Summary
Оценка толстой моторики у морской свинки дистальной толстой кишки с желудочно-монитор подвижность (GIMM) является простым и прост в освоении подход к количественной оценке пропульсивной моторики желудочно-кишечного тракта.
Abstract
Желудочно-монитор подвижность (GIMM; Катамаунт исследований и разработок; Сент-Олбанс, VT) является в пробирке системы, которая контролирует пропульсивной моторики в изолированных сегментах морских свинок дистальной толстой кишки. Система состоит из компьютера, видеокамеру, световые ванны орган, перистальтические и нагревают водяной бане циркуляционных насосов, а также нестандартные GIMM программное обеспечение для записи и анализа данных. По сравнению с традиционными методами мониторинга толстой перистальтику, система позволяет GIMM для непрерывного, количественной оценки подвижности. Морская свинка дистальной толстой кишки купается в согреться, насыщенный кислородом раствор Кребса, и фекальные шарики вставлены в устной конца движутся вдоль отрезка толстой кишки в размере около 2 мм / сек. Фильмы фекальные исходя гранул вдоль отрезка в плен, и программное обеспечение GIMM могут быть использованы отслеживать прогресс фекальных пеллет. Курсы пропульсивной моторики могут быть получены для всего сегмента или для какой-либо конкретной области интересов. В дополнение к анализу болюсного вызванных модели подвижность, пространственно-временной карты могут быть построены из захваченных сегментов видео для оценки спонтанных моделей двигательной активности. Применение этой системы включают в себя фармакологическую оценку последствий рецепторов агонистов и антагонистов на пропульсивной моторики, а также оценка изменений, которые следуют из патофизиологических условиях, таких, как воспаление или стресс. Морская свинка дистальной толстой кишки пропульсивной моторики анализа, используя GIMM системы, прост и прост в освоении, а также предоставляет надежный и воспроизводимый метод оценки пропульсивной моторики.
Protocol
1. Подготовка толстой ткани для GIMM
- Для подготовки сегменте дистальной толстой кишки для желудочно-кишечного тракта монитора подвижность (GIMM), первое место изолированной толстой кишки в ледяной раствором Кребса (121 мМ NaCl, 5,9 мМ KCl, 2,5 мМ CaCl 2, 1,2 мМ MgCl 2, 25 мМ NaHCO 3 , 1,2 мМ NaH 2 PO 4 и 8 мМ глюкозы; газированные с 95% O 2 / 5% CO 2). Убрать оставшиеся брыжейки от наружной стены и делают небольшой разрез в полости конца так что можно выделить, когда помещается в орган ванну. Примечание: ткань может оставаться в ледяной раствором Кребса на срок до 2 часов до эксперимента.
- Далее, положение притока и оттока каналов в органе ванну, чтобы они находятся за пределами камеры поле, чтобы предотвратить вмешательство получения изображений. Постоянно заливать орган ванна с нагретого (37 ° С), кислород (95%, 5% СО 2) решение Кребса при скорости потока 10 мл / мин.
- Отслеживание устной против анального концов, контактный сегменте дистальной толстой кишки (не менее 5 см) на обоих концах в органе ванну, позволяя небольшой степени распущенности, так что сегмент может свободно перемещаться до 1 см в середине . Оральный конец должен располагаться по отношению к исследователю для удобства размещения фекального гранул. Кишечное сегменты должны быть закреплены таким же образом, одним и тем же исследователем для каждого эксперимента в заданное множество экспериментов, поскольку длина и натяжение сегмента влияет на скорость пропульсивной моторики, с продольными растянуть снижение скорости транзита (Диксон и соавт. , 2007).
- Разрешить подготовку, чтобы уравновесить, по крайней мере 30 мин.
2. Настройка GIMM и сбора данных
- В GIMM системы, толстого сегмента в перфузионной камере горит снизу. Цифровая видеокамера сопряжена с компьютером расположен над камерой. Убедитесь, что оба источника света освещение и GIMM программного обеспечения включены.
