使用球囊插入进行胃肠蠕动记录

摘要

该协议概述了一种记录胃肠道运动活动的方法。它使用避孕套和塑料管来创建一个系统，通过球囊压力来可视化胃肠道运动。该方法可用于研究与胃肠道动力障碍相关的疾病。

摘要

胃肠蠕动是消化系统最重要的生理功能之一。迁移运动复合体 （MMC） 是禁食期间发生在胃肠道的一种特征性运动形式。MMC 存在于许多物种中，包括人类。虽然 MMC 的生理作用尚不完全清楚，但其异常与各种疾病有关。胃肠道蠕动的测量对于胃肠道疾病的诊断很重要。因此，使用橡胶避孕套和聚乙烯 （PE） 管构建了一个系统，一侧放置在小鼠的胃肠道中，另一侧连接到压力传感器。在胃肠道运动期间挤压球囊时，可以看到胃肠道运动。这项研究工作提供了系统设计和运行的详细方案，并显示了证明其有效性的代表性结果。通过使用该系统设备，可以在 体内记录胃肠道运动功能。这为未来的胃肠道疾病研究提供了额外的方法。

引言

迁移运动复合体 （MMC） 是人类和其他动物胃肠道循环运动的一种特殊模式，发生在禁食期和消化间期¹。MMC 参与未消化食物的运输，并有助于细菌从小肠运输到大肠²。Code 和 Marlett³ 将 MMC 分为四个阶段。在 I 期，胃肠道平滑肌处于静止状态。在 II 期，胃肠道蠕动活性增加。在 III 期，收缩活性高，这被称为 MMC 的特征期。由于幽门保持开放，允许未消化的食物进入小肠，因此 III 期突然发作，并以具有最大幅度和持续时间的收缩结束。IV 期的特点是收缩迅速减少，这是到下一个周期的短暂过渡。鉴于 MMC 的关键作用，它已成为科学家的热门研究课题之一。

正常运作的 MMC 对于维持胃肠道稳态至关重要。MMC 异常与各种胃肠道疾病有关，例如胃轻瘫、假性梗阻和小肠细菌过度生长¹。MMC 不同阶段的异常与各种胃肠道疾病有关。延长的第一阶段可能导致胃排空延迟。这常见于糖尿病或特发性胃轻瘫⁴ 患者。异常的 II 期收缩会导致胃排空缓慢，从而导致腹胀、早饱等。II 期活性降低会导致小肠内容物滞留，从而增加细菌过度生长的风险⁵

方案

该研究方案已获得针灸研究所动物护理和使用委员会的批准（批准号 Y2023-03-14-02）。本研究遵循美国国立卫生研究院实验动物护理和使用指南。

1. 球囊胶囊生成

1. 折断注射器针头，取下金属面，然后将其插入聚乙烯 （PE） 管中。
2. 在步骤 1.1 之后，将 PE 管插入避孕套，并在距末端 0.5 厘米处用医用缝合线系住。确保缝合线紧密且结扎时不会泄漏。
3. 剪断剩余的避孕套，确保气球光滑。
4. 用纯净水填充胶囊以排空球囊和导管中的空气，并通过医用三通阀将导管连接到运动压力传感器。

2. 手术

1. 使用 6-8 周龄的 SD 雄性/雌性大鼠。手术前，剥夺大鼠的食物但不剥夺水 12-18 小时，以确保胃是空的。
2. 用异氟醚（用 2% 异氟醚气体维持）麻醉大鼠，剃掉腹部，用碘油对大鼠进行绝育。
3. 将其仰卧放置（图 1A），并使用加热毯保持体温。
4. 在剑突下方 1 厘米处沿腹部皮肤中线切开，长度约 2 厘米（图 1B

结果

图 2A 显示了正常大鼠十二指肠中追踪的 MMC 轨迹。在正常大鼠中，胃动力的特征是规则和有节奏的收缩，这可以通过球囊胶囊记录的波形来观察。实验动物的性别不影响 MMC，性别之间没有统计学上的显着差异。在 图 2A 中，MMC 波形通常呈现四个相位：

第一阶段：这个阶段是运动不活跃的时期。十二指肠保持相对安静，让胃休息并为下一个周期做准备。

第二阶段：此阶段的特点是中等幅度的间歇性、不规则收缩。这些收缩比 III 期的收缩更有序，其中残留的胃内容物混合并清除。随着该阶段过渡到 III 期，收缩的频率逐渐增加。

III 期：此阶段的特点是强烈、有节奏和高振幅的收缩。这是 MMC 最活跃的阶段。这些强大的收缩扫过胃和小肠，清除未消化的物质并防止细菌过度生长。.......

讨论

该协议概述了一种通过可视化 MMC 过程来检测 体内 胃肠运动的方法。这种方法对于研究胃肠道动力学很重要。首先，在制作球囊胶囊时，确保接口连接良好，并确保医用缝合线紧密且不泄漏。手术前，可以在装满去离子水的 50 mL 烧杯中测试球囊胶囊。将整个系统置于去离子水中，并将空气注入球囊胶囊中。如果出现气泡，则表示接头的密封有缺陷。

其次，研究动物应在手术前禁食 12-18 小时。但是，可以在手术开始前少量喂养动物。这将诱导胃肠动力波形。手术应尽快进行。实验动物的生理状态在手术过程中很容易受到影响。异氟醚是手术麻醉的首选，因为它对胃肠蠕动影响很小。其他麻醉方法（如戊巴比妥）容易影响实验动物的胃肠蠕动。因此，在手术过程中使用加热毯来维持体温。

第三，在记录胃压之前，该值必须校准为零。应仔细调节注入球囊的去离子水量。过量注入纯水可能会引起实验动物的内部不适，并破坏胃肠道动力学波形。

在代表性结果中.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
动物生理信号数据采集器	剑桥电子设计	Micro1401-4	用于胃肠蠕动记录（数据采集系统）
生物信号放大器	Digitimer-neurolog 系统	NL900D	用于胃肠蠕动记录（神经放大器）
胃肠动力传感器	北京鑫航兴业科贸有限公司	WS100	用于胃肠蠕动监测
加热垫	小林制药有限公司，中国	03721	用于维持大鼠体温;95 mm & 70 mm
下注射针	上海康德莱企业发展集团有限公司	GB15811-2001	用于生产水球
Isoflurane	Lunan BETTER Pharmaceutical Co.， Ltd.	H20020267	用于大鼠的麻醉
天然乳胶光滑表面避孕套	日本冈本	20172186398	用于生产水球
聚乙烯导管	北京塔吉因科技有限公司	PE90	用于生产水球;外径为 0.94 毫米，内径为 0.51 毫米
Powerlab 信号采集和分析系统	澳大利亚 AD Instruments	PL3508	用于胃肠动力监测
软件 Spike	剑桥电子设计	Spike 2.0	用于胃肠动力波形记录（数据分析软件）
无菌纱布	河北康吉医疗器械有限公司	20232140292	外科手术
用 三通阀	Jiangsu Essica Healthcare Co.， Ltd.	20203140477	用于胃肠蠕动监测