文档介绍：浙江大学
博士学位论文
海马神经细胞缺氧过程中一氧化氮(NO)的扩散反应动力学研
究
姓名:杨勇
申请学位级别:博士
专业:生物医学工程
指导教师:郑筱祥
20040501
摘要琋在脑缺血/缺氧性疾病中发挥着重要作用。尽管对在脑缺血,缺氧过程中的生理和病理已有大量的研究,然而对在脑缺血/缺氧中的确切机制目前还没有认识清楚,而认识清楚在脑缺血/缺氧过程中的作用机制对临床上治疗脑缺血/缺氧引起的神经损伤和脑缺血,缺氧防治药物的开发都具有重要指导意义。本论文以培养的大鼠海马神经细胞为模型,利用生物医学工程的研究方法,如图像处理和数学建模仿真等来研究在单个大鼠海马神经细胞内的分布:并以缺氧缺耱琌@胩迥匀毖#毖跄P即对培养的海马神经细胞进行缺氧缺糖阅匀毖#毖豕讨蠳睦┥⒎从辛最新的有关一氧化氮合酶谙赴诜植嫉难芯勘砻学上,匾煨苑植佳芯客ǔSτ妹庖咦榛姆椒ā6鳱的分布和信是否也不一致,某些部位强,某些部位弱泄卣夥矫嫜芯炕刮醇ǖ馈本研究以离体培养的大鼠海马神经细胞为实验模型,利用特异性荧光染料对胞内进行荧光标记,利用激光共聚焦进行实时扫描,采集图像。通过图像琋谂嘌暮B砩窬赴诘呐ǘ确植际遣痪鹊摹0迮ǘ确植甲罡撸树突次之,轴突最低。这个结果于植嫉拿庖咦榛笛榻峁嘁恢隆R此用图像处理方法直接证明了神经细胞分布的不均匀性;⒐韵盗腥亟ㄍ枷竦姆治龇⑾郑窬赴诖碳ず螅煌课籒谋一氧化氮数学建模仿真和实验的研究。嵌ㄏ虻胤植加谙赴奶囟ú课唬ǔ6ㄎ挥谝W饔玫陌械愀浇4臃椒号强度是否一致从捎贜的不均匀分布,细胞的不同部位信号的强度处理的方法对培养的单个海马神经细胞的分布进行了研究。实验的主要结本研究得到国家自然科学基金资助,;果:
⒘搜橹びüü肗┨搴图す共聚焦技术,证明在荧光染料过饱和的条件下,胞内染料分布不影响在胞内产生后,作为自由气体分子,很快向胞外扩散,并在扩散的同时,和许多化学物质发生反应。的反应和扩散是一个非常复杂的问题。由于目前还缺乏有效的实时在体检测在技术和方法,因此,单从生物学角度无法进行深入的研究,如通过扩散作用到靶点涉及到有效浓度兄、有效浓度的维以及在脑缺血/缺氧性疾病中发挥着非常重要作用。因此,我们从建模仿真的角度对脑缺血,缺氧过程中的扩散反应行为进行了研究。通过培养大鼠海马神经细胞,以@胩迥匀毖#毖跏笛槟P停糜ü獗记和激光共聚焦实时扫描技术,对刺潞B砩窬赴鸑鹊谋浠赜谘9苣谄は赴蜕窬赴谀匀毖#毖豕讨蠳铣啥ρ血管内皮细胞和神经细胞在脑缺血,缺氧过程中都出现升高,但我们的研究同,提出了导致这种差异的可能机理。建立了数学模型,对由神经细胞腘睦┥⒐探辛朔抡妫峁显示由腘锌赡芡ü┥⒆饔玫侥匝9埽蚨缮窬赴鸑产生的有可能具有神经保护功能。基于有关反应网络,建立了微分方程组数学模型,初步探讨了微分方程组的的分布研究。持时间、作用范围以及与其他化学物质的相互反应等都有待进一步研究。数学建模仿真的方法是研究许多复杂生物现象的有效方法。考虑到中风等脑缺血/缺氧疾病的高发病率,进行了检测。并对刺翹睦┥⒁约状态下的反应网络进行了数学建模和仿真的研究。所得结果如下:发现,神经细胞的升高要早于血管内皮细胞。通过比较两者升高的不赜谟缮窬赴鹡腘睦┥⒐赜贜姆从ν缒P数值解法。为进一步的深入研究打下基础。因此,应用生物医学工程图像处理和数学仿真的方法,为在细胞内分布、胞外扩散以及胞内外的反应研究提供了一种新的研究方法。这些方法的应用有助于
分类号:。深入研究脑缺血等疾病的作用机制,为治疗和药物开发提供指导。一氧化氮,一氧化氮合酶,脑缺血/缺氧,信号特异性,分布,扩散反论文类型:应用基础关键词:应动力学,自由基
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概述第一部分绪论自年虸分别提出内皮细胞舒张因子生物学、药理学等基础研究已经取得巨大进展。然而,由于目前还没有可靠的在体实对检测的技术和方法,因此对的生理病理作用机制的深入研究还面临许多困难。如在心血管系统和中枢神经系统,产生后作用到靶点所涉及到的阈值、有效作用时间、有效作用距离等,目前还远没有认识清楚。而对这些方面的机制研究无论对脑缺血/缺氧疾病的治疗还是相关药物开发都具有指导意义。因此,国际上一些从事研究的实验室开始探讨利用生物医学工程的方法,如图像处理、数学建模仿真等方法来深入研究的作用机制。本论文基于这样一个背景,提出了对海马神经细胞的胞内分布、脑缺血/缺氧过程中胞外的扩散以及胞内的反应网络进行研究的课题。首先以培养的大鼠海马神经细胞为模型,利用激光共聚焦实时扫描和荧光标记技术对单个培养楚。因此在胞内分布研究的基础上,对脑缺血/缺氧过程中