Fabricação e Implantação de miniatura de elemento duplo Medidores de tensão para medição<em> In Vivo</em> Gastrointestinal Contrações em roedores.
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
Estudos experimentais que registram in vivo gastrointestinal (GI) motilidade através de um número de condições experimentais continuam a ser um poderoso instrumento para a compreensão dos processos subjacentes normais e patológicos necessários para a homeostase de nutrientes. Tradicionalmente, inúmeras metodologias experimentais, alguns com semelhanças com os encontrados na prática clínica 1, têm sido usadas para quantificar diretamente mudanças na taxa de contração GI 2-5, pressão intraluminal 6, 7, ou o GI trânsito de marcadores não-absorvíveis 8, 9 ou isótopos estáveis 10-12. Cada uma destas técnicas apresenta vantagens e desvantagens únicas, as quais foram tratadas previamente na literatura. Por exemplo, o utilitário de manometria balão para quantificar as alterações de pressão tem sido questionada devido ao cumprimento inerente do material do balão enquanto a recuperação gastrointestinal de marcadores não absorvíveis exige eutanásia anima experimentall para um único ponto de dados. Recentemente, tem sido relatada a aplicação e validação de um cateter de pressão arterial em miniatura que oferece um método não-cirúrgico para monitorar contratilidade gástrica em ratos e camundongos 3. Enquanto um transdutor de pressão orogastricamente colocado efetivamente elimina variáveis de confusão sobre a função gastrointestinal, evitando procedimentos cirúrgicos invasivos, tal abordagem só é adequado para preparações anestesiados. Além disso, a falta de orientação visual não permite a colocação do transdutor de acordo dentro de regiões específicas do estômago. Como tal, esta aplicação é limitada ao estômago ou no cólon desde visualização, juntamente com o fio de transdutor relativamente rígido, dentro do duodeno ou íleo não é uma opção.
Da mesma forma, o biossusceptometria atual (ACB) técnica alternativa biomagnética foi validado para análise contração GI 4. Enquanto a técnica proporciona um ACB ap não invasivaProach para medir as contracções gastrointestinais, ACB sofre de uma limitação similar em que o uso de meios de detecção magnética ingerida não permite a gravação precisa de regiões específicas do tracto gastrointestinal. Esta limitação pode ser superada através da implantação cirúrgica de marcadores magnéticos. No entanto, a técnica ACB exige que o animal ser anestesiado para coleta de dados.
Ultrasonomicrometry tem sido empregue em alguns estudos de GI 13, 14, a fim de tirar vantagem do tamanho reduzido, espaciais e temporais de vantagens piezoeléctricos transmissores / receptores de cristal. Ondas de contração do músculo liso gástrico não são um evento de alta freqüência e ocorrem a uma taxa de cerca de 3-5 ciclos / min. Portanto, as vantagens temporais de sonomicrometry pode ser desnecessário para justificar o custo. Além disso, enquanto o movimento linear é medido com precisão com sonomicrometry, as limitações foram apresentados dados sobre gastrointestinal precisointerpretação que pode resultar da implantação de um número insuficiente de cristais 14.
Com base nos desenhos originais de Bass e colegas 2, 15 este protocolo visualizado documenta mais plenamente a fabricação passo-a-passo e aplicação experimental de miniatura, medidores de dupla elemento de tensão que possuem alta sensibilidade e flexibilidade para gravar as contrações do músculo liso ao longo de todo o GI trato. As dimensões dos elementos strain são adequados para qualquer aplicação roedor desde sensibilidade e tamanho de terminado o aferidor de tensão são mais dependentes das folhas de silicone encapsulando os elementos. Estes extensômetros são facilmente adaptados para a aplicação aguda e crônica em modelos animais de laboratório anestesiados e comportando livremente proporcionando assim uma única técnica para quantificar as contrações do músculo liso.
Protocol
Representative Results
Discussion
Os procedimentos aqui apresentados permitem laboratórios individuais para fabricar extensómetros miniatura sensíveis para aplicações biológicas, incluindo, mas não limitado a, a motilidade gastrointestinal em animais pequenos de laboratório. Uma vez que a produção comercial destes extensômetros cessou, os laboratórios que investigam a função gastrointestinal estão limitados a outras técnicas que podem não permitir a gama completa de aplicações experimentais que estão disponíveis. Este relatório for…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O financiamento da investigação foi recebida por meio do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (NS049177 e NS087834). Os autores gostariam de agradecer as contribuições intelectuais do falecido Dr. Paul Bass e seus colegas ao projeto original dos medidores de deformação; e Carol Tollefsrud para a fabricação e comercialização dos medidores de deformação até a cessação da produção em 2010, bem como para a sua correspondência perspicaz.
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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