$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تم الحفاظ على جميع الحيوانات المستخدمة في هذه التجارب في مرفق رعاية الحيوانات في جامعة شيزوكا وأجريت التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية للبحوث الحيوانية التي وضعتها جامعة شيزوكا. تم إجراء جميع التجارب بموافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات في جامعة شيزوكا (التصاريح رقم 205272 و # 656-2303).
1. إعداد أقطاب كلوريد الصوديوم
ملاحظة: تتكون الأقطاب الكهربائية المستخدمة في هذه التجارب من كلوريد الصوديوم المركز أو KCl. يتم شراء أقطاب KCl / calomel كهربائيا تجاريا. قبل البدء في التجربة ، تأكد من ملء جميع الأقطاب الكهربائية إلى الأعلى بمحلول كلوريد الصوديوم أو KCl المركز.
- تحضير الجرار الزجاجية الصغيرة مع أغطية بلاستيكية (حجم 20 مل).
- حفر ثقبين في الأغطية البلاستيكية ، أحدهما لجسر الملح كلوريد الصوديوم (قطره 2.5 مم) ، والآخر للسلك الفضي (قطر 1 مم ؛ الشكل 1C، قطب كلوريد الصوديوم).
- املأ الجرة الزجاجية بمحلول كلوريد الصوديوم المشبع (حوالي 15 مل ، حتى ممتلئ).
- أدخل سلك فضي (قطره 0.8 مم ، طوله 7 سم) في الجرة ، ولكن تأكد من أن جزء السلك خارج الجرة يمكن توصيله عبر مشابك التمساح (صغيرة الحجم) بنظام مكبر الصوت.
- عندما لا تكون قيد الاستخدام ، قم بلف الأقطاب الكهربائية وتأكد من تغطية الثقوب ، باستخدام parafilm لمنع التجفيف.
2. إعداد الجسور الملحية
ملاحظة: قم بإعداد جسور الملح قبل يوم واحد على الأقل من التجربة لتوفير الوقت الكافي للتصلب. يمكن استخدام جسور الملح بشكل متكرر ولكن لا ينصح باستخدامها بعد 2 أشهر.
- جسور الملح كلوريد الصوديوم
- قم بإعداد أنابيب البولي إيثيل رقم 7 (القطر الخارجي 2.3 مم ، القطر الداخلي 1.3 مم) ، إبرة 19 جم ومحقنة من نوع القفل ، 200 مل من محلول كلوريد الصوديوم 1 م ، 2 جم أجار ، حاوية بلاستيكية قابلة للإغلاق لتخزين جسر الملح.
- قم بإعداد عدد مناسب من جسور الملح عن طريق قطع الأنابيب إلى الحجم اللازم لإعداد غرفة Ussing (تتطلب كل غرفة جسرين ملحيين).
- قبل حقن الأجار ، قم بعمل شكل U مع الأنابيب وضعها في كوب من الماء الدافئ (لإنشاء شكل سهل لإنشاء جسور الملح).
- اصنع 200 مل من 1 مليون كلوريد الصوديوم عن طريق إذابة 11.688 جم من كلوريد الصوديوم في 200 مل في ماء منزوع الأيونات.
- قسم 1 م كلوريد الصوديوم إلى أجزاء 100 مل: اصنع 100 مل من 2٪ أجار في 1 م كلوريد الصوديوم (امزج 2 جم أجار في كلوريد الصوديوم ، سخني في الميكروويف حتى يذوب).
- باستخدام إبرة 19 G ومحقنة قفل ، املأ المحقنة بمحلول 1 M NaCl / agar. ابدأ بلطف في طرد المحلول قطرة قطرة وأثناء القيام بذلك ، أدخل الإبرة في أحد طرفي الأنبوب واملأها حتى يخرج الخليط من الجانب الآخر.
- اسحب الإبرة ببطء مع الاستمرار في التعبير عن المحلول وكرر حتى يتم إنشاء جميع جسور الملح المطلوبة. (إذا تصلب المحلول في المحقنة أو الإبرة ، فقم بتسخينه لفترة وجيزة في الماء الساخن حتى يمكن التعبير عن المحلول مرة أخرى.)
