Utvärdering av kolon motilitet hos marsvin distala kolon med gastrointestinal motilitet Monitor (GIMM) är en okomplicerad och enkel att lära sig metoden för att kvantitativt utvärdera propulsiva motilitet i mag-tarmkanalen.
Den gastrointestinal motilitet Monitor (GIMM, Catamount forskning och utveckling, St Albans, VT) är ett in vitro-system som övervakar framåtdrivande motilitet i isolerade delar av marsvin distala kolon. Det kompletta systemet består av en dator, videokamera, belyst orgel bad, peristaltiska och uppvärmda vattenbad cirkulationspumpar, och anpassade GIMM programvara för att spela in och analysera data. Jämfört med traditionella metoder för övervakning kolon peristaltiken, ger GIMM system för kontinuerlig, kvantitativ bedömning av motilitet. Den marsvin distala kolon badar i uppvärmd, syresatt Krebs lösning och avföring pellets in i den muntliga slut drivs längs segmentet av tjocktarmen med en hastighet av ca 2 mm / sek. Filmer av fekal pellets fortsätter längs segmentet fångas och GIMM programvara kan användas följa utvecklingen av fekal pelleten. Priser för framåtdrivande motilitet kan erhållas för hela segmentet, eller för någon särskild region av intresse. Förutom analys av bolus-inducerad motilitet mönster kan Spatiotemporal kartor byggas från video som segment för att bedöma spontana mönster motorisk aktivitet. Tillämpningar av detta system inkluderar farmakologisk utvärdering av effekterna av receptor-agonister och antagonister på framåtdrivande motiliteten, liksom bedömningen av förändringar som är resultatet av patofysiologiska förhållanden, såsom inflammation eller stress. Den marsvin distala kolon framåtdrivande motilitet analys, med hjälp av GIMM systemet är okomplicerat och enkelt att lära sig, och det ger en pålitlig och reproducerbar metod för att bedöma framdrivande motilitet.
Nerv-medierad propulsiv motilitet i mag-tarmkanalen beskrevs första gången mer än ett sekel sedan av Bayliss och Starling (Bayliss och Starling, 1899). Denna iakttagelse ledde till utnämningen av nerver i tarmen som det enteriska nervsystemet (ENS), en tydlig uppdelning av det autonoma nervsystemet (Langley, 1921). Neurogen tarmperistaltik innebär sträcka och / eller slemhinna stimulering vid en given punkt och reflex medieras sammandragningar ovan, eller muntligt till graden av stimulans och avkoppling i aboral riktning. Resultatet är uppkomsten av en tryckgradient som driver luminala innehållet i ett muntligt till aboral riktning. I den lilla tarmen av olika arter och hos råtta tjocktarmen kan peristaltiska vågor av sammandragningar aktiveras genom infusion av vätska in i lumen av segment av tarmen. I marsvin distala kolon kan naturligt eller konstgjort fekal pellets sättas in i muntliga slutet av tjocktarmen och deras framsteg på den del av tjocktarmen kan lätt övervakas. Således ger marsvin distala kolon en enkel och användbar analys för att undersöka framdrivande motilitet i tarmen.
