Name: estimation of urinary nanocrystals in humans using calcium fluorophore labeling and nanoparticle tracking analysis
Uploaded: 2021-02-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Urinary Nanocrystals in Humans using Calcium Fluorophore Labeling and Nanoparticle Tracking Analysis at JoVE.com

המחברים מודים לכל משתתפי המחקר ולגרעין הביונוטריון UAB CCTS ולמרכז שירות ההדמיה ברזולוציה גבוהה של UAB על תרומתם. עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקים DK106284 ו DK123542 (TM), ו UL1TR003096 (המרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום).

כל הניסויים המתוארים בעבודה זו אושרו על ידי אוניברסיטת אלבמה ב ברמינגהאם (UAB) הוועדה לבדיקה מוסדית. מבוגרים בריאים (33.6 ± 3.3 שנים; n = 10) נרשמו למחקר אם היה להם פאנל מטבולי מקיף דם נורמלי, משתמשים שאינם טבק, לא בהריון, BMI בין 20-30 ק"ג / מ'2, וללא מצבים רפואיים כרוניים או מחלות חריפות. משתתפים ברי...

<ol>
	<li>Fogazzi, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalluria:+a+neglected+aspect+of+urinary+sediment+analysis.">Crystalluria: a neglected aspect of urinary sediment analysis.</a> Nephrology, Dialysis, Transplantation. 11 (2), 379-387 (1996).</li><li>Kuo, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urine+calcium+and+volume+predict+coverage+of+renal+papilla+by+Randall's+plaque.">Urine calcium and volume predict coverage of renal papilla by Randall's plaque.</a> Kidney International. 64 (6), 2150-2154 (2003).</li><li>Robertson, W. G., Peacock, M., Nordin, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+crystalluria+in+recurrent+renal-stone+formers.">Calcium crystalluria in recurrent renal-stone formers.</a> Lancet. 2 (7610), 21-24 (1969).</li><li>Robertson, W. G., Peacock, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+oxalate+crystalluria+and+inhibitors+of+crystallization+in+recurrent+renal+stone-formers.">Calcium oxalate crystalluria and inhibitors of crystallization in recurrent renal stone-formers.</a> Clinical Science. 43 (4), 499-506 (1972).</li><li>Hallson, P. C., Rose, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+urinary+test+for+stone+"activity".">A new urinary test for stone "activity".</a> British Journal of Urology. 50 (7), 442-448 (1978).</li><li>Daudon, M., Hennequin, C., Boujelben, G., Lacour, B., Jungers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+crystalluria+determination+and+the+risk+of+recurrence+in+calcium+stone+formers.">Serial crystalluria determination and the risk of recurrence in calcium stone formers.</a> Kidney International. 67 (5), 1934-1943 (2005).</li><li>Baumann, J. M., Affolter, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+crystalluria+to+kidney+stones,+some+physicochemical+aspects+of+calcium+nephrolithiasis.">From crystalluria to kidney stones, some physicochemical aspects of calcium nephrolithiasis.</a> World Journal of Nephrology. 3 (4), 256-267 (2014).</li><li>Patel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxalate+induces+mitochondrial+dysfunction+and+disrupts+redox+homeostasis+in+a+human+monocyte+derived+cell+line.">Oxalate induces mitochondrial dysfunction and disrupts redox homeostasis in a human monocyte derived cell line.</a> Redox Biology. 15, 207-215 (2018).</li><li>Khan, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+renal+epithelial+cells+in+the+initiation+of+calcium+oxalate+stones.">Role of renal epithelial cells in the initiation of calcium oxalate stones.</a> Nephron Experimental Nephrology. 98 (2), 55-60 (2004).</li><li>Mulay, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+oxalate+crystals+induce+renal+inflammation+by+NLRP3-mediated+IL-1beta+secretion.">Calcium oxalate crystals induce renal inflammation by NLRP3-mediated IL-1beta secretion.</a> Journal of Clinical Investigation. 123 (1), 236-246 (2013).</li><li>Umekawa, T., Chegini, N., Khan, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxalate+ions+and+calcium+oxalate+crystals+stimulate+MCP-1+expression+by+renal+epithelial+cells.">Oxalate ions and calcium oxalate crystals stimulate MCP-1 expression by renal epithelial cells.</a> Kidney International. 61 (1), 105-112 (2002).</li><li>Huang, M. Y., Chaturvedi, L. S., Koul, S., Koul, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxalate+stimulates+IL-6+production+in+HK-2+cells,+a+line+of+human+renal+proximal+tubular+epithelial+cells.">Oxalate stimulates IL-6 production in HK-2 cells, a line of human renal proximal tubular epithelial cells.</a> Kidney International. 68 (2), 497-503 (2005).</li><li>Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Renal+tubular+epithelial+cell+injury,+apoptosis+and+inflammation+are+involved+in+melamine-related+kidney+stone+formation.">Renal tubular epithelial cell injury, apoptosis and inflammation are involved in melamine-related kidney stone formation.