Name: Verwendung eines In-vitro-Gewebeperfusionssystems zum Nachweis der funktionellen Aktivitäten isolierter Darmschläuche in Echtzeit (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-26T12:40:00.000+00:00
Duration: 6 min 1 s
Description: Lernen Sie die Isolierung von Ratten-Darmschläuchen für pharmakologische Studien in Echtzeit. Diese Methode ermöglicht die präzise Messung von Spannung, Frequenz und Amplitude unter kontrollierten Bedingungen.

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<meta charset="utf8"></head><body>Protokoll zur Untersuchung der gastrointestinalen Dynamik und der Auswirkungen von Arzneimitteln auf die Motilität

<ol><li>Jiang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+role+of+wuda+granule+in+gastrointestinal+motility+disorder+through+promoting+gastrointestinal+motility+and+decreasing+inflammatory+level%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Therapeutic role of wuda granule in gastrointestinal motility disorder through promoting gastrointestinal motility and decreasing inflammatory level.</a> Front Pharmacol. 14, 1-15 (2023).</li>
<li>Talley, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+causes+functional+gastrointestinal+disorders%3F+A+proposed+disease+model%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Gastroenterol%22%5BJournal%5D)">What causes functional gastrointestinal disorders? A proposed disease model.</a> Am J Gastroenterol. 115 (1), 41-48 (2020).</li>
<li>Frazer, C., Hussey, L., Bemker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gastrointestinal+motility+problems+in+critically+ill+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Care+Nurs+Clin+North+Am%22%5BJournal%5D)">Gastrointestinal motility problems in critically ill patients.</a> Crit Care Nurs Clin North Am. 30 (1), 109-121 (2018).</li>
<li>Waclawikova, B., Codutti, A., Alim, K., El, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gut+microbiota-motility+interregulation%3A+insights+from+in+vivo%2C+ex+vivo+and+in+silico+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Gut+Microbes%22%5BJournal%5D)">Gut microbiota-motility interregulation: insights from in vivo, ex vivo and in silico studies.</a> Gut Microbes. 14 (1), 1997296(2022).</li>
<li>Kwak, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+probiotic+therapy+alleviates+small+intestinal+bacterial+overgrowth%2C+but+does+not+improve+intestinal+permeability+in+chronic+liver+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Short-term probiotic therapy alleviates small intestinal bacterial overgrowth, but does not improve intestinal permeability in chronic liver disease.</a> Eur J Gastroenterol Hepatol. 26 (12), 1353-1359 (2014).</li>
<li>Tang, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+Tlr4+and+the+microbiome+drive+cerebral+cavernous+malformations%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Endothelial Tlr4 and the microbiome drive cerebral cavernous malformations.</a> Nature. 545 (7654), 305-310 (2017).</li>
<li>Mayer, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gut+feelings%3A+the+emerging+biology+of+gut-brain+communication%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Gut feelings: the emerging biology of gut-brain communication.</a> Nature Rev Neurosci. 12 (8), 453-466 (2011).</li>
<li>Singh, R., Zogg, H., Ghoshal, U. C., Ro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+treatment+options+and+therapeutic+insights+for+gastrointestinal+dysmotility+and+functional+gastrointestinal+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Current treatment options and therapeutic insights for gastrointestinal dysmotility and functional gastrointestinal disorders.</a> Front Pharmacol. 13, 1-20 (2022).</li>
<li>Sanger, G. J., Alpers, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+drugs+for+gastrointestinal+motor+disorders%3A+Translating+science+to+clinical+need%5BTitle%5D)+AND+%22Neurogastroenterol+Motil%22%5BJournal%5D)">Development of drugs for gastrointestinal motor disorders: Translating science to clinical need.</a> Neurogastroenterol Motil. 20 (3), 177-184 (2008).</li>
<li>Valentin, N., Acosta, A., Camilleri, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+investigational+therapeutics+for+gastrointestinal+motility+disorders%3A+From+animal+studies+to+phase+ii+trials%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Opin+Investig+Drugs%22%5BJournal%5D)">Early investigational therapeutics for gastrointestinal motility disorders: From animal studies to phase ii trials.</a> Expert Opin Investig Drugs. 24 (6), 769-779 (2015).</li>
<li>Shoor, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Athletes%2C+nonsteroidal+anti-inflammatory+drugs%2C+coxibs%2C+and+the+gastrointestinal+tract%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Sports+Med+Rep%22%5BJournal%5D)">Athletes, nonsteroidal anti-inflammatory drugs, coxibs, and the gastrointestinal tract.</a> Curr Sports Med Rep. 1 (2), 107-115 (2002).</li>
<li>Lacy, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antidepressants+on+gastric+function+in+patients+with+functional+dyspepsia%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Gastroenterol%22%5BJournal%5D)">Effects of antidepressants on gastric function in patients with functional dyspepsia.</a> Am J Gastroenterol. 113 (2), 216-224 (2018).</li>
