تصنيع وزرع مصغرة ثنائي العنصر العربونات سلالة لقياس<em> في فيفو</em> الجهاز الهضمي تعهدات في القوارض.
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
الدراسات التجريبية أن سجل في الجسم الحي الجهاز الهضمي (GI) الحركة عبر عدد من الظروف التجريبية تبقى أداة قوية لفهم العمليات الطبيعية والمرضية في جسم المريض الأساسية الضرورية لتوازن العناصر الغذائية. تقليديا، والعديد من المنهجيات التجريبية، مع بعض أوجه التشابه مع تلك التي وجدت في الممارسة السريرية 1، وقد استخدمت لقياس التغيرات في مباشرة GI معدل انكماش 2-5، الضغط داخل اللمعة 6، 7، أو عبور GI علامات غير قابل للامتصاص 8 و 9 أو نظائر مستقرة 10-12. كل من هذه التقنيات لها مزايا وعيوب فريدة من نوعها، والتي تم تناولها سابقا في الأدب. على سبيل المثال، قد شكك في جدوى بالون قياس الضغط لقياس تغيرات الضغط بسبب الامتثال المتأصل من المواد بالون بينما الانتعاش الهضمي من علامات غير ممتص يتطلب القتل الرحيم أنيما تجريبيلتر بالنسبة للنقطة بيانات واحدة. مؤخرا، تم الإبلاغ عن تطبيق والتحقق من صحة المنمنمة القسطرة الضغط الشرياني التي توفر طريقة غير جراحية لرصد انقباض المعدة في الفئران والجرذان 3. في حين أن محول الضغط ضعت orogastrically يزيل بشكل فعال المتغيرات التباس على وظيفة الجهاز الهضمي من خلال تجنب العمليات الجراحية الغازية، ومثل هذا النهج لا يصلح إلا للالاستعدادات تخدير. وعلاوة على ذلك، فإن الافتقار إلى التوجيه البصري لا يسمح وضع ثابت من محول داخل مناطق معينة من المعدة. على هذا النحو، ويقتصر هذا التطبيق على المعدة أو القولون منذ التصور، إلى جانب سلك محول قاسية نسبيا، ضمن العفج أو الدقاق ليس خيارا.
وبالمثل، تم التحقق من صحة بديلة biosusceptometry الحالية (ACB) تقنية المغناطيسية الحيوية لتحليل GI الانكماش 4. بينما توفر تقنية ACB لا ف ب موسعproach لقياس تقلصات الجهاز الهضمي، ACB يعاني من وجود قيود مشابهة في ذلك استخدام وسائل الإعلام تناولها الكشف المغناطيسي لا يسمح تسجيل دقيق لمناطق معينة من الجهاز الهضمي. ويمكن التغلب على هذا القيد من خلال غرس الجراحي للعلامات المغناطيسية. ومع ذلك، فإن تقنية ACB تقتضي أن يتم تخدير الحيوان لجمع البيانات.
واستخدمت Ultrasonomicrometry في بعض GI يدرس 13 و 14 من أجل الاستفادة من الحجم الصغير، المكاني والزماني من المزايا كهرضغطية الكريستال الارسال / الاستقبال. موجات من المعدة تقلص العضلات الملساء ليست حدثا عالية التردد وتحدث بمعدل حوالي 3-5 دورة / دقيقة. ولذلك، فإن مزايا الزمنية للsonomicrometry قد تكون غير ضرورية لتبرير التكلفة. وعلاوة على ذلك، في حين يتم قياس الحركة الخطية بدقة مع sonomicrometry، تم عرض القيود فيما يتعلق بالبيانات الهضمي دقيقةالتفسير الذي قد ينجم عن زرع جود العدد الكافي من بلورات 14.
بناء على التصاميم الأصلية للباس وزملاؤه 2، 15 هذا البروتوكول تصور يوثق بشكل كامل تلفيق خطوة بخطوة والتطبيق التجريبي للمصغرة، مزدوجة جاج سلالة العنصر الذي يمتلك حساسية عالية ومرونة لتسجيل تقلصات العضلات الملساء على طول الجهاز الهضمي بأكمله المسالك. أبعاد العناصر سلالة عيار هي مناسبة لتطبيق أي القوارض منذ حساسية وحجم سلالة عيار النهائي هي الأكثر اعتمادا على ورقة سيليكون التغليف العناصر. تتكيف هذه جاج سلالة بسهولة لتطبيق الحاد والمزمن في نماذج تخدير والتصرف بحرية حيوانات المختبر وبالتالي توفير تقنية واحدة لقياس تقلصات العضلات الملساء.
Protocol
Representative Results
Discussion
الإجراءات المقدمة هنا تسمح المختبرات الفردية لافتعال الحساسة جاج سلالة مصغرة للتطبيقات البيولوجية بما في ذلك، ولكن ليس على سبيل الحصر، حركية الجهاز الهضمي في الحيوانات المختبرية الصغيرة. منذ التصنيع التجاري لهذه سلالة جاج قد توقفت، والمختبرات التحقيق وظيفة الجها?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وكان في استقبال تمويل البحوث من خلال المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (NS049177 وNS087834). الكتاب نود أن نعترف المساهمات الفكرية الراحل الدكتور بول باس وزملاؤه إلى التصميم الأصلي للسلالة جاج. وكارول Tollefsrud لتصنيع وتسويق أجهزة قياس الضغط حتى توقف الإنتاج في عام 2010، وكذلك بالنسبة لها المراسلات الثاقبة.
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 |
Riferimenti
- 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).
