba ATP inkstuose. Įdomu tai, kad kurso pradžioje, prasidėjus sepsiui, kraujotakoje kapiliaruose ir kreatinino plazmoje - atliekose, kurios pašalinamos iš organizmo inkstuose, įvyko nedideli pokyčiai.

"Mūsų technologija suteikia mikrovaskulinį kraujo deguonies kartografavimą inkstuose", - sakė Hu. „Mes tuo pačiu metu nustatėme kelis mikrovaskulinius parametrus, įskaitant hemoglobino koncentraciją, kraujo prisotinimą deguonimi ir kraujo tekėjimą, o tai anksčiau buvo ypač sunku gauti.“

Fotoakustine technika pavyko priartinti peritubulinius kapiliarus, kurių skersmuo yra mažesnis nei 10 mikronų arba 01 milimetro, pelės inkste, kurio dydis yra tik apie 6–7 milimetrus.

Tada komanda planuoja naudoti šią technologiją inkstų ligų mechanizmams tirti kituose gyvūnų modeliuose.

"Nors to negalima tiesiogiai pritaikyti žmonėms, tai leidžia mums suprasti ligos mechanizmus", - sakė Hu. „Tiriant deguonies apykaitos disfunkcijos ir ūminio inkstų pažeidimo ryšį, gali atsirasti naujų terapinių tikslų ir geriau suprasti, kaip pakeisti ar sumažinti ligos žalą“.

Kitas ilgalaikis komandos tikslas yra sukurti giliai įsiskverbiančių fotoakustinės mikroskopijos metodus, kurie leistų į žmogaus inkstus matyti kelis milimetrus ar net centimetrus.

"Tai leistų mums tiesiogiai pritaikyti šią technologiją klinikinėje aplinkoje", - sakė Hu.