מחקר זה התאים בהצלחה שיטות מחקר בליעה וידאופלואורוסקופיות אנושיות (VFSS) לשימוש עם מודלים של מחלות עכברים במטרה להקל על מחקר דיספגיה תרגומית.
מאמר שיטה
מחקר זה התאים בהצלחה שיטות מחקר בליעה וידאופלואורוסקופיות אנושיות (VFSS) לשימוש עם מודלים של מחלות עכברים במטרה להקל על מחקר דיספגיה תרגומית.
מחקר זה הותאם videofluoroscopic אדם בליעת מחקר שיטות (VFSS) לשימוש עם דגמי מחלה עכבריים לצורך קידום מחקר הבליעה translational. תוצאות מוצלחות תלויות בשלושת מרכיבים קריטיים: חדרי בדיקה המאפשרים האכלה עצמית בעמידה בלתי מרוסן בחלל מצומצם, מתכונים שלהסוות את הטעם / ריח מרתיע של סוכנים בניגוד אוראליים, זמינים מסחרי, ופרוטוקול בדיקת צעד-אחר-צעד ש מאפשר כימות של פיזיולוגיה סנונית. חיסולו של אחד או יותר ממרכיבים אלה יהיה השפעה לרעה על תוצאות המחקר. יתר על כן, יכולת רמת האנרגיה של מערכת השיקוף תקבע איזה לבלוע פרמטרים יכולים להיחקר. רוב מרכזי המחקר fluoroscopes אנרגיה גבוהה מיועד לשימוש עם אנשים ובעלי חיים גדולים יותר, וכתוצאה מכך איכות תמונה ירודה במיוחד כאשר בודקים עכברים ומכרסמים קטנים אחרים. למרות מגבלה זו, זיהינו שבעה VFSפרמטרים S שהם לכימות באופן עקבי בעכברים בעת שימוש פלואורוסקופ אנרגיה גבוה בשילוב עם פרוטוקול VFSS העכברי החדש. לאחרונה הושגו מערכת שיקוף אנרגיה נמוכה עם יכולות רזולוציה הדמיה וגדלה גבוהות במיוחד, שנועדה לשימוש עם עכברים ומכרסמים קטנים אחרים. עבודה ראשונית באמצעות מערכת חדשה זו, בשילוב עם פרוטוקול VFSS העכברי החדש, זיהתה 13 פרמטרים סנונית שהם כימות באופן עקבי בעכברים, שהוא כמעט כפול המספר שהושג באמצעות (כלומר, אנרגיה גבוהה) קונבנציונלית fluoroscopes. זיהוי של פרמטרים סנונית נוספים צפוי כפי שאנו לייעל את היכולות של מערכת חדשה זו. תוצאות עד כה להדגים את התועלת של שימוש במערכת שיקוף אנרגיה נמוכה כדי לזהות ולכמת שינויים עדינים בפיזיולוגיה סנונית שאחרת עשויה להתעלם בעת השימוש בfluoroscopes אנרגיה הגבוהה כדי לחקור מודלים עכבריים מחלה.
בליעה (בליעת ירידת ערך) היא סימפטום נפוץ של מצבים רפואיים רבים המשפיעים על אנשים בכל הגילים. דוגמאות כוללות שבץ, מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר, שיתוק מוחין, ניוון שרירים, טרשת לרוחב amyotrophic (ALS), מחלה באטן, סרטן ראש והצוואר, לידה מוקדמת, והזדקנות מתקדמת. בליעה מתאם גבוהה עם תמותה, בדרך כלל כתוצאה של תת תזונה חמורה או דלקת ריאות שמתפתחת כאשר מזון / נוזל / רוק חיידקים-לאדן הוא להישאף לריאות 1-4. מצבו הרפואי מתיש ומסכנות חיים זה משפיע על יותר מ -15 מיליון בני אדם בכל שנה בארצות הברית לבדה 3. למרות השכיחות הגבוהה ותוצאות שליליות נלוות, אפשרויות טיפול הנוכחיות לבליעה מוגבלות לפליאטיבי (ולא מרפא) מתקרב, כגון שינוי תזונה (למשל, הימנעות consistencies מזון / נוזל הספציפי), שינויים ביציבה (למשל, tucking הסנטר כאשר בליעה), גישות מוטוריות (למשל, תרגילים לחיזוק שרירי בחלל הפה, הלוע, גרון ו), גישות חושיות (למשל, טעם יישום, טמפרטורה, ו / או גירוי מכאני), וצינור האכלה (לדוגמא, תזונה ולחות מנוהלת באמצעות צינור nasogastric (NG) או צינור percutaneous גסטרונומית אנדוסקופית (PEG)). טיפולים אלה משמשים רק טיפול סימפטומטי ולא כמיקוד הגורמים הבסיסיים של הבעיה. ואכן, מכשול עיקרי לגילוי רומן, טיפולים יעילים לבליעה הוא מהמנגנונים פתולוגיים האחראים, אשר צפוי שונים לכל מחלה הידע המדעי המוגבל.