</a> Urological Research. 40 (6), 717-723 (2012).</li><li>Williams, J., Holmes, R. P., Assimos, D. G., Mitchell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monocyte+Mitochondrial+Function+in+Calcium+Oxalate+Stone+Formers.">Monocyte Mitochondrial Function in Calcium Oxalate Stone Formers.</a> Urology. 93, 221-226 (2016).</li><li>Balcke, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+hyperoxaluria+after+ingestion+of+chocolate+as+a+high+risk+factor+for+calcium+oxalate+calculi.">Transient hyperoxaluria after ingestion of chocolate as a high risk factor for calcium oxalate calculi.</a> Nephron. 51 (1), 32-34 (1989).</li><li>Khan, S. R., Kok, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulators+of+urinary+stone+formation.">Modulators of urinary stone formation.</a> Frontiers in Bioscience. 9, 1450-1482 (2004).</li><li>Rodgers, A., Allie-Hamdulay, S., Jackson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+action+of+citrate+in+urolithiasis+explained+by+chemical+speciation:+increase+in+pH+is+the+determinant+factor.">Therapeutic action of citrate in urolithiasis explained by chemical speciation: increase in pH is the determinant factor.</a> Nephrology, Dialysis, Transplantation. 21 (2), 361-369 (2006).</li><li>Verplaetse, H., Verbeeck, R. M., Minnaert, H., Oosterlinck, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solubility+of+inorganic+kidney+stone+components+in+the+presence+of+acid-base+sensitive+complexing+agents.">Solubility of inorganic kidney stone components in the presence of acid-base sensitive complexing agents.</a> European Urology. 11 (1), 44-51 (1985).</li><li>Frochot, V., Daudon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+value+of+crystalluria+and+quantitative+morphoconstitutional+analysis+of+urinary+calculi.">Clinical value of crystalluria and quantitative morphoconstitutional analysis of urinary calculi.</a> International Journal of Surgery. 36, 624-632 (2016).</li><li>Grover, P. K., Thurgood, L. A., Wang, T., Ryall, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+intracrystalline+and+surface-bound+proteins+on+the+attachment+of+calcium+oxalate+monohydrate+crystals+to+renal+cells+in+undiluted+human+urine.">The effects of intracrystalline and surface-bound proteins on the attachment of calcium oxalate monohydrate crystals to renal cells in undiluted human urine.</a> BJU International. 105, 708-715 (2010).</li><li>Bader, C. A., Chevalier, A., Hennequin, C., Jungers, P., Daudon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodological+aspects+of+spontaneous+crystalluria+studies+in+calcium+stone+formers.">Methodological aspects of spontaneous crystalluria studies in calcium stone formers.</a> Scanning Microscopy. 8 (2), 215-231 (1994).</li><li>Daudon, M., Cohen-Solal, F., Jungers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Eurolithiasis. 9th European Symposium on Urolithiasis. , 261-263 (2001).</li><li>Werness, P. G., Bergert, J. H., Smith, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalluria.">Crystalluria.</a> Journal of Crystal Growth. 53 (1), 166-181 (1981).</li><li>Fan, J., Chandhoke, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examination+of+crystalluria+in+freshly+voided+urines+of+recurrent+calcium+stone+formers+and+normal+individuals+using+a+new+filter+technique.">Examination of crystalluria in freshly voided urines of recurrent calcium stone formers and normal individuals using a new filter technique.</a> Journal of Urology. 161 (5), 1685-1688 (1999).</li><li>Sun, X. Y., Ouyang, J. M., Yu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-dependent+cellular+toxicity+on+renal+epithelial+cells+and+stone+risk+of+calcium+oxalate+dihydrate+crystals.">Shape-dependent cellular toxicity on renal epithelial cells and stone risk of calcium oxalate dihydrate crystals.</a> Scientific Reports. 7 (1), 7250 (2017).</li><li>He, J. Y., Deng, S. P., Ouyang, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology,+particle+size+distribution,+aggregation,+and+crystal+phase+of+nanocrystallites+in+the+urine+of+healthy+persons+and+lithogenic+patients.">Morphology, particle size distribution, aggregation, and crystal phase of nanocrystallites in the urine of healthy persons and lithogenic patients.</a> IEEE Trans Nanobioscience. 9 (2), 156-163 (2010).</li><li>Gao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Physicochemical+Properties+of+Nano-+and+Microsized+Crystals+in+the+Urine+of+Calcium+Oxalate+Stone+Patients+and+Control+Subjects.">Comparison of Physicochemical Properties of Nano- and Microsized Crystals in the Urine of Calcium Oxalate Stone Patients and Control Subjects.