- تحقق من جسور الملح للتأكد من عدم وجود فقاعات وتخزينها في محلول كلوريد الصوديوم 1 M المتبقي في حاوية قابلة للإغلاق.
- جسور الملح KCl
ملاحظة: يتم استخدام أنابيب أرق لجسور KCl agar لتجنب زيادة تركيز K + في المخزن المؤقت ، حيث يمكن أن تذوب أطراف جسر الملح ويمكن أن يتسرب K + إلى المخزن المؤقت.
- قم بإعداد أنابيب البولي إيثيل رقم 3 (القطر الخارجي 1.0 مم ، القطر الداخلي 0.5 مم) ، حقنة من نوع الإبرة والقفل 23 جم ، 200 مل من محلول 1 M KCl ، 2 جم أجار ، حاوية بلاستيكية قابلة للإغلاق لتخزين جسر الملح.
- قم بإعداد العدد المناسب من جسور الملح عن طريق قطع الأنابيب إلى الحجم اللازم لإعداد غرفة Ussing (تتطلب كل غرفة جسرين ملحيين).
- اصنع 200 مل من 1 م KCl عن طريق إذابة 14.91 جم من KCl في 200 مل من الماء منزوع الأيونات.
- تنقسم إلى قسمين 100 مل: اصنع 100 مل من 2٪ أجار في 1 M KCl (امزج 2 جم أجار في KCl ، سخني في الميكروويف حتى تذوب).
- باستخدام إبرة 23 جم ومحقنة قفل ، قم بحقن الأنابيب بخليط 2٪ agar 1 M KCl (تأكد من أن الأنابيب مملوءة بالكامل ولا توجد فقاعات) بنفس الطريقة كما هو الحال مع جسور الملح NaCl.
- تحقق من جسور الملح للتأكد من عدم وجود فقاعات وتخزينها في محلول 1 M KCl المتبقي في حاوية قابلة للإغلاق.
3. إعداد حل Ringer والمخزن المؤقت HEPES
ملاحظة: اعتمادا على الأنسجة المثبتة في غرفة Ussing ، قد تختلف مكونات محلول Ringer. الوصفات المعروضة هنا خاصة بالأمعاء الدقيقة والغليظة.
- اجعل حل Ringer طازجا في يوم التجارب كما هو موضح في الجدول 1.
- فقاعة الحل مع 95٪ O2 / 5٪ CO2 لتوفير O2 للأنسجة وقدرة التخزين المؤقت.
| محلول رينجر (الأمعاء الدقيقة) | محلول رينجر (الأمعاء الغليظة) |
| NaHCO3 – 21.0 مللي متر | NaHCO3 – 21.0 مللي متر |
| K2HPO4 – 2.4 مللي متر | K2HPO4 – 2.4 مللي متر |
| KH2PO4 – 0.6 مللي متر | KH2PO4 – 0.6 مللي متر |
| كلوريد الصوديوم – 119.0 مللي متر | كلوريد الصوديوم – 119.0 مللي متر |
| MgCl2 – 1.2 ملليمتر | MgCl2 – 1.2 ملليمتر |
| CaCl2 – 1.2 ملليمتر | CaCl2 – 1.2 ملليمتر |
| الإندوميتاسين – 10 ميكرومتر (اصنع مخزونا 1 مللي متر في 21 ملليمتر NaHCO3 ، أضف 10 مل من المخزون ل 1 لتر من محلول رينجر) | الإندوميتاسين – 10 ميكرومتر (اصنع مخزونا 1 مللي متر في 21 ملليمتر NaHCO3 ، أضف 10 مل من المخزون ل 1 لتر من محلول رينجر) |
| 1 ملليمتر جلوتامين (0.146 جم/لتر) | 10 ملليمتر جلوكوز |
الجدول 1: وصفة حل رينجر. لصنع محلول Ringer ، امزج جميع المكونات مع الماء غير المتأين. من الأفضل أن يكون حل رينجر طازجا قبل التجارب. يحفظ في الثلاجة أو على الثلج حتى الاستخدام. قبل الاستخدام ، الغاز مع 95 ٪ O2 / 5 ٪ CO2.
- اجعل HEPES عازلا طازجا في يوم التجربة كما هو موضح في الجدول 2 عن طريق خلط المكونات في الماء غير المؤين.
