Enregistrement de la motilité gastro-intestinale par insertion de ballonnet

Résumé

Ce protocole décrit une méthode d’enregistrement de l’activité motrice gastro-intestinale. Il utilise un préservatif et un tube en plastique pour créer un système qui visualise la motilité gastro-intestinale grâce à la pression du ballonnet. Cette méthode peut être utilisée dans l’étude des maladies liées aux troubles de la motilité gastro-intestinale.

Résumé

La motilité gastro-intestinale est l’une des fonctions physiologiques les plus importantes du système digestif. Le complexe moteur migrateur (CMM) est une forme de mouvement caractéristique qui se produit dans le tractus gastro-intestinal pendant le jeûne. Le MMC est présent chez de nombreuses espèces, y compris les humains. Bien que le rôle physiologique de la MMC ne soit pas complètement compris, ses anomalies sont associées à diverses maladies. La mesure de la motilité gastro-intestinale est importante pour le diagnostic des maladies gastro-intestinales. Ainsi, un système a été construit à l’aide d’un préservatif en caoutchouc et d’un tube en polyéthylène (PE), avec un côté placé dans le tractus gastro-intestinal des souris et l’autre côté connecté au transducteur de pression. Les mouvements gastro-intestinaux ont été visualisés lorsque le ballon était pressé pendant les mouvements gastro-intestinaux. Ce travail d’étude fournit un protocole détaillé de la conception et du fonctionnement du système et montre des résultats représentatifs démontrant son efficacité. En utilisant ce dispositif système, la fonction motrice gastro-intestinale peut être enregistrée in vivo. Cela fournit des approches supplémentaires pour les études futures sur les troubles gastro-intestinaux.

Introduction

Le complexe moteur migrateur (CMM) est un modèle spécial de mouvement circulatoire du tractus gastro-intestinal chez l’homme et d’autres animaux, qui se produit pendant les périodes de jeûne et inter-digestives¹. Le MMC est impliqué dans le transport des aliments non digérés et aide au transport bactérien de l’intestin grêle vers le gros intestin². Code et Marlett³ ont divisé la MMC en quatre phases. Dans la phase I, les muscles lisses du tractus gastro-intestinal sont au repos. Au cours de la phase II, l’activité péristaltique gastro-intestinale a augmenté. Dans la phase III, l’activité contractile est élevée, ce qui est appelé une phase caractéristique de la MMC. Parce que le pylore reste ouvert, permettant aux aliments non digérés de se déplacer dans l’intestin grêle, la phase III a un début soudain et se termine par une rafale de contractions avec des amplitudes et des durées maximales. La phase IV se caractérise par une diminution rapide des contractions, ce qui est une courte transition vers le cycle suivant. Compte tenu du rôle crucial du MMC, il est devenu l’un des sujets de recherche brûlants pour les scientifiques.

Le bon fonctionnement de la MMC est essentiel pour le maintien de l’homéostasie gastro-intestinale. Les anomalies de la MMC sont associées à divers troubles gastro-intestinaux, tels que la gastroparésie, la pseudo-obstruction et la prolifération bactérienne dans l’intestin grêle¹. Des anomalies dans différentes phases de la MMC sont associées à diverses maladies gastro-intestinales. Une phase I prolongée peut entraîner un retard de la vidange gastrique. Ceci est souvent observé chez les patients atteints de diabète ou de gastroparésie idiopathique⁴. Une contraction anormale de phase II peut entraîner une vidange gastrique plus lente, ce qui peut provoquer des ballonnements, une satiété précoce, etc. Une activité réduite de la phase II peut entraîner la rétention du contenu de l’intestin grêle, augmentant ainsi le risque de prolifération bactérienne⁵. Une activité réduite ou absente de la phase III peut entraîner la rétention du contenu intestinal, entraînant une occlusion intestinale chronique ^6,7. Les anomalies de phase IV peuvent être associées à un reflux du contenu gastrique dans l’œsophage et à une aggravation des symptômes de reflux⁸. Pendant ce temps, l’anorexie mentale est également associée à des anomalies de phase IV⁹. Dans l’ensemble, la compréhension des caractéristiques temporelles de la MMC et de sa relation avec la maladie est précieuse dans le diagnostic et le traitement des troubles gastro-intestinaux.