</a> Journal of Nanomaterials. 2014, 9 (2014).</li><li>Gavin, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Methods+of+Determining+Urinary+Calculi+Composition:+Petrographic+Thin+Sectioning+of+Calculi+and+Nanoscale+Flow+Cytometry+Urinalysis.">Novel Methods of Determining Urinary Calculi Composition: Petrographic Thin Sectioning of Calculi and Nanoscale Flow Cytometry Urinalysis.</a> Scientific Reports. 6, 19328 (2016).</li><li>Kumar, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+Oxalate+Induces+Urinary+Nanocrystals+in+Humans.">Dietary Oxalate Induces Urinary Nanocrystals in Humans.</a> Kidney International Reports. 5 (7), 1040-1051 (2020).</li><li>Carr, B., Hole, P., Malloy, A., Nelson, P., Smith, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+nanoparticle+tracking+analysis+in+nanoparticle+research--A+mini-review.">Applications of nanoparticle tracking analysis in nanoparticle research--A mini-review.</a> European Journal of Parenteral Sciences and Pharmaceutical Sciences. 14 (2), 45 (2009).</li><li>Dragovic, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sizing+and+phenotyping+of+cellular+vesicles+using+Nanoparticle+Tracking+Analysis.">Sizing and phenotyping of cellular vesicles using Nanoparticle Tracking Analysis.</a> Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 7 (6), 780-788 (2011).</li><li>Dragovic, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+syncytiotrophoblast+microvesicles+and+exosomes+and+their+characterisation+by+multicolour+flow+cytometry+and+fluorescence+Nanoparticle+Tracking+Analysis.">Isolation of syncytiotrophoblast microvesicles and exosomes and their characterisation by multicolour flow cytometry and fluorescence Nanoparticle Tracking Analysis.</a> Methods. 87, 64-74 (2015).</li><li>Gercel-Taylor, C., Atay, S., Tullis, R. H., Kesimer, M., Taylor, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+analysis+of+circulating+cell-derived+vesicles+in+ovarian+cancer+patients.">Nanoparticle analysis of circulating cell-derived vesicles in ovarian cancer patients.</a> Analytical Biochemistry. 428 (1), 44-53 (2012).</li><li>Minta, A., Kao, J. P., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+indicators+for+cytosolic+calcium+based+on+rhodamine+and+fluorescein+chromophores.">Fluorescent indicators for cytosolic calcium based on rhodamine and fluorescein chromophores.</a> Journal of Biological Chemistry. 264 (14), 8171-8178 (1989).</li><li>Harkins, A. B., Kurebayashi, N., Baylor, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resting+myoplasmic+free+calcium+in+frog+skeletal+muscle+fibers+estimated+with+fluo-3.">Resting myoplasmic free calcium in frog skeletal muscle fibers estimated with fluo-3.</a> Biophysical Journal. 65 (2), 865-881 (1993).</li><li>Hernandez-Santana, A., Yavorskyy, A., Loughran, S. T., McCarthy, G. M., McMahon, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+approaches+in+the+detection+of+calcium-containing+microcrystals+in+synovial+fluid.">New approaches in the detection of calcium-containing microcrystals in synovial fluid.</a> Bioanalysis. 3 (10), 1085-1091 (2011).</li><li>Tong, M., Brown, O. S., Stone, P. R., Cree, L. M., Chamley, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+speed+alters+the+apparent+size+and+concentration+of+particles+measured+using+NanoSight+nanoparticle+tracking+analysis.">Flow speed alters the apparent size and concentration of particles measured using NanoSight nanoparticle tracking analysis.</a> Placenta. 38, 29-32 (2016).</li><li>Maas, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Possibilities+and+limitations+of+current+technologies+for+quantification+of+biological+extracellular+vesicles+and+synthetic+mimics.">Possibilities and limitations of current technologies for quantification of biological extracellular vesicles and synthetic mimics.</a> Journal of Controlled Release. 200, 87-96 (2015).</li><li>Hole, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interlaboratory+comparison+of+size+measurements+on+nanoparticles+using+nanoparticle+tracking+analysis+(NTA).">Interlaboratory comparison of size measurements on nanoparticles using nanoparticle tracking analysis (NTA).</a> Journal of Nanoparticle Research. 15, 2101 (2013).</li><li>Tomlinson, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+distinct+circulating+exosomes+in+Parkinson's+disease.">Identification of distinct circulating exosomes in Parkinson's disease.</a> Annals of Clinical and Translational Neurology. 2 (4), 353-361 (2015).</li></ol>

