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L’imagerie de haute technologie révèle le sang, le flux d’oxygène et le métabolisme énergétique dans les reins de souris

Écrit par admin

L’insuffisance rénale aiguë, ou l’insuffisance rénale aiguë, peut survenir soudainement à partir de diverses causes, y compris la septicémie d’une infection systémique du sang, qui provoque des changements dans le flux d’oxygène et le métabolisme dans les reins.

Des chercheurs de la McKelvey School of Engineering de l’Université Washington à St. Louis et de l’Université de Virginie ont récemment mis au point une technique d’imagerie de haute technologie qui ouvre des possibilités d’étudier le dysfonctionnement dans les maladies rénales aiguës et chroniques.

Chanson Hu, professeur agrégé de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering, et Mark D. Okusa, professeur distingué John C. Buchanan de médecine à la division de néphrologie et au Center for Immunity, Inflammation and Regenerative Medicine du University of Virginia Health System, ont dirigé une équipe qui a utilisé la microscopie photoacoustique pour imager les changements dans l’apport d’oxygène dans le sang et le métabolisme de l’oxygène dans les tissus d’un modèle murin.

Microscopie photoacoustique en accéléré des réponses microvasculaires et métaboliques de l’oxygène du rein de souris à l’injection de solution saline comme contrôle : concentration d’hémoglobine (CHb); saturation en oxygène de l’hémoglobine (sO2); vitesse du flux sanguin; et images du taux métabolique d’oxygène micro-régional (MRO2) acquises avant, 10 minutes, 20 minutes, 40 minutes, 60 minutes et 80 minutes après le lipopolysaccharide (LPS), respectivement. Barre d’échelle : 200 microns. Crédit image : Song Hu et Mark Okusa

La technique, qui utilise une combinaison de lumière et de son pour prendre des images haute résolution à 200 microns de profondeur, a permis aux chercheurs de quantifier la concentration d’hémoglobine, la saturation en oxygène de l’hémoglobine et le flux sanguin dans de minuscules capillaires péritubulaires dans les reins de souris atteintes de sepsis. , une infection systémique potentiellement mortelle.

La septicémie provoque de multiples changements, y compris une inflammation et un métabolisme cellulaire perturbé, qui entraînent tous des changements dans les systèmes micro- et macrocirculatoires, tels qu’une réduction de l’oxygène dans les tissus rénaux. À ce jour, les chercheurs n’ont pas été en mesure d’envisager les mécanismes du manque d’oxygène sur les reins en raison de l’insuffisance des techniques d’imagerie existantes. L’équipe de Hu et Okusa a décidé de changer cela.

Dans une recherche publiée dans International du rein, leur technique d’imagerie par microscopie photoacoustique a montré que la septicémie réduisait considérablement plusieurs biomarqueurs, notamment la saturation en oxygène de l’hémoglobine dans les capillaires péritubulaires ainsi que les niveaux d’énergie cellulaire, ou ATP, dans le rein. Fait intéressant, au début du cours suivant le début de la septicémie, il y avait des changements mineurs dans le flux sanguin dans les capillaires et la créatinine plasmatique, un déchet éliminé du corps par les reins.

“Notre technologie fournit pour la première fois une cartographie microvasculaire de l’oxygène du sang dans les reins”, a déclaré Hu. « Nous avons fourni une acquisition simultanée de plusieurs paramètres microvasculaires, notamment la concentration en hémoglobine, l’oxygénation du sang et le flux sanguin, ce qui était particulièrement difficile à obtenir auparavant. »

La technique photoacoustique a permis de zoomer sur les capillaires péritubulaires, dont le diamètre est inférieur à 10 microns, soit 0,01 millimètre, dans le rein de souris, lui-même d’une taille d’environ 6 à 7 millimètres.

Ensuite, l’équipe prévoit d’utiliser cette technologie pour étudier les mécanismes de la maladie rénale dans d’autres modèles animaux.

“Bien que cela ne puisse pas être directement appliqué aux humains, cela nous permet de comprendre les mécanismes de la maladie”, a déclaré Hu. “L’étude de la relation entre le dysfonctionnement métabolique de l’oxygène et les lésions rénales aiguës pourrait conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques et à une meilleure compréhension de la façon d’inverser ou de réduire les dommages causés par la maladie.”

L’autre objectif à long terme de l’équipe est de développer des techniques de microscopie photoacoustique à pénétration profonde qui leur permettraient de voir plusieurs millimètres, voire plusieurs centimètres, dans le rein humain.

“Cela nous permettrait d’appliquer directement cette technologie dans le cadre clinique”, a déclaré Hu.

La source: Université de Washington à Saint-Louis




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