Par conséquent, nous introduisons une méthode pour mesurer la MMC en la visualisant. Nous pensons que cette technique fournira plus d’informations sur la dynamique gastro-intestinale.

Protocole

Le protocole d’étude a été approuvé par le comité de soin et d’utilisation des animaux de l’Institut d’acupuncture et de moxibustion (approbation n° Y2023-03-14-02). Le Guide des National Institutes of Health des États-Unis pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire a été suivi dans cette étude.

1. Génération de capsules de ballon

1. Cassez l’aiguille de la seringue, retirez le côté métallique et insérez-la dans le tube en polyéthylène (PE).
2. Après l’étape 1.1, insérez le tube PE dans le préservatif et attachez-le avec une suture médicale à 0,5 cm de l’extrémité. Assurez-vous que la suture est bien serrée et qu’elle ne fuit pas lorsqu’elle est ligaturée.
3. Coupez le condom restant pour vous assurer que le ballon est lisse.
4. Remplissez la capsule d’eau pure pour vider l’air dans le ballonnet et le cathéter et connectez le cathéter au transducteur de pression de motilité par le biais d’une valve médicale à trois voies.

2. Chirurgie

1. Utilisez des rats mâles/femelles SD âgés de 6 à 8 semaines. Avant la chirurgie, privez les rats de nourriture mais pas d’eau pendant 12 à 18 h pour vous assurer que l’estomac est vide.
2. Anesthésie le rat avec de l’isoflurane (maintenu avec 2 % de gaz isoflurane), rasez la région abdominale, stérilisez le rat avec de l’iodaphor.
3. Placez-le en position couchée (Figure 1A) et maintenez la température corporelle à l’aide d’une couverture chauffante.
4. Faites une incision le long de la ligne médiane de la peau abdominale à un endroit situé à 1 cm au-dessous de l’apophyse xiphoïde, d’une longueur d’environ 2 cm (figure 1B). Séparez couche par couche de la peau au muscle pour vous assurer que les autres organes internes ne seront pas coupés.
5. Exposez l’estomac et faites une incision le long du duodénum à environ 2 cm du pylore, avec une longueur d’incision de 0,2 cm. Placez la capsule du ballonnet dans le duodénum par l’incision et poussez-la vers le haut le long du duodénum, mais ne la placez pas dans l’antre gastrique par le pylore (Figure 1C). Fixez l’incision chirurgicale et fixez le cathéter.
6. Enfin, utilisez de la gaze stérile (humidifiée avec du sérum physiologique) pour couvrir l’incision. Connectez l’autre côté du tube à un transducteur de pression.
7. À ce stade, une procédure d’enregistrement du rectum est possible. L’enregistrement des mouvements rectaux ne nécessite pas de chirurgie. Le ballon serait inséré directement dans l’anus de 0,5 à 1 cm.

3. Enregistrement de la pression gastrique

1. Avant l’enregistrement, remplissez le transducteur de pression avec de l’eau distillée deux fois.
2. Ouvrez le neuroamplificateur, l’unité d’acquisition de données et le logiciel d’analyse de données. Réglez les paramètres du système d’enregistrement de l’instrument avec une fréquence d’échantillonnage de 1 kHz. Ouvrez la vanne à trois voies pour vous assurer que la pression dans l’ampoule est liée à la pression de l’air. Ensuite, tournez le bouton zéro de l’amplificateur pour régler la ligne de base à 0 mmH₂O.
3. Injectez environ 0,5 mL d’eau distillée double dans le ballonnet et maintenez la pression à 20-40 mmH₂O en ajustant légèrement le volume d’eau dans le ballonnet.
4. Connectez le moyeu à aiguille à la vanne à trois voies et l’autre côté au transducteur de pression, qui convertit le signal mécanique en signal électrique.
5. Une fois que la forme de l’onde est stabilisée (la ligne de base maintenue stable pendant >30 min), commencez à enregistrer la pression du duodénum.
   REMARQUE : Le schéma de principe est présenté à la figure 1D, le système d’insertion de ballons terminé est illustré à la figure 1E et la configuration de l’enregistrement est illustrée à la figure 1F.
   REMARQUE : Au cours de l’expérience, les indicateurs d’état physiologique tels que la respiration, le réflexe cornéen et la couleur de la peau sont surveillés de près. Une couverture chauffante est également nécessaire. L’expérience doit être arrêtée immédiatement si des anomalies de l’état physiologique des rats sont observées.

