Различия в кинетике оптического просветления здоровых тканей головы и при сахарном диабете

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Оптическая дифференциация патологий является перспективным инструментом биомедицинской диагностики благодаря, прежде всего, своей неинвазивности и простоте реализации. Значения оптических параметров и кинетика их изменений отличаются у здоровых и патологических тканей за счет изменений в их структуре. При сахарном диабете такие изменения особенно заметны. При этом требуются детальные исследования и разработка количественных критериев для дифференциации патологических (гликированных) тканей. В статье представлено ex vivo экспериментальное исследование оптических и геометрических параметров образцов тканей головы крыс при действии иммерсионной жидкости в виде водного 70% раствора глицерина. Оптические и объемно-массовые характеристики измеряли для образцов тканей головы крыс (кожи скальпа, кости черепа, твердой мозговой оболочки, серого и белого вещества мозга) в норме и при модельном сахарном диабете. Спектры коллимированного пропускания образцов тканей измерялись в диапазоне длин волн 450–900 нм. Анализ кинетики оптического пропускания за время до 60 мин показал, что все виды тканей головы у диабетических крыс демонстрируют затрудненную диффузию пробных молекул глицерина по сравнению со здоровыми крысами.

Об авторах

Алаа Сабих Шансхул

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0001-5064-1461
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Екатерина Николаевна Лазарева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-9041-9846
SPIN-код: 2928-3080
Scopus Author ID: 20436373600
ResearcherId: G-8109-2016
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Юрий Игоревич Сурков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0001-6736-4480
SPIN-код: 5034-7994
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Саид Зиаи

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0009-0000-7433-1935
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Полина Александровна Тимошина

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-4856-9522
SPIN-код: 2205-9329
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Изабелла Анатольевна Серебрякова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0001-6285-9222
SPIN-код: 9689-3947
Scopus Author ID: 57219427217
ResearcherId: AAN-8377-2020
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Дарья Кирилловна Тучина

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-0203-4979
SPIN-код: 9952-5501
Scopus Author ID: 55795869700
ResearcherId: D-4728-2013
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Элина Алексеевна Генина

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-1223-1100
SPIN-код: 7202-4364
Scopus Author ID: 57001258100
ResearcherId: D-4358-2013
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Валерий Викторович Тучин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0001-7479-2694
SPIN-код: 7929-3192
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Tuchin V. V. Tissue Optics. Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnostics. SPIE Press, 2015. 988 p. https://spie.org/Publications/Book/2175698
  2. Khalid M., Petroianu G., Adem A. Advanced glycation end-products and diabetes mellitus: Mechanisms and perspectives. Biomolecules, 2022, vol. 12, no. 4, art. 542. https://doi.org/10.3390/biom12040542
  3. Tuchina D. K., Bucharskaya A. B., Dyachenko (Timoshina) P. A., Dikht N. I., Terentyuk G. S., Tuchin V. V. Optical and structural properties of biological tissues under simulated diabetes mellitus. In: Dunaev A., Tuchin V., eds. Biomedical Photonics for Diabetes Research. Boca Raton, FL, CRC Press, 2022, pp. 1–31. https://www.routledge.com/Biomedical-Photonics-for-Diabetes-Research/Dunaev-Tuchin/p/book/9780367628307
  4. Quansah E., Shaik T. A., Çevik E., Wang X., Hoppener C., Meyer-Zedler T., Deckert V., Schmitt M., Popp J., Krafft C. Investigating biochemical and structural changes of glycated collagen using multimodal multiphoton imaging, Raman spectroscopy, and atomic force microscopy. Anal. Bioanal. Chem., 2023, vol. 415, no. 2, pp. 6257–6267. https://doi.org/10.1159/000448121
  5. Yokota M., Tokudome Y. The effect of glycation on epidermal lipid content, its metabolism and change in barrier function. Skin Pharmacol. Physiol. 2016, vol. 29, no. 5, pp. 231–242. https://doi.org/10.1159/000448121
  6. Oliveira L. R., Pinheiro M. R., Tuchina D. K., Timoshina P. A., Carvalho M. I., Oliveira L. M. Light in evaluation of molecular diffusion in tissues: Discrimination of pathologies. Adv. Drug Deliv. Rev., 2024, vol. 212, art. 115420. https://doi.org/10.1016/j.addr.2024.115420
  7. Gaar J., Rafea N., Margaret B. Enzymatic and non-enzymatic crosslinks found in collagen and elastin and their chemical synthesis. Org. Chem. Front., 2020, vol. 7, no. 1, pp. 2789–2814. https://doi.org/10.1039/d0qo00624f
  8. Gautieri A., Passini F. S., Silván U., Guizar-Sicairos M., Carimati G., Volpi P., Moretti M., Schoenhuber H., Redaelli A., Berli M., Snedeker J. G. Advanced glycation end-products: Mechanics of aged collagen from molecule to tissue. Matrix Biol., 2017, vol. 59, pp. 95–108. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2016.09.001
  9. Mengstie M. A., Abebe E. C., Teklemariam A. B., Mulu A. T., Agidew M. M., Azezew M. T., Zewde E. A., Teshome A. A. Endogenous advanced glycation end products in the pathogenesis of chronic diabetic complications. Front. Mol. Biosci., 2022, vol. 9, art. 1002710. https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.1002710
  10. Kim Y. Blood and Tissue advanced glycation end products as determinants of cardiometabolic disorders focusing on human studies. Nutrients, 2023, vol. 15, no. 8, art. 2002. https://doi.org/10.3390/nu15082002
  11. Feng W., Zhang C., Yu T., Zhu D. Quantitative evaluation of skin disorders in type 1 diabetic mice by in vivo optical imaging. Biomed. Opt. Express, 2019, vol. 10, pp. 2996–3008. https://doi.org/10.1364/BOE.10.002996
  12. Zharkikh E., Dremin V., Zherebtsov E., Dunaev A., Meglinski I. Biophotonics methods for functional monitoring of complications of diabetes mellitus. J. Biophotonics, 2020, vol. 13, art. e202000203. https://doi.org/10.1002/jbio.202000203
  13. Zhu J., Li D., Yu T., Zhu D. Optical angiography for diabetes-induced pathological changes in microvascular structure and function: An overview. J. Innov. Opt. Health Sci., 2022, vol. 15, art. 2230002. https://doi.org/10.1142/S1793545822300026
  14. Shirshin E., Cherkasova E. O., Tikhonova T., Berlovskaya E., Priezzhev A., Fadeev V. Native fluorescence spectroscopy of blood plasma of rats with experimental diabetes: identifying fingerprints of glucose-related metabolic pathways. J. Biomed. Opt., 2015, vol. 20, art. 051033. https://doi.org/10.1117/1.JBO.20.5.051033
  15. Islam M. S., du T. Loots. Experimental rodent models of type 2 diabetes: A review. Methods Find. Exp. Clin. Pharmacol., 2009, vol. 31, no. 4, pp. 249–261. https://doi.org/10.1358/mf.2009.31.4.1362513
  16. Physical Properties of Glycerine and Its Solutions. New York, Glycerine Producers’ Association, 1963. 17 p.
  17. Tuchina D. K., Bashkatov A. N., Genina E. A., Tuchin V. V. The effect of immersion agents on the weight and geometric parameters of myocardial tissue in vitro. Biophysics, 2018, vol. 63, pp. 791–797. https://doi.org/10.1134/S0006350918050238

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».