In-vivo-Messungen der nasalen Ziliarschlagfrequenz durch Verwendung von Interferometrie

Hintergrund Die mukoziliäre Clearance der Atemwege hängt von der Ziliarbewegung der Flimmerhärchen ab, die den gesamten Atemweg und die Nebenhöhlen bedecken. Bei vielen Atemwegserkrankungen wird die mukoziliäre Clearance durch Schäden beeinträchtigt, die durch Rauch, Viren, andere infektiöse Organismen oder genetische Erkrankungen verursacht werden, die als primäre Ziliendyskinesie (PCD) bezeichnet werden.

Die Diagnose von PCD basiert auf einer Kombination klinischer Befunde wie Bronchiektasen, chronische Sinusitis, chronische Mittelohrentzündung und unbewegliche Spermien.

Darüber hinaus können in Tests, die im Lungenlabor durchgeführt werden, die nasalen Stickstoffmonoxidspiegel niedrig sein.

Durch Nasenbürstenbiopsie gewonnene Proben können analysiert und die Ziliarbewegung videomikroskopisch aufgezeichnet werden. Die Ziliarschlagfrequenz (CBF) kann in frisch isolierten Proben, aber auch nach Züchtung des Gewebes in Zellkultur berechnet werden.

Darüber hinaus können Flimmerhärchen elektronenmikroskopisch analysiert werden, um Defekte in der mikroskopischen Struktur der Flimmerhärchen zu erkennen.

Das Hauptproblem, auf das all diese Assays stoßen, besteht darin, dass sie unter In-vitro-Bedingungen und nicht in der natürlichen Umgebung der Zellen durchgeführt werden, wo der Säuregrad (pH), die Temperatur, die Elektrolyte usw. sehr unterschiedlich sein können.

Darüber hinaus sind Gentests auf Mutationen beschränkt, von denen bekannt ist, dass sie PCD verursachen, wodurch noch nicht entdeckte Mutationen ausgeschlossen werden.

Daher wird eine Methode benötigt, um die Ziliarbewegung in der natürlichen Umgebung eindeutig zu messen.

Tor

1. Begutachtung einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera mit grüner Lichtquelle zur Messung der ziliaren Schlagfrequenz (CBF) in den nasalen Atemwegen von Patienten.
2. Beurteilung der Wirkung von Medikamenten und anderen Therapien auf CBF mit dem Studiensystem.

Methoden Das Protokoll wurde vom lokalen Institutional Review Board (IRB) des Hadassah Medical Center, Jerusalem, Israel, genehmigt

Ausrüstung:

1. Hochgeschwindigkeits-Hochgeschwindigkeits-Videomikroskop, das gemäß den für diese Studie erforderlichen Spezifikationen gebaut wurde und auf einem handelsüblichen Hochgeschwindigkeits-Videosystem basiert.
2. Die verwendete grüne Lichtquelle (LED) besteht aus einem Punkt von 3 mm Durchmesser und hat eine Energie von 10 Milliwatt (entspricht 1 Kilowatt/Quadratmeter).
3. Videokamera (hergestellt von SONY Inc, Japan)

Patienten:

Patienten, die für eine Ziliarbürstenbiopsie überwiesen werden, werden gebeten, die Einverständniserklärung zu unterschreiben und in die Studie aufgenommen zu werden.

Die Patienten werden untersucht, indem eine digitale Hochgeschwindigkeits-Videokamera in der Nähe der Nasenhöhle platziert wird, um den interessierenden Bereich zu fotografieren. Das Kameraobjektiv wird defokussiert und das von der Nasenschleimhaut reflektierte Licht wird aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung des reflektierten Lichts wird analysiert, um CBF, Herzfrequenz und Atemfrequenz zu erhalten.

Nach der Aufzeichnung wird der Patient mit der Nasenbürsten-Ziliarbiopsie fortfahren. Die Zellen werden von einem CBF analysiert, aus mehreren Bereichen wird der Abstrich errechnet.

Sicherheitsmaßnahmen:

Alle teilnehmenden Patienten tragen während des Fotografierens eine Schutzabdeckung über den Augen.