Ölçüm Minyatür Çift elemanlı deformasyon ölçüm aletlerinin imalat ve implantasyon<em> In Vivo</em> Kemirgenler Gastrointestinal Kasılmalar.
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
Deneysel koşullar bir dizi genelinde vivo gastrointestinal (Gİ) hareketliliğinde rekor besin homeostasisin için gerekli yatan normal ve patofizyolojik süreçleri anlamak için güçlü bir araç olmaya devam deneysel çalışmalar. Geleneksel olarak, sayısız deneysel yöntemler, doğrudan GI daralma oranı 2-5, intraluminal basınç 6, 7 veya emilemeyen belirteçlerin 8 GI transit, 9 değişiklikleri ölçmek için istihdam edilmiş klinik pratikte 1 bulunanlara benzerlikler bazı veya stabil izotoplar 10-12. Bu tekniklerin her biri literatürde daha önce ele alınmış özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Emilemeyen belirteçlerin gastrointestinal kurtarma deneysel anima euthanizing gerektirir Örneğin, basınç değişiklikleri ölçmek için balon manometri yarar balon malzemenin doğasında uyum nedeniyle sorgulanmaktadırtek bir veri noktası için L.. Son zamanlarda, bir minyatür arter basıncı kateter başvuru ve doğrulama sıçanlar ve fareler 3 gastrik kasılma izlenmesi için cerrahi olmayan bir yöntem önerir bildirilmiştir. Bir orogastrically yerleştirilen basınç dönüştürücü etkin invaziv cerrahi prosedürleri kaçınarak gastrointestinal fonksiyon üzerindeki karıştırıcı değişkenleri ortadan kaldırır iken, böyle bir yaklaşım anestezi hazırlıkları için uygundur. Ayrıca, görsel rehberlik eksikliği mide özel bölgeleri içinde transdüktörün tutarlı yerleştirilmesine izin vermez. Bu nedenle, bu uygulama, oniki parmak bağırsağı içinde, nispeten sert bir tel ile bağlanmış transdüser görselleştirme yana mide ya da kalın bağırsak, ince bağırsak ya da sınırlı bir seçenek değildir.
Benzer şekilde, biyomanyetik alternatif akım biosusceptometry (ACB) tekniği GI daralma analizi 4 için valide edilmiştir. ACB tekniği noninvaziv ap sağlarkenmide-bağırsak kasılmaları ölçmek için yaklaştığınızda, ACB olması ile, benzer bir sınırlama GI bölgesinin spesifik bölgelerinin kesin bir kaydını izin vermez sindirilen manyetik algılama ortamın kullanılmasıdır uğrar. Bu sınırlama, manyetik işaretleyicilerin cerrahi implantasyon ile aşılabilir. Bununla birlikte, ACB tekniği hayvan veri toplama anestezi zorunlu kılmaktadır.
Ultrasonomicrometry bazı GI istihdam edilmiştir mekansal küçük boyutu, yararlanmak için 13, 14, çalışmaları ve piezoelektrik kristal verici / alıcıların zamansal avantajları. Mide düz kas kasılması dalgaları yüksek frekanslı bir olay değildir ve yaklaşık 3 oranında meydana – / dak 5 döngü. Bu nedenle, sonomicrometry zamansal avantajları maliyet haklı gereksiz olabilir. Doğrusal hareket doğru sonomicrometry ölçülür olmasına karşın, sınırlamalar doğru mide-bağırsak ile ilgili veriler sunulmuştur14 kristaller yetersiz sayıda implant kaynaklanabilir yorumlanması.
Bass ve arkadaşları 2, 15 özgün tasarımları dayalı bu görsel protokol daha tam adım adım yapılışı ve minyatür deneysel uygulaması, tüm GI boyunca düz kas kasılmalarını kayıt için yüksek hassasiyet ve esneklik sahip çift elemanlı gerinim ölçer belgelemektedir yolu. Soy ölçer elemanlarının boyutları elemanlarını içine alan silikon tabakaların üzerine çok bağlı olan nihai gerilme ölçer duyarlılık ve büyüklüğü, kemirgen beri herhangi bir uygulama için uygundur. Bu soy ölçer, böylece kolayca düz kas kasılmalarını hesaplamak için, tek bir teknik sağlayarak, anestezi uygulanmış ve bağımsız davranan laboratuar modellerinde, akut ve kronik uygulama için uyarlanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada sunulan prosedürler bireysel laboratuvarlar dahil olmak üzere biyolojik uygulamalar için hassas minyatür gerginlik mastar imal izin, ama küçük laboratuvar hayvanlarında gastrointestinal motilite, bunlarla sınırlı değildir. Bu deformasyon ölçüm aletlerinin, ticari imalatı bittikten yana, mide-barsak fonksiyonu soruşturma laboratuvarın deneysel uygulamaların tam aralığını izin vermeyebilir diğer teknikler ile sınırlıdır. Bu rapor, daha önce açıklanan tekniklerin 15 güncell…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Araştırma fon Nörolojik Bozukluklar ve İnme (NS049177 ve NS087834) Ulusal Enstitüsü aracılığıyla alındı. Yazarlar geç Dr Paul Bass ve deformasyon ölçüm aletlerinin orijinal tasarımına meslektaşlarının entelektüel katkılarını kabul etmek istiyoruz; ve 2010 yılında olduğu gibi onun anlayışlı yazışma için üretimin durdurulması kadar deformasyon ölçüm aletlerinin üretim ve pazarlama için Carol 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 |
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).
