במבחנה אפיון של המאפיינים אלקטרופיזיולוגיות של סיבי מביא שטיפת המעי הגס בחולדות
Summary
תפקוד חושי חריג ביסוד הקרביים כאב ותסמינים אחרים של מחלות מעיים דלקתיות פונקציונלי. פרוטוקול עבור ההקלטה אלקטרופיזיולוגיות של העצבים מביא חוקן בהכנה ex-vivo עכברוש colorectum מוצג כאן.
Abstract
תפקוד העצבים החישה חוקן היה מעורב הפתופיזיולוגיה של מספר מצבים שכיחים, כולל מחלות מעיים דלקתיות פונקציונלי וסוכרת. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול עבור במבחנה אפיון מאפייני אלקטרופיזיולוגיות afferents שטיפת המעי הגס בחולדות. Colorectum, עם שלם האגן גנגליון (עמוד) מצורפים, יוסר העכברוש; superfused עם carbogenated קרבס פתרון בתא ההקלטה; לצינוריות בקצוות אוראלי, אנאלי כדי לאפשר התנפחות. צרור עצבים בסדר שמקורם PG מזוהה, הפעילות העצב מביא multiunit נרשם באמצעות אלקטרודה היניקה. התנפחות של המקטע הגס מעורר הדרגתית העלאות הפרשות multiunit. ניתוח גורמים ראשיים מתנהל להבדיל לסף נמוך, סף הגבוה ואת הסיבים מביא טווח דינמי רחב. רגישות כימית של מעי afferents שניתן ללמוד דרך המינהל אמבט או intraluminal של תרכובות הבדיקה. פרוטוקול זה יכול להיות שונה עבור יישום למינים אחרים, כגון עכברים, שרקנים, וכדי ללמוד את ההבדלים במאפיינים אלקטרופיזיולוגיות של afferents thoracolumbar/hypogastric ו lumbosacral/האגן של המעי הגס היורד רגילה, מצבים פתולוגיים.
Introduction
מערכת העיכול (אידיוט) בעושר innervated עם חיצוני מביא עצבים שיש להעביר אותות החישה מהבטן אל מערכת העצבים המרכזית ואשר תורמות האינטראקציה בטן-מוח. דעתנית מסולף של אלה afferents חיצוני, כמו גם העיבוד המרכזית מסולף על גבי מביא, ביסוד הקרביים כאבים וסימפטומים אחרים של מחלות במערכת העיכול, כולל מחלות מעי דלקתיות פונקציונלי1. החושיות מהרובד colorectum מועברת בעיקר דרך thoracolumbar/hypogastric ואת העצבים lumbosacral/האגן (PN)2. יש כבר עניין מוגבר ללמוד את המאפיינים אלקטרופיזיולוגיות של סיבים אלה מביא העיקרי במודלים המחלה מכרסמים. עם זאת, ויוו אלקטרופיזיולוגיות הקלטות של afferents שטיפת המעי הגס בחולדות הוא אתגר טכני ודורש מיומנויות כירורגית. בנוסף, שינויים והמודינמיקה רקמות תנועה, הרדמה עשוי גם להשפיע פעילות העצבים ורגישות לאור מבחן גירויים ויוו. לכן, בשנים האחרונות, מספר גדל והולך של מחקרים המועסקים במבחנה (ex-vivo) ההכנות של מינים שונים, לרבות עכברים, עכברושים, שרקנים, בני האדם, לבחון על מנגנוני התמרה חושית חושית בחוקן afferents, דעתנית שינו את תנאי המחלה. 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8
שני סוגים של ex-vivo הכנת מעי בעיקר דווחו: “גיליון שטוח” הכנה9,5,, או10 ו- “צינור” הכנה3,4. פרוטוקול וידאו להכנת colorectum מאתר “גיליון שטוח” כבר שפורסמו בעבר11. ב פרוטוקול זה, colorectum העכבר, עם PN) או המותני העצבים splanchnic (LSN) מצורפים, הוא שנקטפו ו superfused תא רקמות. Colorectum נחתך פתוח longitudinally, הצרור עצב מורחב לתוך תא הקלטה מלאה בשמן פרפין. פעילות העצבים נרשם באמצעות אלקטרודת פלטינה-אירידיום monopolar. הפרוטוקול מאפשר הזיהוי של שדות פתוחים לרעיונות של סיבי מביא בודדים באמצעות גירוי חשמלי לא משוחדת. זה רגישה היישום של גירויים כימיים, כמו גם את היישום של פרדיגמות גירוי מכני שונה (למשל, מוקד הרירית חיטוט למתוח במבניו), על קצות העצבים מביא. כי העצב חייב שיורחבו לתא נפרד מן החדר רקמות, זה קריטי לשמור על העצב צמוד יחסית ארוכה; ניתוח מוצלח העצבים מציב אתגר לאלה חדש מתודולוגיה זו. לאחרונה, לאור Nullens. et al. פרוטוקול וידאו עבור ההקלטה במבחנה של afferents מצע המעי העליון jejunal מאתר ועוד מקטעי מעי12. זו הכנה “צינור”, קטע בטן עם מצע המעי מצורף נשמרת ללא פגע, ובכך מאפשר התנפחות מדורגת ומינהל אינטרה – ו extra-luminal של כימיקלים שונים. מאז העצב מצע המעי נרשם באמצעות אלקטרודה היניקה, אשר יכול להיות ממוקם קרוב הרקמה, ניתן להקליט מביא פעילות למרות העצב מצע המעי הוא קצר יחסית. עם זאת, העצב מצע המעי מורכב אוכלוסיות מעורבות של הסיבים מביא vagal של עמוד השדרה innervate מעי צם או thoracolumbar hypogastric. Afferents האגן Lumbosacral innervate colorectum, אשר לא יכול שיפלו ב פרוטוקול זה. כאן, אנו מציגים את פרוטוקול מפורט עבור ההקלטה אלקטרופיזיולוגיות של עכברוש afferents שטיפת המעי הגס באמצעות הכנת colorectum “צינור” עמ’ ללא פגע שיטה זו עשויה לאפשר אפיון פונקציונלי מאפייני המותני splanchnic (hypogastric) ו lumbosacral האגן afferents.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול המובאת כאן היא שיטה ניסיונית פשוטה יחסית כדי להעריך את מאפייני אלקטרופיזיולוגיות afferents חוקן של חולדות. הפרוטוקול (מתוך רקמת לנתיחה להגדרת ההקלטה עצב) בדרך כלל לוקח בערך 2 h כדי להשלים. אוסף רקמה (שלב 3) המחפשים לשלב בין טיפול אלטרנטיבי ונוחות לשלבים הקריטיים הכנה של האלקטרודה היניק?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
פרוטוקול זה נתמך על ידי מענקי מחקר את נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (#31171066, #81270464) ומרכז המדע הגרמני-סין (GZ919).