NTA שימש במחקר הנוכחי כדי להעריך nanocrystals בשתן אנושי באמצעות בדיקה מחייב סידן, Fluo-4 AM. אין שיטה סטנדרטית זמינה כדי לזהות nanocrystals בשתן. כמה קבוצות מחקר זיהו nanocrystals בשתן והסתמכו על שימוש בפרוטוקולים נרחבים או שיטות מוגבלות ביכולתם לכמת את הדגימות27,28. מחקר זה מראה ש?...

גבישי שתן נוצרים כאשר השתן הופך רווי עם מינרלים. זה יכול להתרחש אצל אנשים בריאים אבל הוא נפוץ יותר אצל אנשים עם אבנים בכליות1. נוכחות והצטברות של גבישי שתן יכול להגביר את הסיכון לפתח אבן בכליה. באופן ספציפי, זה קורה כאשר גבישים להיקשר פלאק של רנדל, גרעין, לצבור, ולגדול לאורך זמן2,3,4. Crystalluria מקדים היווצרות אבן כליה והערכה של crystalluria עשוי להיות ערך חזוי לשעבר אבן כליות3,5. באופן ספציפי, קריסטלוריה הוצע להיות שימושי כדי לחזות את הסיכון להישנות אבן בחולים עם היסטוריה של סידן אוקסלט המכיל אבנים6,7.
גבישים דווחו להשפיע לרעה על אפיתל הכליות ואת תפקוד תא החיסון במחזור8,9,10,11,12,13. דווח בעבר כי במחזור מונוציטים מסידן אוקסלט (CaOx) אבן כליה לשעבר דיכאו bioenergetics הסלולר לעומת אנשים בריאים14. בנוסף, גבישי CaOx מפחיתים ביו-אנרגיה תאית ומשבשים הומאוסטזיס של Redox במונוציטים8. צריכת ארוחות עשירות באוקסלט עלולה לגרום לקריסטלוריה שעלולה להוביל לנזק ל tubule הכליות ולשנות את הייצור והתפקוד של מקרומולקולות בדרכי השתן המגנות מפני היווצרות אבן כליות15,16. מספר מחקרים הראו כי גבישי השתן יכולים להשתנות בצורה ובגודל בהתאם ל- pH ולטמפרטורה של השתן17,18,19. יתר על כן, חלבונים בדרכי השתן הוכחו לווסת התנהגות גביש20. Daudon et al.19, הציע כי ניתוח crystalluria יכול להיות מועיל בניהול של חולים עם מחלת אבן כליות בהערכת תגובתם לטיפולים. כמה שיטות קונבנציונליות הזמינות כיום כדי להעריך את נוכחותם של גבישים כוללים מיקרוסקופיה מקוטבת21,22, מיקרוסקופ אלקטרונים23, דלפקי חלקיקים3, סינון שתן24, אידוי3,5 אוצנטריפוגה 21. מחקרים אלה סיפקו תובנה חשובה לשדה אבן הכליה לגבי קריסטלוריה. עם זאת, מגבלה של שיטות אלה כבר חוסר היכולת לדמיין ולכמת גבישים פחות מ 1 מיקרומטר בגודל. גבישים בגודל זה עשויים להשפיע על הצמיחה של אבני CaOx על ידי הצמדה ללוח של רנדל.
Nanocrystals הוכחו לגרום לפציעה נרחבת לתאי הכליה לעומת microcrystals גדול25. נוכחות של nanocrystals דווח בשתן באמצעות מנתח חלקיקים26,27. מחקרים אחרונים השתמשו בבדיקות ביספוספט בעלות תווית פלואורסצנטית (alendronate-fluorescein/alendronate-Cy5) כדי לבחון ננו-קריסטלים באמצעות ציטומטריית זרימה ננומטרית28. המגבלה של צבע זה היא שזה לא ספציפי ייקשר כמעט לכל סוגי האבנים למעט ציסטאין. לכן, הערכה מדויקת של נוכחותם של nanocrystals אצל אנשים עשוי להיות כלי יעיל כדי לאבחן crystalluria ו / או לחזות סיכון אבן. מטרת מחקר זה הייתה לזהות ולכמת סידן המכיל ננו-קריסטלים (גודל של <1 מיקרומטר) באמצעות ניתוח מעקב חלקיקים (NTA). כדי להשיג זאת, נעשה שימוש בטכנולוגיית NTA בשילוב עם פלואורופור מחייב סידן, Fluo-4 AM כדי לזהות ולכמת סידן המכיל nanocrystals בשתן של מבוגרים בריאים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Benchtop Centrifuge</td>
			<td>Jouan Centrifuge</td>
			<td>CR3-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Oxalate monohydrate</td>
			<td>Synthesized in the lab as previously described29.</td>
			<td> </td>
			<td>Store at RT; Stock 10 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Phosphate crystals (hydroxyapatite nanopowder)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>677418</td>
			<td>Store at RT; Stock 10 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>AC615095000</td>
			<td>Store at RT; Stock 100%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo-4 AM*</td>
			<td>AAT Bioquest, Inc.</td>
			<td>20550</td>
			<td>Store at Freezer (-20&#176;C); Stock 5 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Nanoparticles</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>742031</td>
			<td>Store at 2-8&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoSight Instrument</td>
			<td>Malvern Instruments, UK</td>
			<td>NS300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>98-4730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virkon Disinfectant</td>
			<td>LanXESS Energizing Company, Germany</td>
			<td>LSP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">*Fluorescence dyes are light sensitive; stock and aliquots should be stored in the dark at -20&#176;C.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