- لا تتكيف مع الحجم النهائي للمخزن المؤقت إلا بعد ضبط الرقم الهيدروجيني.
- قم بتخزين HEPES الدافئ إلى 37 درجة مئوية واضبط الرقم الهيدروجيني على 7.4 عن طريق إضافة قطرات من محلول 1 M Tris ببطء أثناء التحريك.
- اضبط الحجم النهائي عن طريق إضافة الكمية المناسبة من الماء منزوع الأيونات.
| هيبس العازلة | تخفيف HEPES المخزن المؤقت |
| HEPES – 10 مللي متر | HEPES – 10 مللي متر |
| الجلوكوز – 10 ملليمتر (الأمعاء الغليظة) | الجلوكوز – 10 ملليمتر (الأمعاء الغليظة) |
| 1 ملليمتر جلوتامين (0.146 جم / لتر) (الأمعاء الدقيقة) | 1 ملليمتر جلوتامين (0.146 جم / لتر) (الأمعاء الدقيقة) |
| كلوريد الصوديوم – 150 مللي متر | كلوريد الصوديوم – 75 mM + 150 mM مانيتول (لضبط الاختلافات الأسمولية) |
| MgCl2 – 1 ملليمتر | MgCl2 – 1 ملليمتر |
| CaCl2 – 2 ملليمتر | CaCl2 – 2 ملليمتر |
| الإندوميتاسين – 10 ميكرومتر (اصنع مخزونا 1 مللي متر في 21 ملليمتر NaHCO3 ، أضف 10 مل من المخزون مقابل 1 لتر من محلول رينجر) | الإندوميتاسين – 10 ميكرومتر (اصنع مخزونا 1 مللي متر في 21 ملليمتر NaHCO3 ، أضف 10 مل من المخزون مقابل 1 لتر من محلول رينجر) |
| اضبط على درجة الحموضة 7.40 (37 درجة مئوية) باستخدام 1 M Tris |
الجدول 2: وصفة HEPES العازلة. لجعل HEPES عازلا وعازلا للتخفيف ، قم بإذابة جميع المكونات في الماء غير المؤين. يجب تعديل درجة الحموضة في المحاليل باستخدام محلول 1 M Tris ، لذلك لا تضيف الحجم الكامل من الماء (على سبيل المثال ، عند صنع 1 لتر ، قم بإذابة جميع المكونات في حوالي 800 مل من الماء). ثم سخن المحلول إلى 37 درجة مئوية ، واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 7.4 ثم اضبط الحجم النهائي.
4. استخدام إعداد الغرفة
ملاحظة: غرف الاستخدام المستخدمة في هذا البروتوكول هي غرف تروية مستمرة مصنوعة خصيصا. لتقييم وظيفة الحاجز المعوي للفأر أو امتصاص المغذيات، يوصى باستخدام غرف ذات فتحة قطرها 4 أو 5 مم25 (الشكل 1A-C).
- لتقليل تأثير الحافة26 والمساعدة في إغلاق الحجرات، قم بتوصيل فيلم بارافين مثقوب بثقوب 4 أو 5 مم (حوالي 4 سم2) قبل الإعداد (الشكل 1B).
- الإعداد في ظروف الدائرة المفتوحة لقياس جهد التخفيف. تعيين في وضع المشبك الحالي. اضبط الإخراج على أنه تيار واضبط نبضة التيار على ±20 μA.
- عند الإعداد في ظروف ماس كهربائى لقياس تيار الدائرة القصيرة ومقاومة الغشاء المخاطي ، يتم ضبطه في وضع المشبك الجهد. اضبط الناتج على أنه جهد واضبط نبض الجهد على ±5 مللي فولت.
- تأكد من دوران الماء على درجة حرارة 37 درجة مئوية في سترة المياه.
- املأ كل غرفة بمحلول Ringer أو المخزن المؤقت HEPES (يعتمد المبلغ على النظام المستخدم ، وتتطلب الغرف المستخدمة هنا 5 مل لكل جانب) وتأكد من عدم وجود تسرب.
- قم بتوصيل جسور الملح والأقطاب الكهربائية.