אבחון הפרעת בליעה הוא בעיקר נעשה באמצעות הליך רדיוגרפי נקרא מחקר videofluoroscopic בליעה (VFSS), הידוע גם במחקר סנונית בריום שונה. במהלך שנות 30 פלוס העבר, בדיקת אבחון זה כבר נחשבה זהב סטנדרטי עבור evaluating פונקצית סנונית 5-7. בדיקה זו כרוכה בצורך בסבלנות לשבת או לעמוד בדרכה של קרן רנטגן של מכונה שיקוף בזמן בליעת מזון וסדירויות נוזל מעורבבת עם חומר ניגוד אוראלי מרצון, בדרך כלל 8,9 בריום סולפט או iohexol 10. כמטופל בולע, ניתן לראות מזון ונוזלים המכילים חומר ניגוד בזמן אמת באמצעות צג מחשב בעת נסיעה מן הפה אל הקיבה. מבני רקמות רכים הם גם נראים לעין וניתן להעריך ביחס למבנה ותפקוד. חולים מתבקשים לבצע כמה סנוניות של כל מזון ועקביות נוזלית, אשר כולם וידאו המוקלט לצפייה שלאחר מכן וניתוח מסגרת לפי מסגרת לכמת את הנוכחות ואת מידת הבליעה. רכיבים פיסיולוגיים רבים של בליעה הם בדרך כלל מנותחים, כגון נקודה אנטומיים ההדק של סנונית בלוע, זמן מעבר בולוס דרך הלוע והוושט, במידה ומשך larynהעלאה גאל, מיקום וכמות משקעי פוסט-סנונית, ומופע של וסיבה פיזיולוגית לשאיפה 7,11.
היבטים של פרוטוקול VFSS אדם הותאמו לאחרונה ללימוד חולדות באופן חופשי-מתנהגים; עם זאת, תוצאות היו מוגבלות בגלל החולדות לא נשארו בתחום videofluoroscopic מבט במהלך בדיקת 12. VFSS שעד עתה לא ניסה עם עכברים. הסתגלות מוצלחת של פרוטוקול VFSS האנושי לשימוש עם עכברים וחולדות הייתה לספק שיטת מחקר חדשנית לחקור מאות עכברי קיימים כיום (עכבר וחולדה) מודלים של מחלות שידועות כגורמים לבליעה בבני אדם. שיטה זו חדשה (המכונה מעתה כVFSS עכברי) הייתה לכן לזרז זיהוי ואימות של מודלים עכבריים של בליעה המתאימים לחוקר את המנגנונים הנוירו-פיסיולוגיים הבסיסיים בתוך רקמת שרירים, עצבים, והמוח שפתולוגי ותורם לבליעה iבני אדם n. יתר על כן, VFSS העכברי יאפשר זיהוי של מדדים אובייקטיביים (סמנים ביולוגיים) של פונקצית סנונית / תפקוד לקוי שניתן להשוות באופן ישיר עם בני אדם. אז סמנים ביולוגיים videofluoroscopic בין מינים אלה יכולים לשמש כמדדי תוצאת רומן לכמת את יעילות טיפול בניסויים פרה-קליניים בעכברים וחולדות, שהיה טובים יותר לתרגם לניסויים קליניים עם אנשים.
לשם כך, פרוטוקול VFSS העכברי הוקם באמצעות ~ משני מינים 100 עכברים. כל העכברים היו או C57 או זני C57 / SJL היברידי. עכברי C57 לא עברו שינוי גנטי, ואילו C57 / SJL היה מתח הרקע למושבה של SOD1-G93A המהונדס (או SOD1) עכברים, מודל החיה הנפוצה ביותר של ALS. המושבה SOD1 הייתה 50-50 תמהיל משוער של מהונדס (כלומר, מושפע-ALS) עכברים והמלטת nontransgenic (כלומר, לא נפגע).
פרוטוקול VFSS העכברי מורכב משלושה מרכיבים:
ההשפעה המשולבת מייצרת מתח נמוך, סביבה נוחה, האכלה עצמי בדיקה המאפשרת הערכה של האכלה טיפוסית והתנהגויות בליעה של עכברים.