estimation of urinary nanocrystals in humans using calcium fluorophore labeling and nanoparticle tracking analysis

אבנים בכליות הופכות שכיחות יותר ברחבי העולם אצל מבוגרים וילדים. הסוג הנפוץ ביותר של אבן כליות מורכב מגבישי סידן אוקסלט (CaOx). Crystalluria מתרחשת כאשר שתן הופך רווי עם מינרלים (למשל, סידן, אוקסלט, פוספט) ולפני היווצרות אבן כליה. שיטות סטנדרטיות להערכת קריסטלוריה באבן לשעבר כוללות מיקרוסקופיה, סינון וצנטריפוגה. עם זאת, שיטות אלה בעיקר לזהות microcrystals ולא nanocrystals. Nanocrystals הוצעו להיות מזיקים יותר לתאי אפיתל הכליות מאשר microcrystals במבחנה. כאן, אנו מתארים את היכולת של ניתוח מעקב חלקיקים (NTA) כדי לזהות nanocrystals השתן האנושי. מבוגרים בריאים הוזנו דיאטה אוקסלט מבוקר לפני שתיית עומס oxalate כדי לעורר nanocrystals השתן. שתן נאסף במשך 24 שעות לפני ואחרי עומס oxalate. דגימות עובדו ונשטפו עם אתנול כדי לטהר דגימות. ננו-קריסטלים בדרכי השתן היו מוכתמים בפלואורופור מחייב הסידן, Fluo-4 AM. לאחר הכתמת, הגודל והספירה של nanocrystals נקבעו באמצעות NTA. הממצאים ממחקר זה מראים NTA יכול לזהות ביעילות nanocrystalluria אצל מבוגרים בריאים. ממצאים אלה מראים NTA יכול להיות שיטת גילוי מוקדם בעל ערך של nanocrystalluria בחולים עם מחלת אבן כליות.

הממצאים ממחקר זה מראים NTA יכול לזהות ביעילות את הגודל הממוצע ואת הריכוז של סידן המכיל nanocrystals בדרכי השתן בשתן האנושי. זה הושג באמצעות פלואורופור, Fluo-4 AM, וניתוח מעקב חלקיקים. Fluo-4 AM היה מסוגל להיקשר הן גבישי CaOx ו CaP. כפי שמוצג באיור 3A, גבישי CaOx נקבעו להיות בין 50-270 ננומטר בגודל ויש...

Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Urinary Nanocrystals in Humans using Calcium Fluorophore Labeling and Nanoparticle Tracking Analysis at JoVE.com

Estimation of Urinary Nanocrystals in Humans using Calcium Fluorophore Labeling and Nanoparticle Tracking Analysis

מטרת מחקר זה הייתה לקבוע אם ניתוח מעקב חלקיקים (NTA) יכול לזהות ולכמת סידן בדרכי השתן המכיל ננו-קריסטלים ממבוגרים בריאים. הממצאים מהמחקר הנוכחי מצביעים על כך ש-NTA יכול להיות כלי פוטנציאלי להערכת ננו-קריסטלים בדרכי השתן במהלך מחלת אבן כליה.

הערכת Nanocrystals בדרכי השתן בבני אדם באמצעות סידן פלואורופור תיוג וניתוח מעקב חלקיקים

Kidney stones are becoming more prevalent worldwide in adults and children. The most common type of kidney stone is comprised of calcium oxalate (CaOx) ...