Materials
| Sodium Pentobarbital | Shanghai Westang Bio-Tech | B558 | |
| Capsaicin | Sigma | M2028 | |
| Electrode puller | MicroData Instrument Inc | PMP107 | |
| Neurolog System (Bioamplifier) | Digitimer, Ltd | Neurolog System | |
| A/D converter | Cambridge Electronic Design | Micro1401 | |
| Data processing software | Cambridge Electronic Design | Spike2 version 6 | |
| Silver wire | World Precision Instruments | EP12 | |
| Glass tubes | World Precision Instruments | 1B150-4 | |
| Electrode holder | World Precision Instruments | MEH3SBW | |
| Heating bath | Grant | GR150 | |
| Dissecting microscope | Leica | Zoom2000 | |
| Dissecting microscope | World Precision Instruments | PZMIII-BS | |
| Cigarette lighter | any | NA | |
| Surgical tools | World Precision Instruments | NA | |
| Insect pins | home-made from 0.1 mm stainless steel wire | NA | |
| Three way manipulator | World Precision Instruments | KITF-R | |
| Rats | Any | NA | Any strain/sex can be used. |
References
- Al-Chaer, E. D., Traub, R. J. Biological basis of visceral pain: recent developments. Pain. 96 (3), 221-225 (2002).
- Christianson, J. A., Traub, R. J., Davis, B. M. Differences in spinal distribution and neurochemical phenotype of colonic afferents in mouse and rat. J Comp Neurol. 494 (2), 246-259 (2006).
- Wynn, G., Rong, W., Xiang, Z., Burnstock, G. Purinergic mechanisms contribute to mechanosensory transduction in the rat colorectum. Gastroenterology. 125 (5), 1398-1409 (2003).
- Dong, L., et al. Impairments of the Primary Afferent Nerves in a Rat Model of Diabetic Visceral Hyposensitivity. Mol Pain. 11, (2016).
- Lynn, P. A., Blackshaw, L. A. In vitro recordings of afferent fibres with receptive fields in the serosa, muscle and mucosa of rat colon. J Physiol. 518 (Pt 1), 271-282 (1999).
- Page, A. J., et al. Different contributions of ASIC channels 1a, 2, and 3 in gastrointestinal mechanosensory function. Gut. 54 (10), 1408-1415 (2005).
- Hockley, J. R., et al. P2Y Receptors Sensitize Mouse and Human Colonic Nociceptors. J Neurosci. 36 (8), 2364-2376 (2016).
- Peiris, M., et al. Human visceral afferent recordings: preliminary report. Gut. 60 (2), 204-208 (2011).
- Feng, B., Gebhart, G. F. Characterization of silent afferents in the pelvic and splanchnic innervations of the mouse colorectum. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 300 (1), G170-G180 (2011).
- Feng, B., et al. Activation of guanylate cyclase-C attenuates stretch responses and sensitization of mouse colorectal afferents. J Neurosci. 33 (23), 9831-9839 (2013).
- Feng, B., Gebhart, G. F. In vitro Functional Characterization of Mouse Colorectal Afferent Endings. J Vis Exp. (95), e52310 (2015).
- Nullens, S., et al. In Vitro Recording of Mesenteric Afferent Nerve Activity in Mouse Jejunal and Colonic Segments. J Vis Exp. (116), (2016).
- Rong, W., Hillsley, K., Davis, J. B., Hicks, G., Winchester, W. J., Grundy, D. Jejunalafferent nerve sensitivity in wild-type and TRPV1 knockout mice. J Physiol. 560 (Pt 3), 867-881 (2004).
- Brierley, S. M., et al. Differential chemosensory function and receptor expression of splanchnic and pelvic colonic afferents in mice). J Physiol. 567 (Pt 1), 267-281 (2005).
- Brierley, S. M., Jones, R. C. 3. r. d., Gebhart, G. F., Blackshaw, L. A. Splanchnic and pelvic mechanosensory afferents signal different qualities of colonic stimuli in mice. Gastroenterology. 127 (1), 166-178 (2004).
- La, J. H., Schwartz, E. S., Gebhart, G. F. Differences in the expression of transient receptor potential channel V1, transient receptor potential channel A1 and mechanosensitive two pore-domain K+ channels between the lumbar splanchnic and pelvic nerve innervations of mouse urinary bladder and colon. 神经科学. 186, 179-187 (2001).
- Wang, G., Tang, B., Traub, R. J. Differential processing of noxious colonic input by thoracolumbar and lumbosacral dorsal horn neurons in the rat. J Neurophysiol. 94 (6), 3788-3794 (2005).