פרוטוקול VFSS העכברי כדלקמן פרוטוקול ועדת טיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) אושר והנחיות NIH.
1. צ'יימברס תצפית Construct מפוליקרבונט Tubing והיריעות (איור 1)

איור 1:. תצפית צ'יימברס תאי תצפית נועדו לשמור על בעלי חיים מתנהגים בחופשיות בתחום השיקוף של השקפה. תמונות אלו מראות רכיבי תא חיוניים לביצוע VFSS. "צינור זרבובית", שנועד להעברת נוזלים דרך זרבובית: למעלה. תחתון: "צינור אוורור", שנועד להעברת נוזלים באמצעות וו-קערה. שני כובעי הסוף-ניתנים להחלפה בין צינורות זרבובית ואוורור.

איור 2:. Peg-קערות כל יתד-קערה תינעל חריץ בפרצוף הפנימי של כל קצה כובע. משמאל:רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. פנים חיצוניים של קצה כובע אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
בקבוקי Tube הקשית 2. Construct מצנטריפוגה צינורות, פקקי סיליקון, ופיות מתכת (איור 3)

איור 3: קשית. Tube בקבוקי שמאל: רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. שתיית עכבר מצינור קשית בחדר תצפית אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
3. לבנות מערכת אספקת מזרק לשימוש עם Peg-קערות (איור 4)

איור 4:. מזרק משלוח מערכת שמאל: רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. שתיית עכבר מוו-קערה בחדר תצפית אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
4. לבנות Sciss ממונעאו הרם טבלה למיקום מרוחק של לשכת התצפית (איור 5)

איור 5:. לוח Lift מספריים בשליטה מרחוק משמאל: מבט מצד של שולחן מעלית מספריים. מימין: שולחן מעלית עם חדר תצפית ממוקם בפלואורוסקופ. שולחן המעלית מתאים את העמדה של חדר התצפית כדי לשמור על עכברים בשדה הראייה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
.5 בצע אוויר התנהגות לפני VFSS בדיקות כדי לוודא השתתפות מקסימלי

איור 6:. עכברים היכרות תצפית צ'יימברס עכברים הם באופן טבעי נוטה לחפש מחסה בחללים קטנים. כתוצאה מכך, הם נכנסים באופן חופשי ולחקור את צינור התצפית כאשר היא ממוקמת בכלוב בבית. רוב העכברים נמצאים ישנים בחדר בבוקר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
| מרכיבים | פתרון שוקולד (לטעימות בדיקה) | שוקולד בטעם-Iohexol (לVFSS בדיקה) |
| סירופ שוקולד | 3 מיליליטר | 3 מיליליטר |
| Iohexol (350 יוד מ"ג / מיליליטר) | 0 מיליליטר | 15 מיליליטר |
| מים (DI או מסונן) | נפח להתאים ל -30 מיליליטר סופי (27 מיליליטר) | נפח להתאים ל -30 מיליליטר סופי (12 מיליליטר) |
| נפח סופי | 30 מיליליטר | 30 מיליליטר |
טבלה 1: מבחן פתרון מועדף על ידי C57 וזני עכבר C57 / SJL בטעם שוקולד.

איור 7:. את טעם בדיקת מחוון אחד העדפת טעם במהלך בדיקה את הטעם הוא מספר העכברים שבו זמנית לשתות מזרבובית יחידה בכלוב בבית. תמונה זו מראה ארבעה עכברים בו זמנית שתיית פתרון בטעם שוקולד, שזוהה כמשפר טעם מועדף על ידי זני C57 וC57 / SJL.
