Raman mapping in study of biochemical changes in civilization diseases.

Celem niniejszej pracy magisterskiej było zbadanie zmian chemicznych w komórkach śródbłonka aorty podczas rozwoju cukrzycy typu 2 z wykorzystaniem techniki mapowania ramanowskiego. Materiał badawczy (przekroje poprzeczne aorty z odcinka piersiowego) pobrano od dwóch modeli myszy: C57BL/6J (kontrola) oraz db/db (myszy z cukrzycą typu 2). Odpowiednio przygotowane próbki mierzono na spektrometrze ramanowskim z zastosowaniem linii wzbudzenia 532 nm. Dla wszystkich badanych próbek, widma średnie mapowanych obszarów wykazywały sygnały pochodzące od białek, jądra komórkowego, lipidów oraz ugrupowań hemowych. Na uzyskanych danych przeprowadzono analizę dystrybucji substancji charakterystycznych dla ściany aorty wykorzystując w tym celu analizę skupień metodą k-średnich oraz analizę integracyjną po paśmie. Zastosowane metody analizy danych pozwoliły na rozróżnienie w poszczególnych fragmentach tkanki klas: elastyny, proteinowo-hemowej oraz hemowej. Na średnich widmach klas widoczne były wyraźne sygnały od hemu, które znacznie utrudniały interpretację widm, dlatego też nie znaleziono znaczących różnic, które mogłyby świadczyć o patologicznych zmianach w obrębie ściany aorty wywołanych przez cukrzycę typu 2. Istotnym aspektem pracy badawczej jest więc odpowiednie przygotowanie naczyń krwionośnych, które znacząco wpływa na jakość pomiaru i otrzymywane wyniki.

The main goal of this research was to determine chemical changes in vascular endothelium upon development of diabetes (type 2) using Raman mapping. Samples, cross-sections of vessel walls taken from thoracic part of aorta were collected from two mouse models: C57BL/6J (control mice) and db/db (diabetic animals). Samples were measured by Raman spectrometer with laser excitation wavelength of 532 nm. In all cases the average Raman spectra contain signals from proteins, nucleus, lipids and heme. Subsequently, K-means cluster analysis and the integration of a single band were applied to analyze a distribution of components characteristic for the vascular wall. The analysis allowed to distinguish class of elastin, protein-heme and heme in the measured tissues. In the majority of average spectra a clear bands from heme were observed. Strong signal of heme highly hindered the spectra interpretation, making impossible to find differences which could indicate a pathological changes in vascular endothelium caused by diabetes type 2. An important aspects of the research work is therefore appropriate preparation of vascular wall which significantly affects the quality of the measurements and obtained results.