Method Article

Untersuchung der Mechanosensorik von luminalen Partikeln im murinen Dünndarm

DOI:

10.3791/63697

⸱

March 18th, 2022

 ,  ,  ,  , 
1Enteric NeuroScience Program (ENSP), Division of Gastroenterology & Hepatology, Department of Medicine, Mayo Clinic, 2Medical Scientist Training Program (MSTP), Mayo Clinic, 3Easy Learning Labs, 4Department of Physiology & Biomedical Engineering (PBME), Mayo Clinic

In This Article

Summary

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Um zu untersuchen, wie der Dünndarm mit Partikeln unterschiedlicher Größe umgeht, haben wir eine etablierte in vivo-Methode zur Bestimmung des Dünndarmtransits modifiziert.

Abstract

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Die gastrointestinale Motilität (GI) ist entscheidend für eine normale Verdauung und Resorption. Im Dünndarm, der Nährstoffe aufnimmt, optimiert die Motilität die Verdauung und Absorption. Aus diesem Grund umfassen einige der Motilitätsmuster im Dünndarm Segmentierung zum Mischen von luminalen Inhalten und Peristaltik für ihren Antrieb. Physikalische Eigenschaften des luminalen Inhalts modulieren die Muster der Dünndarmmotilität. Die mechanische Stimulation mechanosensorischer GI-Schaltkreise durch den Transit von luminalen Inhalten und der zugrunde liegenden Darmmotilität initiiert und moduliert komplexe GI-Motormuster. Die mechanosensorischen Mechanismen, die diesen Prozess antreiben, sind jedoch noch wenig verstanden. Dies ist vor allem auf einen Mangel an Werkzeugen zurückzuführen, um zu analysieren, wie der Dünndarm mit Materialien unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften umgeht. Um zu untersuchen, wie der Dünndarm mit Partikeln unterschiedlicher Größe umgeht, haben wir eine etablierte in vivo-Methode zur Bestimmung des Dünndarmtransits modifiziert. Wir gördern lebende Mäuse mit fluoreszierender Flüssigkeit oder winzigen fluoreszierenden Perlen. Nach 30 Minuten sezieren wir den Darm, um die Verteilung des fluoreszierenden Inhalts über den gesamten GI-Trakt abzubilden. Zusätzlich zu hochauflösenden Messungen des geometrischen Zentrums verwenden wir Binning variabler Größe und Spektralanalysen, um zu bestimmen, wie verschiedene Materialien den Dünndarmtransit beeinflussen. Wir haben untersucht, wie ein kürzlich entdeckter "Darmberührungsmechanismus" die Dünndarmmotilität mit diesem Ansatz beeinflusst.

Introduction

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Der menschliche Magen-Darm-Trakt (GI) ist ein mehrere Fuß langes Organsystem, grob angenähert als Röhre mit unterschiedlichen Abmessungen und physikalischen Eigenschaften1. Während sich der Inhalt durch seine Länge bewegt, besteht die Hauptfunktion des Magen-Darm-Trakts darin, lebenswichtige Substanzen aufzunehmen. Der Dünndarm ist speziell für die Nährstoffaufnahme verantwortlich. Der Transit des Dünndarms ist streng reguliert, um den Verdauungs- und Absorptionsfunktionen zu entsprechen, was zu verschiedenen Motilitätsmustern führt. Bayliss und Starling beschrieben 1899 das "Gesetz des Darms"2 und zeigten das kontraktil....

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Protocol

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Alle hier beschriebenen Methoden wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der Mayo Clinic genehmigt.

1. Einrichtung

  1. Schnelle 8- bis 10 Wochen alte Mäuse für 4 h. Geben Sie Mäusen Zugang zu Wasser.
    HINWEIS: Wir verwenden männliche Wildtyp-C57BL / 6J-Mäuse für alle hier vorgestellten Experimente, aber sie können an Mäusen aller Stämme, Geschlechter und Genotypen durchgeführt werden.
  2. Kühlen Sie 15 ml destilliertes Wasser in einem 50 ml konischen Röhrchen in einem 4 °C Kühlschrank.
  3. Weitere 15 mL destilliertes Wasser werden in einem Becherglas mit einer Heizplatte mit Magnet....

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Results

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Wir zeigen repräsentative Ergebnisse ab Schritt 3. Abbildung 1 zeigt den intakten explantierten Darm, wobei fluoreszierende Messungen überlagert sind. Der Magen (lila) liegt entlang der gleichen Achse wie der Dünndarm (orange), aber wir ziehen es vor, den Blinddarm (blau) zur Seite zu bewegen, um eine Überlappung mit dem Dickdarm (orange) zu vermeiden. Wie im linken Bild zu sehen ist, ist dies aufgrund der Organgröße nicht immer möglich. Wir schneiden den Dünndarm bei ~ 200 mm, um die Abdeck.......

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Discussion

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Der Magen-Darm-Trakt benötigt wie andere röhrenförmige Organe wie Blutgefäße mechanische Sensoren und Effektoren, um die Homöostaseaufrechtzuerhalten 26,27,28. Der GI-Trakt ist jedoch insofern einzigartig, als die physikalischen Eigenschaften der Materialien, die ihn durchqueren, über die Mahlzeiten hinweg nicht konstant sind. Intraluminale Gehalte verschiedener physikalischer Eigenschaften (fest, flüssig und gasförmig) passiere.......

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Acknowledgements

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Wir danken Frau Lyndsay Busby für die administrative Unterstützung und Herrn Joel Pino für die Unterstützung durch die Medien. NIH-Zuschüsse unterstützten diese Arbeit: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 und Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
C57BL/6J MäuseJackson Laboratory664andere Mäuse können mit diesem Protokoll verwendet werden
Präparierwerkzeugen/an/a
Excel-SoftwareMicrosoftn/awird für die Analyse von Tabellenkalkulationen verwendet
Fluoreszierende grüne Polyethylen-Mikrosphären 1,00 g/cm³ 75-90um - 10 gCosphäricUVPMS-BG-1,00 75-90um - 10 g"kleinere Kügelchen" in der
Manuskript Fluoreszierende grüne Polyethylen-Mikrosphären 1,00 g/cc 180-212um - 10 gCosphericUVPMS-BG-1.00 180-212um - 10 g"größere Kügelchen" im Manuskript
Gavage-NadelnInstechFTP-18-50-50
ImageJ Softwaren/an/azur Extraktion des Fluoreszenzprofils
Laminiertes Linealpapier (im eigenen Haus hergestellt)n/an/a
Methylcellulose (Viskosität: 400 cP)SigmaM0262
Photoshop SoftwareAdoben/afür die Bildverarbeitung verwendet
Rhodamin B Isothiocyanat-DextranSigmar8881-100mg"flüssiger" Zustand im Manuskript
Xenogen IVIS 200Perkin Elmer124262In-vivo-Bildgebungssystem

References

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  1. Stevens, C. E., Hume, I. D. Comparative Physiology of the Vertebrate Digestive System. 2nd ed. , Cambridge University Press. (2004).
  2. Bayliss, W. M., Starling, E. H. The movements and innervation of the small intestine. The Journal of Physiology. 24 (2), 99-143 (1899).
  3. Husebye....

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Small Bowel MotilityGut MechanosensingLuminal ParticulatesGastrointestinal MotilityIn Vivo ImagingFluorescent GavagePower Spectral AnalysisSmall Intestine TransitRegional Transit AnalysisEpithelial Mechanoreceptors

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