6. VFSS בדיקת הכנה

איור 8:. סיליקון Plug עת שימוש Peg-קערות משמאל: התוספת סיליקון. מימין: התוספת סיליקון נמשכת דרך הפתח צינור קשית בחלק העליון של חדר התצפית. תקע זה מונע עכברים מלהפוך מוסח על ידי פתיחת הזרבובית בעת שימוש בוו-קערה ולא צינור קשית במהלך בדיקת VFSS. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
7. VFSS בדיקה של עכברים
8. ניתוח וידאו
| פרמטרי סנונית | תיאור |
| Inter-סנונית מרווח (ISI) | מספר מסגרות וידאו בין שתי סנוניות רצופות, ללא הפרעה. מסגרת ההתחלה לחישוב ISI היא "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae לוושט באופן מיידי. המסגרת הסופית היא "מסגרת השאר" של הסנונית הבאה. מספר המסגרות בין שתי הסנוניות רצופות מחולק אז על ידי 30 מסגרות לשנייה (fps) להמיר לזמן (שניות). |
| לסת טיול שיעור (Equivalent Lick Rate) | הלשון היא לא ברורגלוי במהלך VFSS להתיר כימות של שיעור ללקק; עם זאת, שיעור טיול לסת ניתן לכמת בקלות. במהלך ליקוק, הלסת חייבת לפתוח להתיר את הלשון כדי לבלוט מהפה. לכן, מספר מחזורי לסת הפתוח / סגור (טיול) לשנייה (30 מסגרות), בעוד ששתייה היא שווה ערך לשיעור ללקק. כל מחזור טיול לסת מתחיל עם הלסת פתחה מקסימאלי (שעולה בקנה אחד עם בליטת לשון) ומסתיימת כאשר הלסת חוזרת לנפתחה עמדה מקסימלי. המחזורים הבאים של סגירת הלסת ופתיחה מחדש נספרים כפרקי לסת טיול בודד. |
| לסת טיול מרחק | מרחק הלסת פותחת במהלך מחזורי טיול לסת, למדוד במ"מ בין הלסת ושיניים החותכות בלסת תחתונות,. |
| יחס ליק-סנונית | מספר מחזורי טיול לסת המתרחשים במהלך כל ISI (כלומר, בין שתי סנוניות רצופות, ללא הפסקה). |
| סנונית שערי | מספר הסנוניות המתרחשות במהלך כל פרק 2 שניות של שתייה רצופה בזרבובית. |
| בלוע Transit Time (PTT) | הזמן שלוקח בולוס לבליעה דרך הלוע. מסגרת ההתחלה זהה למסגרת התחלת ISI (כלומר, "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae מייד). המסגרת הסופית היא כאשר הזנב של בולוס עבר את החוליה 2 nd צוואר רחם (C2), המהווה את ציון הדרך אנטומיים הברורה ביותר בעמוד השדרה הצווארי של העכבר לחלוטין. מספר המסגרות בין מסגרות ההתחלה וסיום מחולק אז על ידי 30 fps והמיר לאלפיות שניים (אלפיות שני). |
| מהירות בולוס דרך הלוע | מהירות בולוס בלוע נמדדת ביחס לPTT (שתואר לעיל). שימוש בתוכנת ImageJ, המרחק (מ"מ) מvalleculae לחולית C2 נמדד, בקנה המידה באמצעות סמן כיול. distanc זהדואר (מ"מ) מחולק לאחר מכן על ידי PTT (אלפיות שני) כדי לקבוע את מהירות בולוס (מ"מ / אלפיות שני). |
| הוושט Transit Time (ETT) | מסגרת התחלת ETT זהה למסגרת PTT הסוף (שתוארה לעיל). מסגרת סוף ETT היא כאשר בולוס נכנס לקיבה, אשר מוגדרת כהיעלמותו של בולוס מהוושט לחלוטין. מספר המסגרות בין מסגרות ההתחלה וסיום ETT מחולק אז על ידי 30 fps והמיר לmsec. |
| מהירות בולוס דרך הוושט | מהירות בולוס הוושט נמדדת ביחס לETT (שתואר לעיל). שימוש בתוכנת ImageJ, המרחק (מ"מ) נמדד הוא מחולית C2 לצומת גסטרו, טיפס באמצעות סמן כיול. מרחק זה (מ"מ) מחולק לאחר מכן על ידי ETT (אלפיות שני) כדי לקבוע את מהירות בולוס (מ"מ / אלפיות שני). |
| בולוס המהיר דרך לוע והוושט | פרמטר זה משמש כאשר C2 הוא לא ציון דרך האנטומי גלויה בקלות; ומכאן,לא ניתן להבחין בין בלוע ושלבי הוושט של בליעה. במקרים כאלה, מהירות בולוס דרך הלוע והגרון בשילוב לפרמטר סנונית אחת. מסגרת ההתחלה זהה למסגרת התחלת PTT (כלומר, "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae מייד). המסגרת הסופית היא זהה למסגרת סוף ETT (כלומר, כאשר בולוס נכנס לגמרי הקיבה). מספר המסגרות בין שני אירועים אלה מחולק על ידי 30 fps והמיר לmsec. |
| פינת בולוס | השימוש בתוכנת ImageJ, אזור בולוס נמדד לפי "מסגרת השאר" vallecular לפני תחילת סנונית בלוע, בקנה מידה באמצעות סמן כיול. |
| פינת שאריות בלוע | אזור שאריות בלוע נמדד באמצעות תוכנת ImageJ, טיפס באמצעות סמן כיול. |
| נפח של נוזלי consumed | הנפח של הנוזל נצרך מבקבוק צינור קשית קשה לאמוד עקב דליפה מהזרבובית. עם זאת, נפח הנוזל נצרך מוו-קערה ניתן לחשב באופן מדויק יותר באופן הבא: 1) לקבוע את הצפיפות (כלומר, יחס בין משקל לעוצמת קול) של הנפח המכויל של נוזל שהיה מנוהל בוו-הקערה, 2 ) לקבוע את המשקל של היתד-הקערה המכילה את הנוזל שיורית, 3) להיכנס לערכים אלה למשקל לממיר נפח (למשל, http://www.thecalculatorsite.com/conversions/weighttovolume.php. |
טבלה 2: לבלוע פרמטרי כימות במהלך Murine VFSS.
