Summary

Isolere og bruke Deler av Bovine mesenteriske arterie og vene som en biologisk metode for å teste for vasoactivity i tynntarmen

Published: October 07, 2014
doi:

Summary

Tynntarmen er ofte utsatt for giftstoffer som kan påvirke blodgjennomstrømningen og negativt påvirke næringsopptak. Ved hjelp av en multimyograph og mesenteriske arterie og vene isolerer, forbindelser eller giftstoffer av interesse kan være skjermet for vasoactivity.

Abstract

Pattedyr gastrointestinale system er stadig utsatt for forbindelser (ønskede og uønskede) som kan ha en virkning på blodstrømmen til og fra dette system. Forandringer i blodstrømmen til tynntarmen kan medføre virkninger på de absorptive funksjoner av organet. Spesiell interesse for giftstoffer som frigjøres fra fôr gjennom fermentative og fordøyelsesprosesser har utviklet hos drøvtyggere som et område hvor produktive effektivitet kan forbedres. Video forbundet med denne artikkelen beskriver en in vitro bioassay utviklet til å screene forbindelser for vasoactivity i isolerte tverrsnitt av bovint mesenteriske arterie og vene ved hjelp av en multimyograph. Når blodkar blir montert og ekvilibrert i myograph, kan den biologiske metode i seg selv brukes: som et screening-verktøy for å evaluere den kontraktile respons eller vasoactivity av forbindelser av interesse; bestemme tilstedeværelsen av reseptor-typer av farmakologisk målrette reseptorer med spesifikk agonistS; bestemme rollen til en reseptor med tilstedeværelse av en eller flere antagonister; eller bestemme mulige interaksjoner av forbindelser av interesse med antagonister. Gjennom hele denne blir data samlet i sanntid, kan vev oppsamlet fra et enkelt dyr utsettes for et stort antall forskjellige eksperimentelle behandlinger (en in vitro fordel), og representerer vaskulaturen på hver side av den kapillære sengen for å gi en nøyaktig bilde av hva som kan skje i afferent og efferent blodtilførsel støtte tynntarmen.

Introduction

Forandringer i blodstrøm til et vev seng kan ha en stor virkning på organfunksjon. En primær funksjon av tynntarmen er næringsopptak. Arterielle blodstrømmen til absorberende overflate av tarmen er nødvendig for næringsopptak og blodstrømningsøkning for å hjelpe til med opptak av næringsstoffer som digesta beveger seg langs flaten 1.. En reduksjon i blodstrømmen kan føre til en reduksjon i næringsopptak på grunn av en reduksjon i transepithelial gradient 2. I tillegg til næringsstoffene, kan tynntarmen også bli utsatt for sekundære metabolitter, legemidler eller toksiner som utøver en virkning på blodstrømmen lokalisert i mesenterium. I tilfelle av drøvtyggeren, kan forbindelsene bli frigjort fra et formiddel (f.eks næringsstoffer slik som aminosyrer, eller toksiner slik som ergotalkaloider) gjennom fermentative prosesser av den forutgående. Dersom disse forbindelsene overlever den mikrobielle metabolisme av ruminale gjæring, er de nå tilgjengelige for absorpsjoneller interaksjon når de går gjennom mage-tarmkanalen til dyret.

Det finnes en rekke forskjellige metoder tilgjengelige for å måle blodstrømmen in vivo (for eksempel Doppler-ultralyd, inneliggende blodstrømningsmålere, radiomerkede mikrokuler, og indikator-fortynning teknikker) som tillater evaluering av ulike eksperimentelle scenarier eller behandlinger. Men for å få informasjon om de mekaniske eller farmakologiske egenskapene til vaskulær glatt muskulatur, forble metoder begrenset til store fartøy inntil Mulvany og Halpern tre publiserte en artikkel som beskriver en teknikk ved hjelp av ledning montert vaskulære ring forberedelser i en myograph. Siden utviklingen av denne teknikk, modifikasjoner fortsette å bli gjort til de tilknyttede myograph systemer som muliggjør en rekke forskjellige anvendelser for evaluering av rørformede strukturer. Systemet har også blitt tilpasset til å utnytte faste stenger for montering av større skip 4, hvor perfusjonteknikkene er ikke ønskelig.

På grunn av ulikheter i fartøy fra ulike anatomiske opprinnelse og utmerkelser i de samme fartøy fra ulike arter av dyr, data fra fartøy og dyr type ikke lett kan ekstrapoleres på tvers av ulike fartøy eller samme fartøy i forskjellige dyre typer 5. Følgelig må separate bioassay bli utviklet og validert når disse aspektene er endret. Nylig flere bioassay har blitt utviklet med disse teknologiene for bruk i storfe lateral saphenavene og høyre ruminalt arterie og vene 6,7.