פרוטוקול זה יכול לזהות במיוחד nanocrystals המכילים סידן בשתן אנושי. טכניקה זו עשויה להיות שימושית כדי לחזות שלבים מוקדמים של היווצרות אבן כליה, כמו גם מחלות אחרות הקשורות אוריאה גביש. הדגמת ההליך תהיה ד"ר פרוון קומאר, חוקרת IV במעבדה שלי.יש למשתתפים לצרוך דיאטה דלת אוקסלט במשך שלושה ימים וצום לילה. לאחר מכן לאסוף דגימת שתן 24 שעות ביממה מהמשתתפים לפני שיש להם לצרוך עומס אוקסלט. להאכיל את המשתתפים עם שייק המכיל פירות וירקות שיש עומס oxalate של כשמונה מילימולים.יש למשתתפים לאסוף את השתן שלהם במשך 24 שעות לאחר צריכת oxalate ולהחזיר אותו למחרת. יש לשמור על כל דגימות השתן בטמפרטורת החדר לפני העיבוד. למדוד ולתעד pH שתן ונפח של דגימות שתן.מערבבים ביסודיות ומוסיפים 50 מיליליטר של שתן לתוך צינור סטרילי 50 מיליליטר חרוט. צנטריפוגה המדגם ב 1, 200 פעמים G במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר באמצעות צנטריפוגה הספסל העליון. להשליך את supernatant, ואז לשטוף ו resuspend גלולה שוב עם חמישה מיליליטר של 100% אתנול.צנטריפוגה המדגם ב 1, 200 פעמים G במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר באמצעות צנטריפוגה הספסל העליון. השלך את supernatant ו resuspend גלולה במיליליטר אחד של 100% אתנול. אחסן את הדגימה במינוס 20 מעלות צלזיוס לעיבוד מאוחר יותר או המשך מיד עם הכתמת הדגימות.לדלל 100 חלקיקי זהב בגודל ננומטר במים אולטרה-דקים ביחס של 1:1, 000 ולהשתמש בהם כדי לייעל את ההגדרות על המכשיר. לדלל את דגימות השתן 20 פעמים במים לפני הכתמת עם חמישה מילימולאר Fluo-4 AM במשך 30 דקות בחושך ולנתח את הדגימות באמצעות NTA. הכינו גבישי סידן אוקסלט וסידן פוספט כמתואר בכתב היד של הטקסט לפני ניתוח NTA.הפעל את המחשב ואת המכשיר ולאחר מכן פתח את התוכנה והפעל את המצלמה. לחץ על סמל הלכידה בפינה הימנית העליונה של החלון כדי להפעיל את מצב הלכידה. נקה את הפלטפורמה על ידי שאיבת אוויר לתוכה תחילה באמצעות מזרק מיליליטר אחד עד שהפלטפורמה נראית נקייה.מוסיפים בעדינות מים למנגנון פעמיים עד שלוש פעמים ומשתמשים במזרק מיליליטר נוסף להסרת בועות אוויר. לאחר שהפלטפורמה נקייה, מוסיפים מים ומחפשים זיהום על פני השטח על ידי צפייה במצלמה, ולאחר מכן מוסיפים חלקיקי זהב כפקד למזרק משאבת הטעינה לדוגמה כדי להגדיר את המכשיר. כוונן את רמת המצלמה על המסך או על הידית לצד ימין של המכשיר עד שהתמונה תתחיל להציג פיקסלים צבעוניים ולאחר מכן הקטן את רמת המצלמה.