2023年12月29日
迷走神经介导的肠-脑通信对于胃肠道内分泌系统与大脑之间的信息传递至关重要。然而,胃内注射葡萄糖是否能够改变皮层活动仍不清楚。本文提供了一种全面的实验方案,用于观察葡萄糖注入十二指肠后皮层活动的变化。
我们的研究范围揭示了肠-脑神经通讯,尤其是其在食物偏好中的作用。以往涉及迷走神经的实验常将其视为单一的神经束,但近期研究发现,迷走神经具有特定的属性选择性和器官特异性。因此,我认为探究其统计学特征,您知道的,未来将引起广泛关注。
这种将导管连接到肠道的方法成本较低、侵入性更小,且比之前提出的方法更简便。传统上,导管与肠道的连接是通过缝合完成的。在此,我们通过使用氰基丙烯酸酯胶水替代缝合,减轻了对小鼠的手术损伤。
在我们的实验室中,我们正在探究生理和心理压力如何影响小鼠的肠-脑神经通讯机制。首先,使用剪刀将硅胶管剪成精确的七厘米长度。使用氰基丙烯酸盐胶水,在距离硅胶管末端约三毫米处固定微小的塑料珠。
切除23号针头的尖端,并从针尖处截取1.5厘米长的一段。将截下的针头段从珠子的另一侧插入硅胶管中。使用镊子,从针尖处切除1厘米。
将改造后的23号注射针头连接到2.5毫升注射器上。将一段15厘米长的硅胶管套在23号注射针头上。从针尖起1.5厘米处剪断针头,并将其连接至硅胶管。
首先,将麻醉后的小鼠仰卧于手术台上,使其口腔靠近吸入麻醉装置。使用胶带将小鼠的口腔、前肢和后肢固定在手术台上。在左上腹部涂抹脱毛膏,以去除局部毛发。
在腹部右侧、剑突下方五毫米处做一个1.5厘米长的皮肤切口。然后在腹壁的相同位置做一个1.5厘米长的切口。用钝头镊子轻轻将左肝叶向侧方牵拉,以暴露胃部。
现在,提起胃部并轻柔地通过切口将其取出。使用剪刀在幽门窦处制造一个微小的穿孔。将带有小珠的导管末端插入该穿孔中。
确认导管牢固连接至胃部后,小心地将胃复位至原始位置。缝合腹壁,使导管从体外引出。然后以类似于腹壁缝合的方式关闭皮肤切口。
使用氯己定葡萄糖酸盐溶液清洁手术区域,并将小鼠置于已消毒的笼子中。首先,使用辅助耳杆将麻醉后的小鼠固定在立体定位仪平台上,以减轻脉动和呼吸造成的影响。使用电动剃须刀或脱毛膏,小心去除头皮上的毛发。
使用0.1%至0.5%的葡萄糖酸氯己定溶液对头皮表面进行消毒。在头皮上涂抹局部麻醉凝胶,并等待5至10分钟。接着,使用剪刀从头部后侧向前额方向做一条直线切口。
使用夹子将多余的皮肤向后拉,暴露颅骨。用棉签去除骨膜的结缔组织。立即将丙烯酸水泥涂抹到颅骨上,并等待五分钟使其干燥。
将小鼠置于荧光体视显微镜下观察。成像时,使用宽带蓝色荧光滤光片组,并结合汞灯光源。随后,从导管末端移除导管针。
使用约 0.03 毫升生理盐水冲洗小鼠端导管内的任何残留内容物。随后将导管从小鼠身上移除。用注射器吸取适量的 10% 葡萄糖溶液,并将其连接到导管上。
在成像软件中,检查相机识别状态,并将帧率设置为 10 赫兹。将分辨率设为 512 × 512 像素,位深度设为 16 位。点击录制过程按钮,采集 50 秒的自发数据。
最后,通过逐步输注葡萄糖溶液,记录小鼠的生理状态数据。自发性神经活动显示出大脑皮层内随机的钙振荡。时间上的荧光强度变化表明钙振荡呈现出爆发-抑制模式。
葡萄糖注射在完成给药后4至8秒内即引起皮层钙动力学的显著变化,并立即激活次级运动皮层。然而,在给予水后未观察到此类变化。与水给药相比,葡萄糖注射后在次级运动皮层区域观察到荧光强度比值的显著改变。
注射后不同皮层区域的激活水平仅在次级运动皮层区域显示出显著差异。
本研究通过迷走神经探讨肠-脑通信机制,重点研究胃内注射葡萄糖对小鼠皮层活动的影响。该研究提出了一种新型的肠道导管连接方法,可最大限度减少手术创伤,有助于深入探究肠道与大脑之间的神经通信机制。
在肠道葡萄糖刺激后进行全皮层实时钙成像,为快速的肠-脑神经通讯提供了直接观察窗口,这对于理解营养物质驱动的脑反应具有关键意义。该方法能够解析营养信号通路的作用机制,降低研发风险,并提升在代谢与神经行为学研究领域中靶点验证的可预测性。该技术可区分营养物质特异性的皮层激活模式,从而为早期发现及转化研究管线的决策提供依据。
该成像方案融入了从发现到临床前研究的连续过程,架起了早期机制研究与肠道-脑信号转化研究之间的桥梁。