Denne biologiske metode ble utviklet for å spesifikt undersøke effektene som ergotalkaloider har på vaskulatur støtte tynntarmen. Det ble rapportert at 50-60% av fôret alkaloider vises i abomasal innholdet, men bare 5% er gjenfunnet i avføring 8. Strickland et al. 9 uttalte i en anmeldelse av ergotalkaloider, at tilgjengelige data Suggest at tynntarmen kan være den mest viktige området for ergopeptine absorpsjon. Eckert et al. 10 anmeldt biofarmasøytisk aspekter av ergotalkaloider og uttalte at når de krysser epithelial barriere, er ergotalkaloider transportert enten ved lymfesystemet til subclavia vene eller via mesenteriske blodåre og inn i portal blod. Rhodes et al. 11 rapporterte en nedgang i blodstrømmen til tolvfingertarmen og tykktarmen i styrer forbruker en høy endophyte-smittet (høy ergotalkaloidderivater) kosthold. Bruke riktig ruminalt arterie og vene bioassay, Foote et al. 12 viste at ergotalkaloider er vasoaktivt i ruminalt blodkar. Foote et al. 13. senere demonstrert in vivo at ruminalt eksponering for ergotalkaloider resulterer i en redusert rumen epitelial blodstrøm. Denne reduksjonen i blodtilførsel til den absorberende overflate av rumen samtidig forårsaket en reduksjon i nærings (volatile fatty acid) fluks. Gitt quantity av ergotalkaloider passerer videre til tynntarmen fra fortarmen; Det ble antatt at en lignende effekt på tynntarm vaskulaturen og næringsopptak ville oppstå. Dette behov for utvikling av det bovine proksimale ileal mesenteriske arterie og vene bioassay.

Protocol

Prosedyrer som brukes i denne studien ikke krever godkjenning fra University of Kentucky Animal Care og bruk komité fordi ingen levende dyr ble brukt. Før samling av noe prøven brukt her, ble alle dyr stunned med en fange bolt og tappet for blod. Dette ble utført ved et føderalt kontrollert slakterianlegg ved University of Kentucky. En offisiell representant for USDA Food Safety and Inspection Service observert alle aktiviteter som behandles med levende dyr og håndtering av kadaver. 1. U…

Representative Results

Blodkarene som benyttes til å generere de medfølgende resultater ble samlet fra 6 Holstein-styring (425 ± 8 kg) i løpet av en 3 ukers intervall. Et eksempel på en typisk mesenteriske vene kontraktile respons på KCl og behandlings tilsetninger øker i konsentrasjon er presentert i figur 2. Størrelsen av responsen vil variere noe med størrelsen av fartøyet (korrelert med størrelsen av donor dyr), men kan også bli påvirket (negativt) av feil håndtering (strekk) av skipene under innsamling og r…

Discussion

Den første utfordringen i utviklingen av denne bioassay var etableringen av en repeat samling nettsted for mesenteriske blodkar. Prøve stedet konsistens er kritisk, ettersom noen av funksjonene til tynntarmen endres i løpet av progresjon fra jejunum gjennom ileum, og følgelig mesenteriet variere i et tilsvarende mønster. De ileale grener av mesenteriske arterie og vene var det mest lett identifiseres gjennom anatomiske landemerker. Ved å finne cecum og følge ileocecal fold til sin endestasjon på venstre side av …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne erkjenner Ryan Chaplin og Dr. Gregg Rentfrow ved University of Kentucky Meats Lab og Institutt for husdyr og matvitenskap for å gi muligheter for å samle eksperimentelle vev utnyttes her.

Materials

Name of the Material/Equipment Company Catalog Number Comment/Description (optional)
Multi Myograph Danish Myo Technologies 610M A myograph is critical to this bioassay, but there are other platforms available for use that will suffice. 
Powerlab 8/sp ADIntruments ML785
LabChart 7 ADInstruments Version 7
Force Calibration Kit Danish Myo Technologies 100055 Specific to DMT myographs
Bottle-top Filter Nalgene 595-4520 0.22 um pore size; 45 mm neck size
#5 Jewler’s Forceps Miltex 555008FT Any brand of forceps can be used
Noyes Iris Scissors Miltex 18-1510 Any brand of scissors can be used
Dissecting Scope Zeiss Stemi 2000-C Any brand of dissecting light microscope will suffice
Adjustable Tissue Matrice Braintree Scientific TM C12 This is not critical to the assay, but greatly reduces section to section variation in length and speeds up the slicing process greatly
Krebs-Hensleit Buffer Sigma-Aldrich K3753-10x1L It is not necessary to buy Krebs, this can be made in house
Calcium chloride dehydrate Sigma-Aldrich C7902-500G
Sodium bicarbonate Sigma-Aldrich S5761-500G
Desipramine-HCl Sigma-Aldrich D3900-5G
Propranolol-HCl Sigma-Aldrich P0884-1G
KCl Sigma-Aldrich P9333-500G
95% O2/5% CO2 Scott Gross UN3156