- تأكد من أن الجهد هو 0 ومستقر ، تيار نبضي لضمان إعداد جسور الملح والأقطاب الكهربائية بشكل صحيح.
- اسمح بتوازن درجة حرارة النظام ومحلول Ringer لمدة 20 دقيقة على الأقل.
- بعد التوازن ، قم بتصحيح فرق الجهد غير المتماثل بين أقطاب KCl الكهربائية والتعويض عن مقاومة السوائل عن طريق تغييرها إلى الصفر (راجع دليل نظام غرفة Ussing المستخدم لتحديد الطريقة الصحيحة).
5. تشريح الأنسجة المعوية
ملاحظة: يجب إجراء جميع التجارب على الحيوانات ضمن اللوائح التي وضعتها الدولة والجامعة.
- قبل تناول الأنسجة المعوية ، قم بإعداد محلول Ringer الطازج والبارد والفقاعة مع 95٪ O2 و 5٪ CO2 لمدة 15 دقيقة (الخطوة 3).
- تخدير الفئران وفقا للمبادئ التوجيهية التي تحكم استخدام الحيوانات في البحوث. في هذه التجربة ، تم تخدير الفئران بنسبة 2٪ -3٪ من الأيزوفلوران التي يديرها مخدر. تحقق من التخدير المناسب عن طريق قرص أصابع القدم والتأكد من عدم وجود استجابة للألم.
- إجراء شق في البطن مع مقص من الحوض إلى الحجاب الحاجز. تحديد موقع المعدة وقطع نهاية البواب من المعدة.
- أمسك بجزء المعدة المرتبط بالأمعاء الدقيقة بالملقط واسحب الأمعاء الدقيقة بلطف مع قطع المرفقات المساريقية. احرص على عدم قطع أو إتلاف الأنسجة المعوية بأي شكل من الأشكال.
- استمر في تشريح الأمعاء على طول الطريق إلى فتحة الشرج. لإزالة الأمعاء الغليظة بالكامل ، قم بقطع عظام الحوض للكشف عن الجزء البعيد من الأمعاء الغليظة وإزالة بقية الأمعاء بعناية عن طريق قطع المرفقات.
- قياس طول الأمعاء وتقسيمها إلى الأجزاء المطلوبة. في هذه التجربة ، قسم الأمعاء الدقيقة إلى ثلاثة أجزاء واستخدم الجزء الأوسط.
- ضع الأجزاء المطلوبة في محلول Ringer البارد والفقاعات ؛ ثم افتح كل جزء طوليا عن طريق قطع المرفقات المساريقية. تقليم الدهون والأنسجة الضامة.
- أعد الأجزاء إلى محلول Ringer البارد المثلج واغسلها جيدا (حتى في محلول الثلج البارد ، فإن أكسجة الظهارة المضيئة مهمة للحفاظ على الوظيفة الظهارية).
6. تجريد طبقة العضلات وإعداد ورقة الأمعاء
ملاحظة: إزالة المصل (طبقة العضلات) مهم لدراسات النقل باستخدام الأمعاء. إذا بقيت المصل ، يمكن أن تخضع الأنسجة المعوية لانقباضات عضلية عشوائية من شأنها تشويه البيانات الكهروفسيولوجية ، وقد يتم تثبيط النقل. تتدهور الأنسجة غير المجردة بسرعة عند تركيبها في غرف Ussing ، لأن المصل هو حاجز انتشار كبير للركيزة والأكسجين. في بعض الحالات الخاصة ، قد يكون من الضروري الحفاظ على طبقة العضلات ، وبالتالي فإن القرار متروك للباحث والتصميم التجريبي. يمكن تحضير صفائح الأمعاء بطريقتين اعتمادا على الطبقة التي تتم إزالتها (الشكل 2). لهذه التجربة ، هناك حاجة إلى الغشاء المخاطي والاستعدادات تحت المخاطية (الشكل 2 ، اللوحة الثانية ).
- قم بإعداد ألواح تشريح (قطرها 10 سم) مغطاة بمطاط السيليكون والدبابيس (إبر الوخز بالإبر الصغيرة) وورق ترشيح مثقوب 5 مم ومربعات بارافيلم (2 سم × 2 سم ؛ قد لا تكون ضرورية للأنظمة الأخرى).