- После установки нового эксперимента в GIMM прикладного программного обеспечения, начинают первый судебный процесс, вставив эпоксидным покрытием фекальных гранул в ротовую конце толстой сегменте инициировать перистальтику. Нажмите на камеру тумблер на компьютере, чтобы включить камеру и нажать на кнопку записи, чтобы начать запись. Движение гранул в анальном направлении регистрируется видеокамерой и цифровые фильмы хранятся на ПК для последующего анализа. Когда шарик достиг конца толстой сегмент, нажмите кнопку записи, чтобы остановить запись.
- Для получения контрольного значения для скорости движения, начните с толстой сегмент от здорового животного и без применения лекарств. Поведение 3-5 испытания в одном подготовки, с периода восстановления 5 минут между каждым запуском.
- Для определения воздействия определенных условий или препаратов на толстой моторику, выполнить 3-5 испытаний / подготовка к каждой экспериментальной состоянии. Кроме того, выполнять каждый эксперимент по крайней мере пять различных двоеточия, по крайней мере, пять различных животных.
- При анализе цифровых кинофильмов, скорость движения гранул фекальные рассчитывается как время, необходимое для гранул для прохода X см толстой сегменте.
3. Строительство Пространственно-временные Карт
- Цифрового видео, приобретенные у отдельных бежит GIMM могут быть преобразованы в пространственно-временной карты с использованием специального программного обеспечения GIMM.
- На горизонтальной оси, изменения в толстой диаметром построены с течением времени путем преобразования изображения из толстой кишки в каждом кадре видео, чтобы силуэт, и вычисления и преобразования диаметр по всей длине в серого. Конечным результатом является то, что гранулы и области релаксации кажутся черными, а области сокращения появляются белые.
- Расстояние, пройденное гранул через двоеточие сегмент представлен на вертикальной оси.
4. Представитель Пространственно-временные Карт
- Здесь показаны представитель пространственно-временной карты, показывающие гранулы моторику толстой сегментов в соответствии с различными условиями эксперимента. У (вертикальной) оси представляет гранул положение во времени, тогда х (горизонтальной) оси откладывается расстояние, на которое гранул прогрессировала через двоеточие сегменте.
- В пространственно-временной карте от контроля толстой кишки (без лечения, нормальное качество), осадок будет развиваться линейно со скоростью ~ 2 мм / сек. В противоположность этому, администрация некоторых лекарств или воспаление в толстой кишке может привести к нарушена моторика шаблонов, таких как остановить подвижность и препятствует подвижности.
- Результаты GIMM можно показать в виде графиков, в которых оси ординат представляет собой расстояние в миллиметрах пройденное фекальных пеллет и оси Х время в секундах. Например, администрация DAMGO (D-Ala2, N-Me-Phe4, Gly-ol5),μ-опиатных рецепторов, приводит к снижению пропульсивной моторики в толстой кишке.
Discussion
Нервные-опосредованной пропульсивной моторики желудочно-кишечного тракта впервые была описана более чем сто лет назад Бэйлисс и Старлинг (Бэйлисс и Старлинг, 1899). Это наблюдение привело к назначению нервы кишечника, как кишечные нервной системы (ENS), четкое разделение вегетативной нервной системы (Langley, 1921). Нейрогенная перистальтику кишечника включает в себя растянуть и / или слизистых стимуляции в данной точке и рефлекторных сокращений опосредованной выше, или устные, чтобы, уровень стимула и релаксации в спинным направлении. Результат поколения градиента давления, которые подпитывают просвета содержания в устной к спинным направлении. В тонком кишечнике из различных видов, а у крыс толстой кишки, перистальтические волны сокращений может быть активирован путем инфузии жидкости в просвет кишечника сегментов. В морской свинки дистальной толстой кишки, естественного или искусственного фекальные шарики могут быть вставлены в устной конце толстой кишки и их продвижение по толстой кишке сегменте можно легко контролировать. Таким образом, морская свинка дистальной толстой кишки представляет собой простой и полезный тест для расследования пропульсивной моторики в кишечнике.
