मापने के लिए लघु दोहरे तत्व तनाव gages के निर्माण और आरोपण<em> इन विवो</em> कृन्तकों में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल संकुचन.
Summary
The in vivo measurement of smooth muscle contractions along the gastrointestinal tract of laboratory animals remains a powerful, though underutilized, technique. Flexible, dual element strain gages are not commercially available and require fabrication. This protocol describes the construction of reliable, inexpensive strain gages for acute or chronic implantation in rodents.
Abstract
Gastrointestinal dysfunction remains a major cause of morbidity and mortality. Indeed, gastrointestinal (GI) motility in health and disease remains an area of productive research with over 1,400 published animal studies in just the last 5 years. Numerous techniques have been developed for quantifying smooth muscle activity of the stomach, small intestine, and colon. In vitro and ex vivo techniques offer powerful tools for mechanistic studies of GI function, but outside the context of the integrated systems inherent to an intact organism. Typically, measuring in vivo smooth muscle contractions of the stomach has involved an anesthetized preparation coupled with the introduction of a surgically placed pressure sensor, a static pressure load such as a mildly inflated balloon or by distending the stomach with fluid under barostatically-controlled feedback. Yet many of these approaches present unique disadvantages regarding both the interpretation of results as well as applicability for in vivo use in conscious experimental animal models. The use of dual element strain gages that have been affixed to the serosal surface of the GI tract has offered numerous experimental advantages, which may continue to outweigh the disadvantages. Since these gages are not commercially available, this video presentation provides a detailed, step-by-step guide to the fabrication of the current design of these gages. The strain gage described in this protocol is a design for recording gastric motility in rats. This design has been modified for recording smooth muscle activity along the entire GI tract and requires only subtle variation in the overall fabrication. Representative data from the entire GI tract are included as well as discussion of analysis methods, data interpretation and presentation.
Introduction
प्रयोगात्मक शर्तों के एक नंबर भर विवो जठरांत्र (सैनिक) गतिशीलता में रिकॉर्ड पोषक homeostasis के लिए आवश्यक अंतर्निहित सामान्य और pathophysiological प्रक्रियाओं को समझने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण रहते हैं कि प्रायोगिक पढ़ाई. परंपरागत रूप से, कई प्रयोगात्मक तरीके में, सीधे सैनिक संकुचन दर 2-5, intraluminal दबाव 6, 7, या गैर absorbable मार्करों 8 सैनिक पारगमन, 9 में परिवर्तन यों नियोजित किया गया है नैदानिक अभ्यास 1 में पाए जाने वाले के लिए समानता के साथ कुछ या स्थिर आइसोटोप 10-12. इन तकनीकों में से प्रत्येक साहित्य में पहले से संबोधित किया गया है जो अद्वितीय फायदे और नुकसान है. Nonabsorbable मार्करों के जठरांत्र वसूली प्रयोगात्मक एनिमा euthanizing आवश्यकता है उदाहरण के लिए, दबाव परिवर्तन यों गुब्बारा manometry की उपयोगिता गुब्बारा सामग्री के निहित अनुपालन की वजह से पूछताछ की गई हैएक एकल डेटा बिंदु के लिए एल. हाल ही में, एक छोटी धमनी दबाव कैथेटर के आवेदन और सत्यापन चूहों और चूहों 3 में गैस्ट्रिक सिकुड़ना की निगरानी के लिए एक गैर सर्जिकल तरीका प्रदान करता है कि सूचना दी गई है. एक orogastrically रखा दबाव transducer प्रभावी रूप से आक्रामक सर्जिकल प्रक्रियाओं से बचने के द्वारा जठरांत्र समारोह पर confounding चर समाप्त करते हुए, इस तरह के एक दृष्टिकोण anesthetized की तैयारी के लिए ही उपयुक्त है. इसके अलावा, दृश्य मार्गदर्शन की कमी पेट के विशिष्ट क्षेत्रों के भीतर ट्रांसड्यूसर के अनुरूप नियुक्ति की अनुमति नहीं देता. जैसे, इस आवेदन ग्रहणी के भीतर, अपेक्षाकृत कठोर ट्रांसड्यूसर तार के साथ मिलकर दृश्य के बाद पेट या पेट के, को प्रतिबंधित या लघ्वान्त्र एक विकल्प नहीं है.
इसी तरह, biomagnetic वैकल्पिक वर्तमान biosusceptometry (एसीबी) तकनीक सैनिक संकुचन विश्लेषण 4 के लिए मान्य किया गया है. एसीबी तकनीक एक noninvasive एपी प्रदान करता हैजठरांत्र संकुचन को मापने के लिए proach, एसीबी कि में इसी तरह की एक सीमा सैनिक पथ के विशिष्ट क्षेत्रों की सटीक रिकॉर्डिंग की अनुमति नहीं देती किया जाता चुंबकीय पता लगाने मीडिया के उपयोग से ग्रस्त है. इस सीमा चुंबकीय मार्करों की शल्य आरोपण के माध्यम से दूर किया जा सकता है. बहरहाल, एसीबी तकनीक पशु डेटा संग्रह के लिए anesthetized किया कि जरूरी.