לאחר מכן, כוונן את המסך כדי למטב את התמונה. לחץ באמצעות לחצן העכבר השמאלי על תמונת הווידאו. החזק את לחצן העכבר השמאלי לחוץ וגרור את התמונה למעלה ולמטה כדי לקבל את התצוגה כולה.הגדר את מהירות העירוי ומקד את המצלמה כך שננו-חלקיקי הזהב יהיו גלויים על מסך המצלמה. הגדר את מהירות העירוי לגבוהה עבור ההתקנה הראשונית כדי להבטיח את חלקיקי הזהב מזוהים. לאחר שזוהה, להפחית את המהירות ל 50 microliters לדקה כדי לדמיין חלקיקי זהב.כוונן את רמת המצלמה כדי לדמיין את החלקיקים. לדגימות לא מוכתמות, כווננו את הגבר המסך ברמה חמש כדי להשיג את מוקד המצלמה ולהגדיר את רמת המצלמה לשמונה. לאחר הגדרת המוקד, רשום את הדוגמה.לאחר אופטימיזציה, לנקות את המנגנון שוב עם מים לפני הערכת דגימות אחרות כדי להבטיח כי הצינור נקי וחלקיקים אינם נוכחים. כדי לנתח דגימות מוכתמות, התאימו את המצלמה למיקום המסנן המכיל את מסנן הפלואורסצנט המתאים וטענו דגימות מדוללות ומוכתמות על מזרק משאבת הטעינה לדוגמה, מה שמפחית את המהירות ל-20 מיקרוליטר לדקה לניתוח. כוונן את הגבר המסך לחמש ואת רמת המצלמה ל- 13.שמור את הנתונים לאחר כל מדידה. חשב את המספר הממוצע של חלקיקים עבור כל חמש הקריאות עבור כל מדגם בנפרד ונתח את הנתונים באמצעות סטיית תקן או שגיאת תקן של הממוצע. השתמש בבדיקות T לניתוח מזווג.Fluo-4 AM היה מסוגל להיקשר הן גבישי סידן אוקסלט, שהיו בין 50 ל 270 ננומטר בגודל היה ריכוז ממוצע של 1, 260 מיליון חלקיקים למיליליטר, וגבישי סידן פוספט, שהיו בין 30 ל 225 ננומטר והיה ריכוז ממוצע של 2, 220 מיליון חלקיקים למיליליטר. דגימות שתן 24 שעות ביממה שנאספו לפני עומס oxalate הכיל כמה nanocrystals השתן בין 110 ל 300 ננומטר בגודל. לעומת זאת, חלה עלייה משמעותית בננו-קריסטלים בדרכי השתן בדגימות פוסט-אוקסלט.כדי לאשר את השחזור של השיטה, דגימות נמדדו שלוש פעמים ולא הייתה וריאציה משמעותית בשכפולים טכניים. בעת ניסיון לפרוטוקול זה, ייתכן שיהיה קושי מסוים בהוספת דגימות ללא בועות למחשב. כדי למנוע זאת, להוסיף אוויר ומים למכונה, ולאחר מכן לאט להוסיף דגימות.כמו כן, הקפד לפקח ללא הרף על הדגימות שלך וכי אין בועות נוכח. שיטה חדשה זו תיבדק אצל אנשים עם מחלת אבן כליה סידן אוקסלט כדי לפקח על התקדמות המחלה ו / או לחזות סיכון אבן כליות.