Перистальтика сложные нейронные рефлекс, который включает в себя ряд соединений нейроактивные и рецепторы. В результате соединения, которые влияют на передачу нервных импульсов в ENS влиять на скорость пропульсивной моторики. Серотонин, выпущенный в основном из клеток энтерохромаффинных в слизистой оболочке кишечника, участвует в инициировании перистальтического рефлекса. Использование морской свинки дистальной толстой кишки, Грайдер и его коллеги показали, что пропульсивной моторики усиливается intralumenal администрации 5-НТ 4 агонисты рецепторов (Фокс-Orenstein и др., 1998;.. Грайдер и др., 1998), в то время как ванна применения 5 -НТ 3 и 5-HT 4 антагонисты рецепторов снижает скорость движения (Кадоваки и др., 1996;. Линден и др., 2003b).. Кроме того, торможение переносчика серотонина с серотонина селективные ингибиторы обратного захвата (SSRI) усиливает перистальтику при низких концентрациях, но снижает перистальтику при более высоких концентрациях, вероятно из-за десенсибилизации 5-HT рецепторов (Кадоваки и др., 1996;.. Уэйд и др., 1996). Другие сигнальные молекулы, которые способствуют морская свинка пропульсивной моторики включают ацетилхолин действует на никотиновые рецепторы, который является основным медиатором межнейронных сигнализации в кишечнике. Блокировка синаптической передачи с никотиновой антагонист рецептора гексаметония уменьшается гранул двигателя при высоких концентрациях, при меньшей концентрации не влияет на скорость движения (Кадоваки и соавт., 1996). Опиаты и агонисты опиоидных рецепторов, которые уже давно известно, что тормозящее действие на желудочно-кишечный моторики, уменьшение гранул движение в морской свинки пропульсивной моторики модели (Фокс-Orenstein и др., 1998;.. Вуд и др., 2009). Интересно, что daikenchuto, традиционные японские фитотерапии используется в клинике для лечения рвоты, болей в животе, и неупорядоченных подвижность, уменьшается скорость движения гранул при приеме внутрь с опиоидных антагонистов налоксона, а при приеме внутрь один, результаты в обратном перистальтику (Wood и соавт., 2009). Эти выводы свидетельствуют о полезности морской свинки пропульсивной моторики модель для оценки вкладов различных соединений и их рецепторов на толстой моделей подвижности.
Ряд исследований показал, что воспаление приводит к изменению электрических и синаптических свойства толстой нейронов (Линден и др., 2003a;.. Ломакс и др., 2005), и что эти изменения могут сохраняться в течение недели после выздоровления от воспаления (Краутер . и др., 2007; Ломакс и др., 2007).. Воздействие колит вызванных neuroplastic изменений на пропульсивной моторики могут быть исследованы в морскую свинку дистальной толстой кишки использованием GIMM системы. Эта система имеет ряд преимуществ перед традиционным методом мониторинга моторики толстой, который оценивает пропульсивной моторики просто измеряя время фекальный шарик путешествует по своему расположению. Предыдущие исследования воспаления вызванной нейронной пластичности в толстой кишке указали есть снижение скорости движения гранул (Linden и др., 2003a;.. Линден и др., 2005), однако последние исследования с использованием системы GIMM выявили более сложные изменения (Сильная и соавт., 2010). Например, скорость движения гранул уменьшается в изъязвленные регионов воспаленной дистальной толстой кишки, но подвижность ускоряется в соседних регионах, явление, которое не было признано ранее "Секундомер" методом. Другие исследования показали, что нарушения моторики в период активной фазы воспаления могут быть восстановлены с ингибированием ЦОГ-2 (Linden и соавт., 2004), все же изменили моторику, которая сохраняется заразрешение воспаления ЦОГ-2 без учета регистра (Краутер и соавт., 2007). Кроме того, в этих более поздних исследований, пространственно-временной карты, порожденный системой GIMM выявлено ступенчатое картина толстой моторику, которая наблюдалась в пост-воспалительных животных, способствует снизились темпы движения.
В заключение, морская свинка дистальной толстой кишки пропульсивной моторики анализ представляет высокую пропускную способность средства измерения эффектов тестируемых соединений и патологических состояний на толстой подвижность, Кроме того, система обеспечивает GIMM простой и прямой подход к оценке толстой пропульсивной моторики в пробирке. Это позволяет для непрерывного измерения движения гранул, а также генерацию пространственно-временных карт для изучения спонтанной моделей деятельности. По сравнению с традиционными методами, оно также может дать более сложное явление, которое может быть количественно и проанализировать повторно несколько способов, как цифровые файлы сохраняются в системе и легко доступны.