עיצבנו בהצלחה פרוטוקול VFSS חדשני וניתן לשכפול ספציפי למורן הכולל תאי בדיקה המאפשרים האכלה עצמית, מתכונים לטעם חומרי ניגוד דרך הפה ופרוטוקול בדיקה שלב אחר שלב המאפשר כימות של פיזיולוגיה של הבליעה. יכולת רמת האנרגיה של מערכת הפלואורוסקופיה קבעה אילו פרמטרים של בליעה ניתן לחקור בעכברים. בתחילה השתמשנו בפלואורוסקופים באנרגיה גבוהה המיועדים לשימוש עם אנשים ובעלי חיים גדולים יותר (למשל, GE Advantx, GE OEC 9600 ו-Omega Cardiac Cath CS-25, כל אחד ב-30 פריימים לשנייה). אולם למערכות האלה לא היו יכולות הגדלה מספיקות לבדיקת עכברים, מה שהביא לכך שהחיה מילאה רק חלק קטן משדה הראייה (איור 9). כתוצאה מכך, איכות התמונה הייתה ירודה במיוחד, מה שהפך את זה לבלתי אפשרי לדמיין את רוב המבנים של מנגנון הבליעה. למרות מגבלה זו, זיהינו 7 פרמטרים אובייקטיביים של בליעת VFSS שהיו ניתנים לכימות באופן עקבי עבור עכברים בעת שימוש בפלואורוסקופ קונבנציונאלי (כלומר, אנרגיה גבוהה) בשילוב עם פרוטוקול VFSS החדש של עכברים (טבלה 3). בנוסף, זיהינו את החלל הוולקולרי כנקודת הטריגר האנטומית לבליעה בעכברים בוגרים בריאים (בגילאי 3-17 חודשים), כמו גם בעכברים עם מצבים של גיל מתקדם (>18 חודשים) ו-ALS בשלב הסופי.

איור 9: מערכות פלואורוסקופיה באנרגיה גבוהה. משמאל: תמונה מייצגת של עכבר שהתקבלה באמצעות מערכות פלואורוסקופיה באנרגיה גבוהה (כלומר, קונבנציונלית). שימו לב שהעכבר ממלא רק חלק קטן משדה הראייה של הפלואורוסקופיה, ובכך מדגים את יכולת ההגדלה הלא מספקת של פלואורוסקופים קונבנציונליים להדמיית מכרסמים. מימין: אותה תמונה מוגדלת לאחר הצילום באמצעות תוכנת עריכת וידאו. חץ שחור: נקודת טריגר לבליעה (valleculae). חץ לבן: בולוס בוושט הדיסטלי, מיד לפני המעבר בצומת GE (כוכבית לבנה). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
| פרמטרים של SWALLOW | מערכת אנרגיה גבוהה | מערכת אנרגיה נמוכה |
| מרווח בין בליעות (ISI) | איקס | איקס |
| קצב חריגת הלסת (שווה ערך לקצב הליקוק) | איקס | איקס |
| מרחק טיול לסת | איקס | איקס |
| יחס ליקוק-בליעה | איקס | איקס |
| קצב בליעה | איקס | איקס |
| זמן מעבר הלוע (PTT) | איקס | |
| מהירות בולוס דרך הלוע | איקס | |
| זמן מעבר הוושט (ETT) | איקס | |
| מהירות בולוס דרך הוושט | איקס | |
| בולוס מהיר דרך הלוע והוושט | איקס | איקס |
| אזור בולוס | איקס | |
| אזור שאריות הלוע | איקס | |
| נפח הנוזל הנצרך | איקס | איקס |
טבלה 3: פרמטרי בליעה הניתנים לכימות באמצעות מערכות פלואורוסקופיה באנרגיה גבוהה לעומת אנרגיה נמוכה.