- صب محلول رينجر الطازج والبارد والفقاعي في لوحة التشريح (يكفي لتغطية الأنسجة ، حوالي 2-3 مل).
- تحت المجهر المجسم، قم بتثبيت نهايات الأنسجة المعوية (الغشاء المخاطي لأسفل).
- باستخدام ملقط ناعم ، قم بتشريح طبقة العضلات بصراحة من الغشاء المخاطي الأساسي.
- احرص على عدم تمزيق أو إدخال أي ثقوب في الأنسجة.
- بمجرد إزالة طبقة العضلات ، قم بقطع قطعة كبيرة بما يكفي لفتحة قطرها 5 مم. عند تحضير الأمعاء الدقيقة ، يجب أن تتم إزالة طبقة العضلات المصلية في غضون 10 دقائق ، لأن الأوكسجين المضيء صعب في ظل هذه الظروف.
- قم بترطيب مربع ورق الترشيح المثقوب 5 مم في محلول Ringer ووضع الأنسجة المعوية عليه مع الجانب المخاطي لأسفل ، لأن المستحضرات تحت المخاطية تلتف تلقائيا مع الجانب المخاطي في الخارج.
- تأكد من أن الفتحة مغطاة بالكامل بالأنسجة المعوية وعدم وجود تجاعيد. استخدم لوحة سوداء أسفل التحضير لفحص ما إذا كانت الفتحة مغطاة بالكامل.
- كرر هذا الإجراء للعدد المطلوب من مستحضرات الغشاء المخاطي (في هذه التجربة ، هناك حاجة إلى تحضيرين: سيتم استخدام أحد المستحضرات لقياس إمكانات التخفيف ، وسيتم استخدام الآخر لقياس المعلمات الكهربائية الأساسية).
7. تصاعد الاستعدادات المعوية في غرف Ussing
ملاحظة: يعتمد الإعداد على نوع نظام غرفة Ussing ونظام التسجيل المستخدم.
- شفط حل Ringer / المخزن المؤقت HEPES من غرفة Ussing.
- قم بتفكيك غرفة Ussing ووضع ورقة الترشيح مع جانب الغشاء المخاطي المعوي المستحضر لأسفل على الغرفة الجانبية المخاطية وضبطها بحيث تتماشى نافذة الغرفة مع ثقب ورقة الترشيح (الشكل 1A ، العلامة السوداء حول نافذة الغرفة مفيدة لمحاذاة المستحضرات).
- ضع الغرفة الجانبية المصلية بعناية على الغرفة الجانبية المخاطية وأغلقها بإحكام ولكن تأكد من أن الورقة المعوية لم تتحرك أثناء الاتصال.
- أعد ملء كلتا الغرفتين بسرعة بمحلول Ringer أو المخزن المؤقت HEPES ، وضع عصي الفقاعات (حل Ringer: 95٪ O2 / 5٪ CO2; HEPES العازلة: 100٪ O2) في الطرف الآخر من الغرف ، بعيدا عن الغشاء (يمكن أن يكون للفقاعات القريبة جدا من التحضير تأثير على القياسات).
- أعد توصيل جسور الملح وتحقق مما إذا كان الجهد مستقرا وتيار النبض للتأكد من أن التوصيلات على ما يرام (الشكل 1C).
- كرر لكل إعداد معوي.
- دع النظام يتوازن لمدة 15 دقيقة تقريبا. إذا كنت تستخدم نظام تسجيل ، فدع فرق التوصيل وفرق جهد ICC / الغشاء يستقر قبل بدء التجارب.
8. تجربة جهد التخفيف (ظروف الدائرة المفتوحة)
- اغسل جانبي الغرفة عن طريق شفط المخزن المؤقت HEPES وإضافة 5 مل من المخزن المؤقت HEPES الطازج الذي تم تسخينه مسبقا إلى كل جانب.
- قم بتشغيل نظام التسجيل. اضبط النطاق على 250 mV ، (النظام المستخدم هنا يضخم جهد الإخراج 10x) ، وتعيين مواضع العلامات ، وتعيين نظام التسجيل للقياس.