Ultrasonomicrometry कुछ सैनिक में नियोजित किया गया है स्थानिक छोटे आकार का लाभ लेने के लिए 13, 14 का अध्ययन, और piezoelectric क्रिस्टल ट्रांसमीटर / रिसीवर के लौकिक लाभ. गैस्ट्रिक चिकनी मांसपेशी संकुचन की लहरें एक उच्च आवृत्ति घटना नहीं हैं और लगभग 3 की दर से होते हैं – / मिनट 5 चक्रों. इसलिए, sonomicrometry की लौकिक लाभ लागत का औचित्य साबित करने के लिए अनावश्यक हो सकता है. रेखीय गति सही रूप sonomicrometry से मापा जाता है, जबकि इसके अलावा, सीमाओं सटीक जठरांत्र डेटा के बारे में प्रस्तुत किया गया हैक्रिस्टल 14 के एक अपर्याप्त संख्या दाखिल से हो सकता है कि व्याख्या.
बास और उनके सहयोगियों ने 2, 15 के मूल डिजाइन के आधार पर यह कल्पना प्रोटोकॉल और पूरी तरह से कदम दर कदम निर्माण और लघु की प्रयोगात्मक आवेदन, पूरे सैनिक साथ चिकनी मांसपेशियों के संकुचन की रिकॉर्डिंग के लिए उच्च संवेदनशीलता और लचीलेपन के अधिकारी उस दोहरी तत्व तनाव gages दस्तावेजों पथ. तनाव बीड़ा तत्वों के आयाम तत्वों encapsulating सिलिकॉन पत्रक पर सबसे अधिक निर्भर हैं समाप्त तनाव बीड़ा की संवेदनशीलता और आकार के बाद से किसी भी कृंतक आवेदन के लिए उपयुक्त हैं. ये तनाव gages आसानी जिससे चिकनी मांसपेशी संकुचन बढ़ाता के लिए एक एकल तकनीक उपलब्ध कराने anesthetized और स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर प्रयोगशाला पशु मॉडल में तीव्र और जीर्ण आवेदन के लिए अनुकूलित कर रहे हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
यहाँ प्रस्तुत प्रक्रियाओं व्यक्तिगत प्रयोगशालाओं सहित जैविक अनुप्रयोगों के लिए संवेदनशील लघु तनाव gages बनाना करने की अनुमति है, लेकिन छोटी प्रयोगशाला पशुओं में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल गतिशीलता, तक ही स?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अनुसंधान के वित्तपोषण मस्तिष्क संबंधी विकार और स्ट्रोक (NS049177 और NS087834) के राष्ट्रीय संस्थान के माध्यम से प्राप्त किया गया था. लेखकों देर डॉ पॉल बास और तनाव gages के मूल डिजाइन करने के लिए अपने सहयोगियों के बौद्धिक योगदान को स्वीकार करना चाहते हैं; और 2010 में और साथ ही उसे व्यावहारिक पत्राचार के लिए उत्पादन की समाप्ति तक तनाव gages के निर्माण और विपणन के लिए कैरल Tollefsrud.
Materials
| Strain gage element | Micro-Measurements (Vishay Product Group) | EA-06-031-350 | Linear pattern, foil, stress analysis strain gage (2 required) www.vishaypg.com/micro-measurements/ or http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf |
| epoxy-phenolic adhesive | M-bond 610 | General purpose adhesive for bonding strain gage elements | http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf |
| 3 conductor insulated wire | 336-FTE | Fine gage, flexible general purpose wire | http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf |
| Flux and rosin solvent kit | FAR-2 M-Flux AR kit | Liquid solder flux | http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf |
| Solder | 361A-20R-25 | Optimized and recommended for strain gage applications | http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf |
| Gold socket connector | PlasticsOne | E363/0 | Socket contact for electrode pedestal http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407 |
| Electrode pedestal | MS363 | Secure platform for wire contacts | http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499 |
| 6-wire cable | 363 PLUG W/VINYL SL/6 | Pre-fabricated vinyl-coated cable (in customized lengths) with plug adaptor to match electrode pedestal and tinned solder lugs on terminal end | |
| Silicone rubber casting compound | EIS electrical products | Elan Tron E211 | Potting medium for gage/wire solder joints http://www.eis-inc.com |
| HOTweezers | Meisei Corporation | Model 4B | Wire insulation strippers http://www.impexron.us |
| Soldering station | Weller (Apex Tool Group) | WES 51 | High quality soldering equipment http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm |
| Available through http://www.eis-inc.com or http://www.amazon.com | |||
| Silicone sheet | Trelleborg Sealing Solutions Northborough-Life Sciences | Pharmelast 20-20 | Encapsulating strain gauge elements 10 B Forbes Road Northborough, MA 01532 (800) 634-2000 |
| Amplifier | Experimetria Ltd | AMP-01-SG | http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php |
References
- Szarka, L. A., Camilleri, M. Methods for measurement of gastric motility. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 296 (3), G461-G475 (2009).