לאחרונה השגנו מערכת פלואורוסקופיה בהגדלה באנרגיה נמוכה שנקראת The LabScope (Glenbrook Technologies, Randolph, NJ) שתוכננה במיוחד עבור המעבדה שלנו לשימוש עם עכברים ומכרסמים קטנים אחרים (איור 10). עם זאת, רמות ההגדלה הגבוהות באופן ניכר של מערכת זו הפכו את זה לבלתי אפשרי לראות את כל מנגנון הבליעה של עכבר בשדה ראייה אחד. במקום זאת, נדרשות שתי עמדות בדיקה, כפי שמוצג באיור 11. עמדה 1 מאפשרת הדמיה של כל הראש ואזור בית החזה הפרוקסימלי. עמדה זו הכרחית להערכת שלבי הבליעה בפה ובלוע. עמדה 2 מאפשרת הדמיה מנקודת ההדק של הבליעה (כלומר, valleculae) לצומת הקיבה והוושט (GE). עמדה זו הכרחית להערכת שלב הוושט של הבליעה. עבודה ראשונית באמצעות LabScope בשילוב עם פרוטוקול VFSS החדש של עכברים זיהתה 13 פרמטרים אובייקטיביים של בליעה הניתנים לכימות באופן עקבי בעכברים, שזה כמעט כפול מהמספר המתקבל באמצעות פלואורוסקופים באנרגיה גבוהה (כלומר, קונבנציונליים) (טבלה 3). תוצאה זו מיוחסת ליכולות ההגדלה המתקדמות של ה-LabScope, המאפשרות הדמיה של מבנים אנטומיים רבים (איור 12) שהיו למעשה בלתי נראים בעת שימוש במערכות קונבנציונליות: למשל, עצם היואיד, קנה הנשימה וחוליות צוואר הרחם. כתוצאה מכך, הצלחנו גם לנתח את הסרטונים בחיפוש אחר עדויות לחדירה ושאיבה של הגרון. לא נצפו חדירה או שאיפה לאף עכבר במחקר זה, ללא קשר למצב בריאותי או מחלה.

איור 10: ה-LabScope. משמאל: ה-LabScope מתפקד כפלואורוסקופ שולחני עבור בעלי חיים קטנים. מימין: מבט מקרוב על The LabScope עם רכיבים מסומנים. שולחן הרמת המספריים ממקם תא תצפית בתוך שדה הראייה של הפלואורוסקופ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 11: מערכת פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה. תמונות של עכבר שהתקבלו באמצעות מערכת פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה. שימו לב שיכולת ההגדלה הגבוהה מונעת הדמיה של כל מנגנון הבליעה בשדה הראייה של הפלואורוסקופיה. משמאל: עמדה 1 – מאפשרת הדמיה של כל הראש ואזור בית החזה הפרוקסימלי. נקודת ההדק של הסנונית (חץ שחור) מרוכזת למעשה בתוך שדה הראייה. מימין: עמדה 2 - מאפשרת הדמיה מנקודת ההדק של הסנונית (חץ שחור) לצומת GE (כוכבית לבנה). שימו לב לבולוס העובר דרך הוושט הדיסטלי (חץ לבן). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 12: מבנים אנטומיים הנראים באמצעות מערכת פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה. אפילו בהגדרת ההגדלה הנמוכה ביותר (משמאל), מבנים גרמיים של הראש והצוואר של עכבר נראים בקלות באמצעות מערכת הפלואורוסקופיה שלנו באנרגיה נמוכה (כלומר, The LabScope). מבנים אנטומיים בתוך הריבוע השחור מוצגים (ומסומנים) בהגדלה גבוהה יותר מימין. הדמיה משופרת של מבנים גרמיים מאפשרת כימות של מספר פרמטרים נוספים של בליעה שלא ניתן היה לנתח באמצעות פלואורוסקופים באנרגיה גבוהה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
קצב הבליעה והמרווח בין הבליעה הם פרמטרים מייצגים של VFSS שניתן לכמת באמצעות מערכות פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה או גבוהה בשילוב עם פרוטוקול VFSS החדש של העכברים. שני פרמטרים אלה של בליעה כומתו עבור שלוש קבוצות של עכברים: עכברים טרנסגניים SOD1-G93A (SOD1) (כלומר, מודל של ALS) בשלב הסופי של המחלה בין גיל 4-5 חודשים, עכברי C57 (גיל 18-24 חודשים), וקבוצת ביקורת של עכברי C57 צעירים בריאים (בני 4-8 חודשים) וחברי המלטה לא טרנסגניים ממושבת SOD1. כל הנתונים מתייחסים לשתיית זרבובית בלבד, באמצעות מערכת פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה או גבוהה. לא נמצאו הבדלים משמעותיים בין עכברי C57 צעירים לבין עכברים צעירים שאינם טרנסגניים (ביקורת) ממושבת SOD1 ביחס לשני פרמטרי הבליעה הללו; לכן, הנתונים שולבו לקבוצת "ביקורת" כללית של עכברים צעירים ובריאים להשוואה עם עכברי C57 מבוגרים ועכברי SOD1 בשלב הסופי. קצב הבליעה (כלומר, מספר הבליעות במהלך 2 שניות רצופות של שתייה ללא הפרעה) היה איטי משמעותית עבור עכברי SOD1 בהשוואה לעכברי C57 מבוגרים וביקורת. מרווח בין בליעות (כלומר, הזמן בין שתי סנוניות עוקבות) לא היה שונה באופן משמעותי בין הקבוצות. ממצאים אלה תומכים ברעיון שפרופילי דיספגיה עשויים להיות שונים באופן מובהק עבור כל מצב מחלה (איור 13).