4. Analyse des données

1. Utilisez le logiciel d’analyse de données pour analyser le signal des mouvements du tractus gastro-intestinal. Obtenez la fréquence et l’amplitude de l’onde de contraction à partir du logiciel.
2. Utilisez le bouton droit de la souris pour ajouter les curseurs dans le logiciel afin d’obtenir la durée entre les deux curseurs. De même, utilisez le bouton droit de la souris pour ajouter des lignes horizontales afin de connaître l’amplitude.
3. Analysez les mouvements du tractus gastro-intestinal en fonction des changements de durée et d’amplitude. Comme le montre la figure 2A, une ligne horizontale lisse est notée comme ligne de base. L’amplitude et la durée au-dessus de la ligne de base ont été mesurées pour déterminer les différents stades de la MMC.

Résultats

La figure 2A montre la trajectoire de la MMC tracée dans le duodénum de rats normaux. Chez les rats normaux, la motilité gastrique est caractérisée par des contractions régulières et rythmées, qui peuvent être observées à travers la forme d’onde enregistrée par la capsule du ballonnet. Le sexe des animaux de laboratoire n’affecte pas la CMM, et il n’y a pas de différences statistiquement significatives entre les sexes. Dans la figure 2A, la forme d’onde MMC prés...

Discussion

Ce protocole décrit une méthode de détection de la motilité gastro-intestinale in vivo en visualisant le processus MMC. Cette méthode est importante pour l’étude de la dynamique gastro-intestinale. Tout d’abord, lors de la fabrication de la capsule de ballon, assurez-vous que l’interface est bien connectée et assurez-vous que la suture médicale est serrée et ne fuit pas. Avant l’opération, la capsule du ballon peut être testée dans un bécher de 50 ml rempli d’eau déminéralisée. ...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Collecteur de données de signaux physiologiques animaux	Cambridge Electronic Design	Micro1401-4	Pour l’enregistrement de la motilité gastro-intestinale (système d’acquisition de données)
Amplificateur de biosignaux	Système Digitimer-neurolog	NL900D	Pour l’enregistrement de la motilité gastro-intestinale (neuroamplificateur)
Transducteur de motilité gastro-intestinale	Beijing Xinhangxingye Science and Trade Co., Ltd.	WS100	Pour la surveillance de la motilité gastro-intestinale
Coussin chauffant	Kobayashi Pharmaceutical Co., Ltd., Chine	03721	Pour maintenir la température corporelle des rats ; 95 mm & aigu ; 70 mm
Aiguille hypodermique	Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd.	GB15811-2001	Pour la production de ballons à eau
Isoflurane	Lunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.	H20020267	Pour l’anesthésie des rats
Préservatif en latex naturel à surface lisse	Okamoto, Japon	20172186398	Pour la production de ballons d’eau
Cathéter en polyéthylène	Beijing Tajiin Technology Co., Ltd.	PE90	Pour la production de ballons d’eau ; diamètre extérieur de 0,94 mm et diamètre intérieur de 0,51 mm
Système d’acquisition et d’analyse de signaux Powerlab	AD Instruments, Australie	PL3508	Pour la surveillance de la motilité gastro-intestinale
Logiciel Spike  ;	Cambridge Electronic Design	Spike 2.0	Pour l’enregistrement de la forme d’onde de motilité gastro-intestinale (logiciel d’analyse de données)
Gaze stérile	Hebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.	20232140292	Pour les opérations chirurgicales
Valve à trois voies	Jiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.	20203140477	Pour la surveillance de la motilité gastro-intestinale