- Pascaud XB, F. A. U., Genton, M. J., Bass, P. A miniature transducer for recording intestinal motility in unrestrained chronic rats. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. Gastrointest. Physiol. 4 (5), 532-538 (1978).
- Gourcerol, G., Adelson, D. W., Million, M., Wang, L., Tache, Y. Modulation of gastric motility by brain-gut peptides using a novel non-invasive miniaturized pressure transducer method in anesthetized rodents. Peptides. 32 (4), 737-746 (2011).
- Américo, M. F., et al. Validation of ACB in vitro and in vivo as a biomagnetic method for measuring stomach contraction. Neurogastroenterol. Motil. 22 (12), 1340-1374 (2010).
- Fujitsuka, N., Asakawa, A., Amitani, H., Fujimiya, M., Inui, A. Chapter Eighteen – Ghrelin and Gastrointestinal Movement. Ghrelin and Gastrointestinal Movement. , 289-301 (2012).
- Monroe, M. J., Hornby, P. J., Partosoedarso, E. R. Central vagal stimulation evokes gastric volume changes in mice: a novel technique using a miniaturized barostat. Neurogastroenterol. Motil. 16 (1), 5-11 (2004).
- Herman, M. A., et al. Characterization of noradrenergic transmission at the dorsal motor nucleus of the vagus involved in reflex control of fundus tone. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 294 (3), 720-729 (2008).
- Gondim, F. A., et al. Complete cervical or thoracic spinal cord transections delay gastric emptying and gastrointestinal transit of liquid in awake rats. Spinal Cord. 37 (11), 793-799 (1999).
- Van Bree, S. H. W., et al. Systemic inflammation with enhanced brain activation contributes to more severe delay in postoperative ileus. Neurogastroenterol. Motil. 25 (8), 540-549 (2013).
- Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Gastric emptying of enterally administered liquid meal in conscious rats and during sustained anaesthesia. Neurogastroenterol. Motil. 22 (2), 181-185 (2010).
- Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Time-course of recovery of gastric emptying and motility in rats with experimental spinal cord injury. Neurogastroenterol. Motil. 22 (1), 62 (2010).
- Choi, K. M., et al. Determination of gastric emptying in nonobese diabetic mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 293 (5), G1039-G1045 (2007).
- Adelson, D. W., Million, M., Kanamoto, K., Palanca, T., Tache, Y. Coordinated gastric and sphincter motility evoked by intravenous CCK-8 as monitored by ultrasonomicrometry in rats. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 286 (2), G321-G332 (2004).
- Xue, L., et al. Effect of modulation of serotonergic, cholinergic, and nitrergic pathways on murine fundic size and compliance measured by ultrasonomicrometry. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 290 (1), G74-G82 (2005).
- Bass, P., Wiley, J. N. Contractile force transducer for recording muscle activity in unanesthetized animals. J. Appl. Physiol. 32 (4), 567-570 (1972).
- Holmes, G. M., Browning, K. N., Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Travagli, R. A. Vagally mediated effects of glucagon-like peptide 1: in vitro and in vivo gastric actions. J. Physiol. 587 (19), 4749-4759 (2009).
- Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Browning, K. N., Travagli, R. A., Holmes, G. M. Experimental spinal cord injury in rats diminishes vagally-mediated gastric responses to cholecystokinin-8s. Neurogastroenterol. Motil. 23 (2), e69-e79 (2011).
- Miyano, Y., et al. The role of the vagus nerve in the migrating motor complex and ghrelin- and motilin-induced gastric contraction in suncus. PLoS ONE. 8 (5), e64777 (2013).
- Holmes, G. M., Rogers, R. C., Bresnahan, J. C., Beattie, M. S. Thyrotropin-releasing hormone (TRH) and CNS regulation of anorectal motility in the rat. J Auton. Nerv. Syst. 56, 8-14 (1995).
- Ormsbee, H. S., Bass, P. Gastroduodenal motor gradients in the dog after pyloroplasty. Am. J. Physiol. 230, 389-397 (1976).
- Fukuda, H., et al. Impaired gastric motor activity after abdominal surgery in rats. Neurogastroenterol. Motil. 17 (2), 245-250 (2005).
- Browning, K. N., Babic, T., Holmes, G. M., Swartz, E., Travagli, R. A. A critical re-evaluation of the specificity of action of perivagal capsaicin. J. Physiol. 591 (6), 1563-1580 (2013).