איור 13: ממצאים ראשוניים. איור זה מציג ממצאים ראשוניים מייצגים עבור שני פרמטרים של בליעת VFSS שכומתו באמצעות פרוטוקול VFSS של עכברים: קצב בליעה (משמאל) ומרווח בין בליעה (מימין). קצב הבליעה היה איטי משמעותית עבור עכברי SOD1 בהשוואה לעכברי C57 מבוגרים וביקורת. לא זוהו הבדלים משמעותיים בין הקבוצות במרווח בין הבליעות. קווים בראש העמודות מצביעים על הבדלים מובהקים סטטיסטית (p < 0.05) בין הקבוצות, שזוהו באמצעות השוואות זוגות של Bonferroni. קווי שגיאה מייצגים ± 1 SEM. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
מאות מודלים של עכברים (עכברים וחולדות) זמינים מסחרית לחקר מחלות אנושיות. עם זאת, רק שלושה מודלים של מחלות עכברים נחקרו באופן ספציפי ביחס לדיספגיה: מודל עכברי של ALS13,14 ומודלים של חולדות של מחלת פרקינסון12,15-17 ושבץ מוחי18. כל אחד מהמחקרים הראשוניים הללו השתמש במתודולוגיות שונות כדי להעריך דיספגיה, מה שהופך את זה לבלתי אפשרי לגזור השוואות משמעותיות בין מינים ומחלות. ניתן להתגבר על מגבלה עיקרית זו במחקרים עתידיים על ידי שימוש בפרוטוקול VFSS של עכברים שפותח לאחרונה המאפשר כימות אובייקטיבי של פרמטרים רבים של בליעה בבעלי חיים הניזונים מעצמם.
תוצאות מוצלחות של VFSS תלויות בשלושה מרכיבים קריטיים: 1) תאי בדיקה המאפשרים הזנה עצמית בעמידה ללא מעצורים בחלל סגור, 2) מתכונים המסווים את הטעם/ריח הדוחה של חומרי ניגוד אוראליים זמינים מסחרית, ו-3) פרוטוקול בדיקה שלב אחר שלב המאפשר כימות של פיזיולוגיה של הבליעה. האפקט המשולב מייצר סביבת בדיקה נוחה, מתח נמוכה, האכלה עצמית המעוררת התנהגויות אכילה ובליעה אופייניות. ביטול אחד או יותר מהמרכיבים הללו ישפיע לרעה על תוצאות המחקר. דוגמאות לתוצאות שליליות כוללות חוסר יכולת לשמור על בעלי חיים בשדה הראייה של הפלואורוסקופיה, התנהגויות לא רצויות שמסיחות את הדעת משתייה, סלידה מחומר הניגוד האוראלי וחוסר יכולת לכמת פרמטרים של בליעה עקב אפיזודות שתייה לא מספקות.
