Fabrication et implantation de miniatures à double élément jauges de contrainte pour mesurer<em> In Vivo</em> Gastro contractions chez les rongeurs.
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
Des études expérimentales in vivo que le dossier gastro-intestinal (GI) de la motilité dans un certain nombre de conditions expérimentales restent un outil puissant pour comprendre les processus normaux et physiopathologiques sous-jacents nécessaires à l'homéostasie des éléments nutritifs. Traditionnellement, de nombreuses méthodologies expérimentales, certaines similitudes avec ceux trouvés dans la pratique clinique 1, ont été utilisées pour quantifier directement les changements dans GI taux de contraction 2-5, la pression intraluminale 6, 7, ou le transit gastro-intestinal des marqueurs non-résorbables 8, 9 ou les isotopes stables 10-12. Chacune de ces techniques a des avantages et des inconvénients spécifiques, qui ont été traités précédemment dans la littérature. Par exemple, l'utilitaire de ballon manométrie pour quantifier les changements de pression a été mise en doute en raison de la conformité intrinsèque du matériau du ballon alors que la reprise gastro-intestinal des marqueurs non résorbables exige euthanasier l'anima expérimentall pour un seul point de données. Récemment, l'application et la validation d'un cathéter de pression artérielle miniaturisé a été rapporté que propose un procédé non-chirurgical pour le contrôle de la contractilité gastrique chez les rats et les souris 3. Même si un capteur de pression placé orogastrically élimine efficacement les facteurs de confusion sur la fonction gastro-intestinale en évitant des interventions chirurgicales invasives, une telle approche ne convient que pour les préparations anesthésiés. En outre, l'absence d'orientation visuelle ne permet pas le placement uniforme du transducteur à l'intérieur des régions spécifiques de l'estomac. En tant que telle, cette demande est limitée à l'estomac ou du colon depuis visualisation, couplée avec le fil de la sonde relativement rigide, dans le duodénum ou l'iléon n'est pas une option.
De même, la biosusceptometry courant (ACB) autre technique biomagnétique a été validée pour l'analyse GI de contraction 4. Bien que la technique de PBR fournit une ap non invasiveapproche pour mesurer les contractions gastro-intestinaux, ACB souffre d'une limitation similaire à ce que l'utilisation des médias de détection magnétique ingéré ne permet pas l'enregistrement précis des régions spécifiques du tractus gastro-intestinal. Cette limitation peut être surmontée par l'implantation chirurgicale de marqueurs magnétiques. Néanmoins, la technique de ACB exige que l'animal soit anesthésié pour la collecte des données.
Ultrasonomicrometry a été utilisée dans certains GI étudie 13, 14 afin de profiter de la petite taille, l'espace, et les avantages temporels de piézo-électriques émetteurs / récepteurs de cristal. Vagues de gastrique contraction des muscles lisses ne sont pas un événement à haute fréquence et se produisent à un rythme d'environ 3 – 5 cycles / min. Par conséquent, les avantages temporels de sonomicrométrie peut ne pas être nécessaire pour justifier le coût. En outre, alors que le mouvement linéaire est mesurée avec précision sonomicrométrie, les limites ont été présentés concernant les données gastro préciseinterprétation qui pourraient résulter de l'implantation d'un nombre insuffisant de cristaux 14.
Sur la base des dessins originaux de Bass et ses collègues 2, 15 ce protocole visualisé documente davantage la fabrication étape par étape et l'application expérimentale de la miniature, deux jauges de contrainte de l'élément dont la sensibilité et la flexibilité pour l'enregistrement des contractions musculaires lisses sur toute la GI voies. Les dimensions des éléments de jauges de contrainte sont adaptés à toutes les applications de rongeurs depuis sensibilité et la taille de la jauge de contrainte fini sont les plus dépendants des feuilles de silicone encapsulant les éléments. Ces jauges de contrainte sont facilement adaptés pour une application aiguë et chronique chez les modèles anesthésiés et se comportant librement animaux de laboratoire offrant ainsi une seule technique pour la quantification des contractions des muscles lisses.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les procédures présentées ici permettent de fabriquer des laboratoires individuels sensibles à jauges de contrainte décoratifs pour des applications biologiques, y compris, mais sans s'y limiter, la motilité gastro-intestinale chez le petit animal de laboratoire. Depuis la fabrication commerciale de ces jauges de contrainte a cessé, les laboratoires de l'enquête fonction gastro-intestinale sont limités à d'autres techniques qui peuvent ne pas permettre la gamme complète des applications expérimen…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
financement de la recherche a été reçue par l'Institut national des troubles neurologiques et des maladies (NS049177 et NS087834). Les auteurs tiennent à souligner la contribution intellectuelle de la fin du Dr. Paul Bass et ses collègues à la conception originale de les jauges de contrainte; et Carol Tollefsrud pour la fabrication et la commercialisation de jauges de contrainte jusqu'à ce que l'arrêt de la production en 2010 ainsi que pour sa correspondance 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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