<li>Lin, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+ginsenosides+on+contractile+activity+of+antibiotic-treated+isolated+small+intestinal+smooth+muscle+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Lishizhen+Medicine+and+Materia+Medica+Research%22%5BJournal%5D)">The effects of ginsenosides on contractile activity of antibiotic-treated isolated small intestinal smooth muscle in mice.</a> Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 33 (04), 790-793 (2022).</li>
<li>Jespersen, B., Tykocki, N. R., Watts, S. W., Cobbett, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+smooth+muscle+function+in+the+isolated+tissue+bath-applications+to+pharmacology+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Measurement of smooth muscle function in the isolated tissue bath-applications to pharmacology research.</a> J Vis Exp. (95), e52324(2015).</li>
<li>Park, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+vivo+assessment+of+contractility%2C+fatigability+and+alternans+in+isolated+skeletal+muscles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Ex vivo assessment of contractility, fatigability and alternans in isolated skeletal muscles.</a> J Vis Exp. (69), e4198(2012).</li>
<li>Semenov, I., Herlihy, J. T., Brenner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+measurements+of+tracheal+constriction+using+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">In vitro measurements of tracheal constriction using mice.</a> J Vis Exp. (64), e3703(2012).</li>
<li>Han, J., Chen, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+overview+of+invisible+spectro+intestine+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Guiding+Journal+of+Traditional+Chinese+Medicine+and+Pharmacy%22%5BJournal%5D)">Study overview of invisible spectro intestine experiment.</a> Guiding Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy. 14 (3), 94-96 (2008).</li>
<li>Hao, F. F., Liu, W. Q., Wang, J. N., Nie, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+study+on+the+effect+of+Forsythia+suspensa+water+extract+on+the+movement+of+isolated+intestinal+tract+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Shandong+Journal+of+Traditional+Chinese+Medicine%22%5BJournal%5D)">Experimental study on the effect of Forsythia suspensa water extract on the movement of isolated intestinal tract in rats.</a> Shandong Journal of Traditional Chinese Medicine. 37 (1), 63-66 (2018).</li>
<li>Ruoff, H. J., Fladung, B., Demol, P., Weihrauch, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gastrointestinal+receptors+and+drugs+in+motility+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Digestion%22%5BJournal%5D)">Gastrointestinal receptors and drugs in motility disorders.</a> Digestion. 48 (1), 1-17 (1991).</li>
<li>Foong, D., Zhou, J., Zarrouk, A., Ho, V., O'connor, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+biology+of+human+interstitial+cells+of+cajal+in+gastrointestinal+motility%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Understanding the biology of human interstitial cells of cajal in gastrointestinal motility.</a> Int J Mol Sci. 21 (12), 4540(2020).</li>
<li>Mössner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motilit%C3%A4tsst%C3%B6rungen+des+gastrointestinaltrakts%5BTitle%5D)+AND+%22Der+Internist%22%5BJournal%5D)">Motilitätsstörungen des gastrointestinaltrakts.</a> Der Internist. 56 (6), 613-614 (2015).</li>
<li>Yin, J., Chen, J. D. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gastrointestinal+motility+disorders+and+acupuncture%5BTitle%5D)+AND+%22Autonomic+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Gastrointestinal motility disorders and acupuncture.</a> Autonomic Neuroscience. 157 (1-2), 31-37 (2010).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acetylcholin&nbsp;</td><td>Sigma, USA</td><td>A6625</td><td></td></tr><tr><td>Atropin</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>IA06501</td><td></td></tr><tr><td>Bariumchlorid</td><td>Macklin Biochemical Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>B861682</td><td></td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A501330</td><td></td></tr><tr><td>D-Glucose</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A610219</td><td></td></tr><tr><td>Zeichensoftware</td><td>GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA</td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Epinephrin</td><td>Sigma, USA</td><td>E4642</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Xiya Reagent Co., Ltd., Shandong, China</td><td>S3872</td><td></td></tr><tr><td>In-vitro-Gewebeperfusionssystem</td><td>PowerLab, ADInstruments, Australien</td><td>ML0146</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A100395</td><td></td></tr><tr><td>KH2PO4</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A100781</td><td></td></tr><tr><td>LabChart Professional Version 8.3&nbsp;</td><td>ADInstruments, Australien</td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2&middot; 6H2O</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A100288</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A100241</td><td></td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>A100865</td><td></td></tr><tr><td>Nifedipin</td><td>Macklin Biochemical Co., Ltd., Shanghai, China</td><td>N5087</td><td></td></tr> statistische <tr><td>Analyse Software</td><td>GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA</td><td>&mdash;</td><td></td></tr><tr><td>Chirurgisches Nahtmaterial</td><td>Johnson, USA</td><td>&ndash;</td><td></td></tr></tbody></table>

