2017年9月27日
异常感觉功能是功能性及炎症性肠病内脏疼痛及其他症状的基础。一种用于结肠传入神经电生理记录的方案 离体 大鼠结肠和直肠的制备方法在此展示。
本方案的总体目标是展示离体结直肠感觉神经电生理记录的方法学。该方法有助于回答体外研究领域中的关键问题,例如外周传出神经敏感性在正确感知痛觉过敏中的作用。该技术的主要优势在于,它能够以类似于在动物或患者体内进行颈动脉分离的方式,对结直肠进行分离操作。
该方法的可视化演示至关重要,因为定位神经节并分离神经相对困难。开始此操作时,使用手术刀在深度麻醉的大鼠腹壁上做一条正中切口,以暴露腹腔。随后,将肠系膜及其他组织移开,以暴露结肠和直肠。
然后将动物置于解剖显微镜下,通过精细解剖找到左侧盆神经节,并辨认与之相连的盆神经和腰内脏神经。随后,在距离盆神经节数毫米处切断这些神经。
定位盆腔神经节并分离神经是本操作中最关键且最困难的步骤。接下来,切开耻骨联合以暴露直肠。清除结直肠上方的组织,并注意保持盆腔神经节完整无损。
通过静脉注射过量戊巴比妥处死大鼠后,于盆腔神经节上方约三厘米处横断结肠,并用镊子将直结肠从动物体内取出。随后,将直结肠转移至盛有预冷克雷布斯(Krebs)溶液的培养皿中。通过轻柔冲洗结肠以清除粪便。
接下来,仔细去除残留的膀胱及其他组织,注意不要损伤盆神经节。在此步骤中,将结肠置于记录 chamber 中,并持续用含碳合气的 Krebs 溶液灌流组织。随后,在结肠的口端和肛端分别进行插管,然后开始从口端向肛端方向向肠腔内灌注生理盐水。之后,在解剖显微镜下定位主要盆神经节,并使用昆虫针固定以暴露该神经节。
仔细解剖,找到从神经节发出并延伸至结肠的一条细小神经分支,随后在靠近神经节处将其切断。在进行下一步之前,打开加热浴装置,将克雷布斯溶液维持在34摄氏度。现在,在解剖显微镜下检查一支预先拉制好的玻璃移液管。
用镊子折断电极尖端,使其尺寸与待记录神经的直径相匹配。随后,通过将尖端靠近打火机火焰进行斜面处理。对于该方法的新手而言,可能难以将电极尖端打磨成与神经尺寸相匹配的斜面。
接下来,将斜面电极插入电极夹持器中,然后将一个10毫升的注射器连接到夹持器的侧端口,用于向电极施加负压或正压。随后,将夹持器连接到生物放大器的前置放大头段,并将头段安装到操纵器上。接着,将电极移至组织浴槽,通过施加轻柔的负压吸力,用Krebs溶液填充电极,直至溶液与夹持器中的银丝接触。
接下来,将电极尖端靠近神经的切断端,并施加负压,使神经被吸入电极内。随后增加负压,使约一毫米长的神经被拉入电极并形成紧密封接。现在打开生物放大器,将滤波器设置为300至3000赫兹。
在示波器上监测信号,并使用峰电位数据处理软件记录神经信号和管腔内压力信号。接着,通过关闭出口套管上的三通阀并持续进行管腔内灌注,对结肠施加递增式扩张。监测管腔内压力,直至达到60毫米汞柱,然后打开引流套管上的三通阀。
以十五分钟为间隔重复此操作,并通过管腔外或管腔内给药以检测传入神经的化学敏感性。以下是离体结肠管段制备实验装置的示意图,以及来自盆腔神经节远端神经的代表性记录。在正常大鼠的制备标本中,结肠传入神经通常表现出较低水平的规律性自发性放电活动。
结肠的梯度扩张可诱导放电频率的逐渐增加。通过绘制肠腔内压力-传入神经反应曲线,可表征每条神经的机械感受特性。或者,也可从盆腔神经节近端的盆腔神经分支进行记录。
近端盆腔神经的机械感觉活动特征通常与盆腔神经节远端神经的特征相似。可通过主成分分析多单位记录中的动作电位波形,以区分单个神经元的活动。以下是两个独立盆腔传入神经动作电位叠加的波形图。
一旦掌握,若操作得当,该技术可在两小时内完成。观看本视频后,您应能充分理解主要盆腔神经节及其他相关神经的解剖结构,并能够定位神经节以分离神经并记录传入性活动。该实验方案的一个优势在于,可实现对盆腔传入神经与内脏大神经传入神经的电生理特性及药理学特征进行比较。
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本研究介绍了一种利用离体大鼠模型对结直肠感觉神经进行电生理记录的实验方案。该方法旨在阐明结肠传入神经在功能性及炎症性肠病相关内脏痛中的作用,为其机械感受特性提供关键性见解。
本方案通过在具有疾病相关性的系统中表征结肠传入纤维亚型,实现对内脏痛靶点的机制性风险排除。该方法通过定量电生理读数支持靶点验证,可区分低阈值、高阈值以及宽动态范围的传入神经纤维。该策略为胃肠道疾病模型中镇痛候选药物的筛选提供了可靠的预测依据。
该方法通过内脏痛机制的假设验证,整合到发现生物学研究中,并通过定量神经反应输出,整合到筛选流程中。