Disclosures
Производство этого видео была организована Катамаунт исследований и разработок, Inc, которая производит инструмент, используемый в этой статье.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Bayliss, W. M., Starling, E. H. The movements and innervation of the small intestine. J of Physiol (Lond). 24, 99-143 Forthcoming.
- Dickson, E. J., Spencer, N. J., Hennig, G. W., Bayguinov, P. O., Ren, J., Heredia, D. J., Smith, T. K. An enteric occult reflex underlies accommodation and slow transit in the distal large bowel. Gastroenterology. 132, 1912-1924 (2007).
- Foxx-Orenstein, A. E., Jin, J. G., Grider, J. R. 5-HT4 receptor agonists and delta-opioid receptor antagonists act synergistically to stimulate colonic propulsion. Am J Physiol. 275, 979-983 (1998).
- Grider, J. R., Foxx-Orenstein, A. E., Jin, J. G. 5-Hydroxytryptamine4 receptor agonists initiate the peristaltic reflex in human, rat, and guinea pig intestine. Gastroenterology. 115, 370-380 (1998).
- Kadowaki, M., Wade, P. R., Gershon, Participation of 5-HT3, 5-HT4, and nicotinic receptors in the peristaltic reflex of guinea pig distal colon. Am J Physiol. 271, 849-857 (1996).
- Krauter, E. M., Strong, D. S., Brooks, E. M., Linden, D. R., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Changes in colonic motility and the electrophysiological properties of myenteric neurons persist following recovery from trinitrobenzene sulfonic acid colitis in the guinea pig. Neurogastroenterol Motil. 19, 990-1000 (2007).
- Langley, J. N. The Autonomic Nervous System. , Heffer. Cambridge, UK. (1921).
- Linden, D. R., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Enhanced excitability of myenteric AH neurones in the inflamed guinea-pig distal colon. J Physiol. 547, 589-601 (2003).
- Linden, D. R., Sharkey, K. A., Ho, W., Mawe, G. M. Cyclooxygenase-2 contributes to dysmotility and enhanced excitability of myenteric AH neurones in the inflamed guinea pig distal colon. J Physiol. 557, 191-205 (2004).
- Linden, D. R., Chen, J. X., Gershon, M. D., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Serotonin availability is increased in mucosa of guinea pigs with TNBS-induced colitis. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 285, 207-216 (2003).
- Linden, D. R., Couvrette, J. M., Ciolino, A., McQuoid, C., Blaszyk, H., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Indiscriminate loss of myenteric neurones in the TNBS-inflamed guinea-pig distal colon. Neurogastroenterol Motil. 17, 751-760 (2005).
- Lomax, A. E., Mawe, G. M., Sharkey, K. A. Synaptic facilitation and enhanced neuronal excitability in the submucosal plexus during experimental colitis in guinea-pig. J Physiol. 564, 863-875 (2005).
- Lomax, A. E., O'Hara, J. R., Hyland, N. P., Mawe, G. M., Sharkey, K. A. Persistent alterations to enteric neural signaling in the guinea pig colon following the resolution of colitis. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 292, 482-491 (2007).
- Strong, D. S., Cornbrooks, C. F., Roberts, J. A., Hoffman, J. M., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Purinergic neuromuscular transmission is selectively attenuated in ulcerated regions of inflamed guinea pig distal colon. J Physiol. 588, 847-859 (2010).
- Wade, P. R., Chen, J., Jaffe, B., Kassem, I. S., Blakely, R. D., Gershon, Localization and function of a 5-HT transporter in crypt epithelia of the gastrointestinal tract. J Neurosci. 16, 2352-2364 (1996).
- Wood, M. J., Hyman, N. H., Mawe, G. M. The Effects of Daikenchuto (DKT) on Propulsive Motility in the Colon. J Surg Res. , (2009).