verwendung eines in-vitro-gewebeperfusionssystems zum nachweis der funktionellen aktivitäten isolierter darmschläuche in echtzeit

Using An In Vitro Tissue Perfusion System to Detect the Functional Activities of Isolated Intestinal Tubes in Real Time

Der erste Teil der Studie konzentriert sich auf den Prozess der Trennung isolierter Darmschläuche vom Körper und deren Umwandlung in 2 cm große Röhren in vitro. Dieser Prozess ist in Abbildung 1 detailliert dargestellt. Der zweite Teil befasst sich mit der Suspension und Standardisierung des isolierten Darmschlauchrings. Der Erfolg dieses Prozesses ist in Abbildung 2 dargestellt, die die automatische rhythmische Kontraktion einer normalen Röhre zeigt. Abschließend wird die Wirkung von repräsentativen kontraktilen Mitteln und Relaxantien auf den isolierten Darmschlauchring untersucht. Es wurde festgestellt, dass Acetylcholin (0,3 μmol/L) und Bariumchlorid (1,2 mmol/L) die Spannung in diesen Röhrchen erhöhten, während Atropin (300 μmol/L), Adrenalin (1 μmol/L) und Nifedipin (10 μmol/L) ihre Spannung hemmten, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Diese Methode führt hauptsächlich die Bestimmung der motorischen Funktion des isolierten Darmschlauchs ein. Die Darmbewegungen werden von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, und die meisten Wirkungen werden über Rezeptoren im Darm ausgeübt. Im Magen-Darm-Trakt gibt es verschiedene Rezeptoren, darunter cholinerge M-Rezeptoren, adrenerge α- und β Rezeptoren, 5-HT-Rezeptoren, Histaminrezeptoren und gastrointestinale Hormonrezeptoren19. Der Krampf im isolierten Darm kann durch die Wirkung von Acetylcholin auf M-Rezeptoren verursacht werden. Dieser Effekt kann durch Atropin blockiert werden, das als Blockierungsmittel für M-Rezeptoren wirkt (Abbildung 3A). Der Krampf in der glatten Muskulatur des Darmsegments, der durch den Eintritt von Bariumionen in Bariumchlorid und deren Bindung an Calmodulin verursacht wird, kann jedoch nicht durch Atropin blockiert werden (Abbildung 3B). Adrenalin fungiert als Agonist sowohl für α- als auch für β Rezeptoren (Abbildung 3C). Es regt den α-Rezeptor und β-2-Rezeptor des Dünndarms an, was zu einer Entspannung der glatten Muskulatur und einer geschwächten Kontraktion des Dünndarms führt. Dadurch wird die Peristaltik verlangsamt und die Resorptionsrate reduziert. Im Gegensatz dazu verhindert Nifedipin den internen Fluss von Ca2+ und fördert die Darmentspannung (Abbildung 3D). Dies hilft bei der Linderung von Darmkrämpfen, der Senkung des Darmdrucks und der Erleichterung der Aufnahme von Wasser im Darm.