Peristaltiken är en komplex neural reflex som innebär att ett antal neuroactive föreningar och receptorer. Som ett resultat av föreningar som påverkar neurotransmissionen i ENS påverkar graden av framdrivande motilitet. Serotonin, som huvudsakligen frigörs från enterochromaffin celler i tarmslemhinnan, är involverad i inledandet av peristaltiska reflex. Använda marsvin distala kolon, Grider och kollegor visade att propulsiva motiliteten förstärks av intralumenal administrering av 5-HT-4-receptoragonister (Foxx-Orenstein et al, 1998;.. Grider et al, 1998), medan bad med tillämpning av 5 -HT 3 och 5-HT 4-antagonister minskar graden av framdrivning (Kadowaki et al, 1996;. Linden et al, 2003b.). Dessutom ökar hämning av serotonintransportören med serotonin selektiva serotoninåterupptagshämmare (SSRI) peristaltiken vid låga halter, men minskar peristaltiken i högre koncentrationer, troligen beroende på hyposensibilisering av 5-HT receptorer (Kadowaki et al, 1996;.. Wade et al, 1996). Andra signalmolekyler som bidrar till marsvin framåtdrivande motilitet ingår acetylkolin som verkar på nikotinreceptorer, som är den främsta förmedlaren av interneuronal signalering i tarmarna. Blockering synaptisk transmission med nikotinsyra receptorantagonist hexamethonium minskar pellets framdrivning vid höga koncentrationer, medan mindre koncentrationer inte påverkar graden av framdrivning (Kadowaki et al., 1996). Opiater och opioidagonister receptorn, som länge varit kända för att ha hämmande effekter på den gastrointestinala motiliteten, minskad pellets framdrivning hos marsvin propulsiv motilitet modell (Foxx-Orenstein et al, 1998;.. Wood et al, 2009). Intressant, minskar daikenchuto, ett traditionellt japanskt växtbaserade läkemedel som används kliniskt för att behandla kräkningar, magont och oordnat motilitet, graden av pellets framdrivning när det administreras med opioidantagonisten naloxon, och givet enbart resulterar i omvänd peristaltiken (Wood et al. 2009). Dessa resultat illustrerar nyttan av marsvin propulsiv motilitet modell för att bedöma bidragen från olika föreningar och deras receptorer på motilitet i kolon mönster.
Ett antal studier har visat att inflammation leder till förändringar i de elektriska och synaptic egenskaper kolon nervceller (Linden et al, 2003a;.. Lomax et al, 2005), och att dessa förändringar kan kvarstå i veckor efter återhämtning från inflammation (Krauter . et al, 2007; Lomax et al, 2007).. Effekterna av kolit-inducerad neuroplastic förändringar på framåtdrivande motilitet kan undersökas hos marsvin distala kolon med GIMM systemet. Detta system har flera fördelar jämfört med den traditionella metoden för övervakning motilitet i kolon, som bedömer framdrivande rörlighet genom att helt enkelt mäta tiden en fekal pellets färdas ett visst avstånd. Tidigare studier av inflammation-inducerad neurala plasticitet i tjocktarmen har antytt att det är en minskning av hastigheten på pellets framdrivning (Linden et al, 2003a;.. Linden et al, 2005), men nyare undersökningar med hjälp av GIMM systemet har visat mer komplexa förändringar (Stark et al., 2010). Till exempel är andelen pellets framdrivning minskade i såriga regioner i den inflammerade distala kolon, men motilitet accelereras i angränsande regioner, ett fenomen som inte erkändes av den tidigare "stoppur" metoden. Andra studier har visat att dysmotilitet under den aktiva fasen av inflammationen kan återställas med en hämning av COX-2 (Linden et al., 2004), men förändrad motilitet som kvarstår efterupplösningen av inflammation är COX-2-okänsliga (Krauter et al., 2007). Dessutom i dessa senare studier visade Spatiotemporal kartor som genereras av GIMM systemet stegvis mönster av motilitet i kolon som observerades i post-inflammatoriska djur som bidrar till minskade andelen framdrivning.
Sammanfattningsvis representerar marsvin distala kolon framåtdrivande motilitet analysen en hög genomströmning sätt att mäta effekterna av test föreningar och patologiska förhållanden på motilitet i kolon, dessutom ger GIMM systemet en enkel och okomplicerad metod för att bedöma kolon framåtdrivande motilitet in vitro. Det möjliggör kontinuerliga mätningar av pellets framdrivning, samt generering av Spatiotemporal kartor för att studera spontan aktivitet mönster. Jämfört med traditionella metoder, kan den ge även mer komplexa fenomen som kan kvantifieras och analyseras flera sätt som digitala filer sparas i systemet och är lätt åtkomliga.
The authors have nothing to disclose.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Krebs’ Solution | ||||
Isoflurane | Anesthesia | Webster Veterinary | ||
Epoxy-coated fecal pellet | native guinea pig pellet dried and epoxy (black nail polish) coated | |||
Forceps | Fine Science Tools | |||
Micro Scissors | Fine Science Tools | |||
Stainless Steel Pins | ||||
Beakers | 500 mL | |||
Gas Tank | 95% O2/5% CO2 | |||
Timer | ||||
Gastrointestinal Motility Monitor | Catamount Research and Development | http://www.catamountresearch.com/products/gimm.htm |