Fabbricazione e impianto di miniatura a doppio elemento Estensimetri per misurazione<em> In Vivo</em> Gastrointestinale Contrazioni nei roditori.
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
Studi sperimentali che registrano vivo gastrointestinale (GI) motilità attraverso una serie di condizioni sperimentali rimangono un potente strumento per la comprensione dei processi normali e patofisiologici sottostanti necessarie per l'omeostasi dei nutrienti. Tradizionalmente, numerose metodologie sperimentali, alcune con analogie con quelle che si trovano nella pratica clinica 1, sono stati impiegati per quantificare direttamente variazioni di GI tasso di contrazione 2-5, la pressione intraluminale 6, 7, o il transito GI dei marcatori non assorbibili 8, 9 o isotopi stabili 10-12. Ognuna di queste tecniche presenta vantaggi e svantaggi unici, che sono state affrontate precedentemente in letteratura. Ad esempio, l'utilità di palloncino manometria per quantificare i cambiamenti di pressione è stata messa in discussione a causa della conformità intrinseca del materiale del palloncino, mentre il recupero gastrointestinale di marcatori non assorbibili richiede eutanasia l'anima sperimentalel per un singolo punto di dati. Recentemente, l'applicazione e la validazione di un catetere pressione arteriosa miniaturizzato è stato riferito che offre un metodo non chirurgico per il monitoraggio contrattilità gastrica nel ratto e nel topo 3. Mentre un trasduttore di pressione posto orogastrically elimina efficacemente variabili confondenti sulla funzione gastrointestinale, evitando procedure chirurgiche invasive, un tale approccio è adatto solo per le preparazioni anestetizzati. Inoltre, la mancanza di una guida visiva non permette il posizionamento coerente del trasduttore all'interno di regioni specifiche dello stomaco. Come tale, questa applicazione è limitato allo stomaco o del colon in quanto la visualizzazione, insieme con il filo del trasduttore relativamente rigido, all'interno del duodeno o ileo non è un'opzione.
Allo stesso modo, il supplente biosusceptometry corrente (ACB) tecnica biomagnetico è stato convalidato per l'analisi GI contrazione 4. Mentre la tecnica ACB fornisce un ap non invasivaproccio per misurare contrazioni gastrointestinali, ACB soffre di una limitazione simile in quanto l'uso di mezzi di rilevazione magnetica ingerito non consente la registrazione precisa di specifiche regioni del tratto gastrointestinale. Questa limitazione può essere superata attraverso l'impianto chirurgico di marcatori magnetici. Tuttavia, la tecnica ACB richiede che l'animale sia anestetizzato per la raccolta dei dati.
Ultrasonomicrometry è stato impiegato in alcuni studi GI 13, 14 al fine di trarre vantaggio delle piccole dimensioni, spaziali, temporali e vantaggi di cristallo piezoelettrico trasmettitore / ricevitore. Ondate di contrazione della muscolatura liscia gastrica non sono un evento ad alta frequenza e si verificano ad una velocità di circa 3-5 cicli / min. Pertanto, i vantaggi temporali sonomicrometry possono essere inutili per giustificare il costo. Inoltre, mentre il movimento lineare viene accuratamente misurata con sonomicrometry, le limitazioni sono state presentate in materia di dati accurati gastrointestinaleinterpretazione che possono derivare da impiantare un numero insufficiente di cristalli 14.
Sulla base dei disegni originali di Bass e colleghi 2, 15 questo protocollo visualizzato documenta più pienamente la realizzazione step-by-step e l'applicazione sperimentale della miniatura, doppi estensimetri elemento che possiedono alta sensibilità e flessibilità per registrare le contrazioni della muscolatura liscia lungo tutto il GI tratto. Le dimensioni degli elementi estensimetri sono adatti per qualsiasi applicazione roditore poiché la sensibilità e la dimensione del estensimetri finito sono più dipendenti dai fogli di silicone incapsulamento gli elementi. Questi estensimetri sono facilmente adattati per l'applicazione acuto e cronico in modelli animali di laboratorio anestetizzati e liberamente comportarsi fornendo in tal modo una singola tecnica per quantificare le contrazioni della muscolatura liscia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le procedure qui presentate consentono singoli laboratori per fabbricare sensibili estensimetri miniaturizzati per applicazioni biologiche tra cui, ma non limitatamente a, la motilità gastrointestinale nei piccoli animali da laboratorio. Dal momento che la produzione commerciale di questi estensimetri è cessata, i laboratori che indagano la funzione gastrointestinale sono limitati ad altre tecniche che potrebbero non permettere l'intera gamma di applicazioni sperimentali che sono disponibili. Questo rapporto forni…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Il finanziamento della ricerca è stata ricevuta attraverso l'Istituto nazionale dei disordini neurologici e Stroke (NS049177 e NS087834). Gli autori desiderano ringraziare i contributi intellettuali del compianto Dr. Paul Bass ei suoi colleghi al disegno originale delle estensimetri; e Carol Tollefsrud per la fabbricazione e la commercializzazione dei estensimetri fino alla cessazione della produzione nel 2010, così come per la sua corrispondenza perspicace.
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 |
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