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66243/66243fig01.jpg"> Abbildung 1: Die Isolierung von Darmschläuchen. (A) Darmschläuche bei Ratten; (B) Die Darmschläuche wurden aus dem Körper entnommen und in eine Petrischale gegeben, die eine physiologische Salzlösung von 4 °C enthielt. (C) Darmschlauch nach Entnahme des umgebenden Gewebes; (D) 2 cm langer Darmschlauch, der im Versuch verwendet wurde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66243/66243fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66243/66243fig02.jpg"> Abbildung 2: Der Prozess der Suspension und Standardisierung von isolierten Darmschlauchringen. (A) In-vitro-Gewebeperfusionssystem (siehe Materialtabelle); (B) Fixieren beider Enden des Darmschlauchs mit einem eisernen Haken und einer chirurgischen Leitung in einer Petrischale mit 4 °C physiologischer Salzlösung; (C) Fixieren des Darmschlauchs in einem Bad, das eine physiologische Salzlösung von 37 °C enthält; (D) Bereitstellen einer Vorspannung und Aufzeichnen einer normalen Wellenform. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66243/66243fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66243/66243fig03.jpg"> Abbildung 3: Wirkung von Medikamenten auf isolierte Darmschläuche. Wirkungen von (A) Acetylcholin (0,3 μmol/L) und Atropin (300 μmol/L), (B) Bariumchlorid (1,2 mmol/L), (C) Adrenalin (1 μmol/L) und (D) Nifedipin (10 μmol/L) auf isolierte Darmröhrchen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66243/66243fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Verwendung eines In-vitro-Gewebeperfusionssystems zum Nachweis der funktionellen Aktivitäten isolierter Darmschläuche in Echtzeit

Gastrointestinal diseases, which have a high incidence, pose considerable challenges for humans. The small intestine is integral to food and drug ...

using-an-vitro-tissue-perfusion-system-to-detect-functional

Research

Forschung

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Medicine

Medizin

Verbesserte Bildgebungstechnologie ermöglicht die dreidimensionale Bildgebung von Organen während der Entwicklung. Hier beschreiben wir ein ganzes Organkultursystem, das eine Live-Bildgebung der sich entwickelnden Zotten im fötalen Mausdarm ermöglicht.

Maus Fetal ganze Darm-System für Kultur Ex-vivo- Manipulation von Signalwegen und dreidimensionale Live-Imaging von Zotte Entwicklung

Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von exzidierten Darmgewebepräparaten oder "Darmsäcken" als ex vivo Modell der Darmbarrierefunktion. Dieses Modell kann verwendet werden, um die Integrität sowohl der Epithelbarriere als auch der Schleimhautgelschicht an spezifischen Darmstellen in Tiermodellen für Verdauungserkrankungen zu beurteilen.

Ex vivo-Darm-Sacs zu beurteilen Durchlässigkeit der Schleimhaut in Modelle von Magen-Darm-Krankheit

Kürzlich verfügbare Videoaufzeichnungs- und STmap-Techniken (spatiotemporal mapping) ermöglichen es, sowohl Fortpflanzungs- als auch Mischmuster der Darmmotilität zu visualisieren und zu quantifizieren. Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Generierung und Analyse von STmaps mit Hilfe des GastroIntestinal Motility Monitoring (GIMM) Systems zu erklären.

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