Research

JoVE Journal

Medicine

Evaluation of Nanoparticle Uptake in Tumors in Real Time Using Intravital Imaging

הערכה של ספיגת nanoparticle ב גידולים בזמן אמת באמצעות הדמיה Intravital

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle ...

Labeling Stem Cells with Ferumoxytol, an FDA-Approved Iron Oxide Nanoparticle

תיוג בתאי גזע עם Ferumoxytol, ה-FDA אוקסיד Nanoparticle ברזל

Stem cell based therapies offer significant potential for the field of regenerative medicine. However, much remains to be understood regarding the in vivo ...

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

בF-MRI 19 vivo למעקב סלולרי

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

חליטות עורק הראשי לpharmacokinetic וpharmacodynamic ניתוח של taxanes בעכברים

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans

אינדוקציה הערכת נזק שרירי השלד Exertional בבני אדם

Contraction-induced muscle damage via voluntary eccentric (lengthening) contractions offers an excellent model for studying muscle adaptation and recovery ...

A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

מודל כדי לדמות היפוקסיה משמעות קלינית בבני אדם

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to ...

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria Using Magnetic Resonance Imaging

In Vivo Tracking of Edema Development and Microvascular Pathology in a Model of Experimental Cerebral Malaria Using Magnetic Resonance Imaging

בשנת מעקב Vivo של בצקת פיתוח ופתולוגיה מיקרוסקולרית במודל של מלריה מוחית ניסיוני באמצעות תהודה מגנטית הדמיה

Cerebral malaria is a sign of severe malarial disease and is often a harbinger of death. While aggressive management can be life-saving, the detection of ...

Comparing Bibliometric Analysis Using PubMed, Scopus, and Web of Science Databases

השוואת אנליזה ביבליומטרית באמצעות הצופים והאינטרנט של מאגרי מידע מדעיים

Literature databases (i.e., PubMed, Scopus, and Web of Science) differ in terms of their coverage, focus, and the tool they provide. PubMed focuses mainly ...

Estimation of Nephron Number in Whole Kidney using the Acid Maceration Method

הערכה של מספר נפרורון בכליה שלמה באמצעות שיטת השימוש באסיד

Nephron endowment refers to the total number of nephrons an individual is born with, as nephrogenesis in humans is completed by 36 weeks of gestation and ...

High-Throughput Analysis of Optical Mapping Data Using ElectroMap

ניתוח תפוקה גבוהה של נתוני מיפוי אופטי באמצעות מידע אלקטרומגנט

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we ...