- حول أنظمة غرفة Ussing إلى وضع المشبك وابدأ القياس. بمجرد استقرار إمكانات الغشاء (~ 15-20 دقيقة) ، يمكن أن يبدأ التقييم.
- شفط المخزن المؤقت HEPES من الجانب المخاطي واستبداله بسرعة مع 5 مل من المخزن المؤقت HEPES المخفف الدافئ الذي يحتوي على 75 mM NaCl.
- بمجرد أن يصل جهد الغشاء إلى ذروته (5-10 دقائق) ، قم بإزالة المخزن المؤقت للتخفيف من الجانب "المخاطي" واستبدله بمخزن HEPES المؤقت.
- إذا لزم الأمر، كرر الخطوة 3 للجانب المصلي، مع إضافة مخزن مؤقت HEPES للتخفيف إلى الجانب المصلي.
- للتأكد من أن الأنسجة قابلة للحياة ، أضف منشط سيكلاز الأدينيلات Forskolin (التركيز النهائي 10 ميكرومتر) إلى الجانب المصلي.
- بمجرد أن يصل فرق جهد الغشاء إلى ذروته ويبدأ في الانخفاض ، تنتهي التجربة.
9. قياس التوصيل الكهربائي عبر الظهارة وخط الأساس ISC (ظروف الدائرة القصيرة)
- اغسل جانبي الغرفة عن طريق شفط محلول Ringer وإضافة 5 مل من محلول Ringer الفقاعي الطازج إلى كل جانب.
- قم بتشغيل نظام التسجيل. اضبط النطاق على 2.5 فولت (النظام المستخدم هنا يضخم جهد الإخراج 10x) ، وتعيين مواضع العلامات ، وتعيين نظام التسجيل للقياس.
- قم بتشغيل أنظمة غرفة Ussing إلى وضع المشبك وابدأ في القياس ؛ بمجرد استقرار Isc والتوصيل (~ 15-20 دقيقة) ، يمكن الحصول على قياسات خط الأساس.
- للتأكد من أن الأنسجة قابلة للحياة ، أضف منشط سيكلاز الأدينيلات Forskolin (التركيز النهائي 10 ميكرومتر) إلى الجانب المصلي.
- بمجرد أن يصل فرق جهد الغشاء إلى ذروته ويبدأ في الانخفاض ، تتم التجربة.
10. تحليل النتائج
- في ظل ظروف الدائرة المفتوحة ، احسب التوصيل عبر الغشاء المخاطي من تغير الجهد استجابة للنبضات الحالية وفقا لقانون أوم. أوجد تيار الدائرة القصيرة المكافئ (Isc) من الجهد والتوصيل عبر الغشاء المخاطي بتطبيق قانون أوم.
- استخدم إمكانات التخفيف لكلوريد الصوديوم لحساب الانتقائية الأيونية النسبية (PNa/PCl) باستخدام معادلة غولدمان-هودجكين-كاتس10.
- قدر الانتقائية المطلقة للوصلة الضيقة لكل أيون باستخدام معادلة كيميزوكا-كوكيتسو11.
- احسب PNa/PCl باستخدام معادلة غولدمان-هودجكين-كاتز من إمكانات التخفيف، وأوجد النفاذيات المطلقة PNa وPCl من معادلة كيميزوكا-كوكيتسو كما وصفها يو وآخرون.10 على النحو التالي:
![figure-protocol-1 المعادلة الكهروكيميائية: صيغة معادلة نرنست لحساب فرق الجهد ، V = RT / Fln [(α + β) / (1 + αβ)].](/files/ftp_upload/62468/62468eq1.jpg)



حيث، V: إمكانات التخفيف (mV)؛ α: نسبة النشاط. النشاط المحسوب لكلوريد الصوديوم في المخزن المؤقت HEPES مقسوما على النشاط المحسوب ل NaCl في المخزن المؤقت HEPES المخفف (بالنسبة لهذه التجربة تم حسابه على أنه 1.8966) ؛ ه: ثابت رياضي ، 2.71828 ؛ GM: التوصيل عبر الغشاء المخاطي (mS / cm2) ؛ F: ثابت فاراداي (96,485.3329 C/mol)؛ R: ثابت الغاز (8.314 J/mol K)؛ T: درجة الحرارة (310.15 K)