References

  1. Matheson, P. J., Wilson, M. A., Garrison, R. N. Regulation of intestinal blood flow. The Journal of surgical research. 93, 182-196 (2000).
  2. Dobson, A. Blood flow and absorption from the rumen. Quarterly journal of experimental physiology. 69, 599-606 (1984).
  3. Mulvany, M. J., Halpern, W. Mechanical properties of vascular smooth muscle cells in situ. Nature. 260, 617-619 (1976).
  4. Nielsen-Kudsk, F., Poulsen, B., Ryom, C., Nielsen-Kudsk, J. E. A strain-gauge myograph for isometric measurements of tension in isolated small blood vessels and other muscle preparations. Journal of pharmacological. 16, 215-225 (1986).
  5. Mulvany, M. J., Aalkjaer, C. Structure and function of small arteries. Physiological reviews. 70, 921-961 (1990).
  6. Klotz, J. L., et al. Assessment of vasoconstrictive potential of D-lysergic acid using an isolated bovine lateral saphenous vein bioassay. Journal of animal science. 84, 3167-3175 (2006).
  7. Klotz, J. L., Bush, L. P., Strickland, J. R. A vascular contractility bioassay using bovine right ruminal artery and vein. Journal of animal science. 89, 1944-1951 (2011).
  8. Westendorf, M. L., et al. In vitro and in vivo ruminal and physiological responses to endophyte-infected tall fescue. Journal of dairy science. 76, 555-563 (1993).
  9. Strickland, J. R., et al. Board-invited review: St. Anthony"s Fire in livestock: causes, mechanisms, and potential solutions. Journal of animal science. 89, 1603-1626 (2011).
  10. Eckert, H., Kiechel, J. R., Rosenthaler, J., Schmidt, R., Schreier, E., B, B. e. r. d. e., HO, S. c. h. i. l. d. Ch. 11. Ergot Alkaloids and Related Compounds. , (1978).
  11. Rhodes, M. T., Paterson, J. A., Kerley, M. S., Garner, H. E., Laughlin, M. H. Reduced blood flow to peripheral and core body tissues in sheep and cattle induced by endophyte-infected tall fescue. Journal of animal science. 69, 2033-2043 (1991).
  12. Foote, A. P., Harmon, D. L., Strickland, J. R., Bush, L. P., Klotz, J. L. Effect of ergot alkaloids on contractility of bovine right ruminal artery and vein. Journal of animal science. 89, 2944-2949 (2011).
  13. Foote, A. P., et al. Ergot alkaloids from endophyte-infected tall fescue decrease reticuloruminal epithelial blood flow and volatile fatty acid absorption from the washed reticulorumen. Journal of animal science. 91, 5366-5378 (2013).
  14. Hocking, K. M., et al. Detrimental effects of mechanical stretch on smooth muscle function in saphenous veins. Journal of vascular surgery. 53, 454-460 (2011).
  15. Smith, D. F. Bovine intestinal surgery. Modern veterinary practice. 65, 705-710 (1984).
  16. Budras, K. D., Habel, R. E. . Bovine Anatomy An Illustrated Text. , (2003).
  17. Klotz, J. L., et al. Antagonism of lateral saphenous vein serotonin receptors from steers grazing endophyte-free, wild-type, or novel endophyte-infected tall fescue. Journal of animal science. 91, 4492-4500 (2013).
  18. Egert, A. M., Kim, D. H., Schrick, F. N., Harmon, D. L., Klotz, J. L. Dietary exposure to ergot alkaloids decreases contractility of bovine mesenteric vasculature. Journal of animal science. 92, 1768-1779 (2014).
check_url/kr/52020?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Klotz, J. L., Barnes, A. J. Isolating and Using Sections of Bovine Mesenteric Artery and Vein as a Bioassay to Test for Vasoactivity in the Small Intestine. J. Vis. Exp. (92), e52020, doi:10.3791/52020 (2014).

View Video