אתגר מרכזי בהשגת תוצאות VFSS מיטביות היה תכנון תא בדיקה מתאים. תיקונים רבים של עיצוב אב הטיפוס שלנו הגיעו לשיאם בתא תצפית ששומר מספיק על עכברים בשדה הראייה ומונע התנהגויות שמסיחות את הדעת משתייה. התאים נעשו באמצעות מכונות כרסום כדי להשיג מידות אחידות של הצינורות ומכסי הקצה, ובכך להבטיח החלפה של רכיבים למספר תאי תצפית באותו קוטר. המידות הפנימיות (קוטר ואורך) הותאמו כך שיהיו מעט גדולות יותר מגודל גופו של עכבר בוגר, מה שהביא לתא בדיקה צר המאפשר הליכה בקו ישר והסתובבות. העיצוב הצר, בשילוב עם מיקום אסטרטגי של הפיה וקערת היתד בקצה בלבד, שומר על הראש והגוף של העכברים מיושרים לאורך החדר בזמן השתייה. לאחר שעוסקים בשתייה, עכברים נשארים מיוצבים להפליא בעצמם ליד הפיה או הקערה למשך מספר שניות בכל פעם, וכתוצאה מכך חפץ תנועה מינימלי מפריע לבדיקה. לפיכך, ניתן להשיג תצפית תקריב/הקלטת וידאו והדמיה וידאו-פלואורוסקופית של עכברים תוך כדי שתייה במישור הצדדי והגב-גחוני.
עכברים (ומכרסמים קטנים אחרים) נוטים באופן טבעי לחפש מחסה בחללים קטנים. כתוצאה מכך, הם נכנסים בחופשיות לתא הבדיקה (כאשר קצה אחד כבר סגור על ידי מכסה קצה) כאשר הוא מונח בכלוב הביתי, ובכך מבטל מתח/חרדה הנגרמים מטיפול (כלומר, איסוף ידני של החיה כדי למקם אותה בתא). ברגע שהעכבר נכנס לתא, הקצה השני נסגר על ידי הצמדתמכסה קצה שני . עיצוב זה מונע בריחה תוך יצירת תא בדיקה עם חרדה נמוכה לעכברים לחקור בחופשיות.
הצורה המרובעת של החדר מספקת יציבות תנועה מובנית המאפשרת להשתמש בו באופן עצמאי, ובכך מבטלת את הצורך בבדיקה בתוך כלוב מכרסמים סטנדרטי. המנגנון כולו קל משקל, נייד, ניתן לערום למטרות אחסון, יציב, קל לניקוי וניתן לחיטוי. בעוד שהתאים תוכננו בתחילה לשימוש עם פלואורוסקופיה, הם תואמים גם לרדיוגרפיה של סרט נקודתי, הדמיה מוחית (למשל, MRI, PET, CT), ותצפית חזותית/הקלטת וידאו של התנהגויות שונות.
אתגר עיקרי שני להתגבר עליו היה מיסוך הטעם/ריח הדוחה של חומרי ניגוד דרך הפה (כלומר, בריום סולפט ואיוהקסול). בהתחשב בכך שרגישות הטעם משתנה מאוד בין זני עכבריםבגילאי 19-21 ואולי בגיל22,23, היה צורך לזהות פתרון בדיקה יחיד שיהיה טעים לכל העכברים, ללא קשר לזן ולגיל. תוצאה זו חיונית כדי לאפשר השוואות ישירות של תפקוד/תפקוד לקוי של בליעה על פני זנים וגילאים, תוך ביטול תוצאות מבלבלות עקב הבדלים בתכונות הריאולוגיות (למשל, צמיגות, צפיפות וכו') והתכונות הכימיות של תמיסות הבדיקה. לשם כך, פיתחנו גישת סינון טעם פשוטה ומהירה לזיהוי משפר הטעם המועדף כדי להסוות את הטעם/ריח הדוחה של חומרי ניגוד דרך הפה במהלך VFSS של עכברים. השיטות עוצבו לאחר מבחן החשיפה הקצר, הדורש ליקומטר (כלומר, חיישן ליקוק) כדי לתעד את קצב הליקוק במהלך 2 הדקות הראשונות לאחר תקופת ויסות המים (כלומר, עצירת מים למשך הלילה) כדי לגרום לצמא24,25. ליקומטר לא היה זמין למחקר זה; לכן, ההעדפה הוערכה על ידי תצפיות התנהגותיות, כמו גם שיטות הקלטת וידאו סטנדרטיות לקצב הליקוק שאומתו בעבר במעבדה שלנו13,14. באמצעות גישת סינון טעם זו, שוקולד זוהה כמשפר הטעם המועדף על ידי הזנים C57 ו-C57/SJL. באופן ספציפי, 100% מהעכברים בכל כלוב שתו בקלות תמיסות בטעם שוקולד תוך 30 שניות מהחשיפה, כאשר מספר עכברים שתו בו זמנית מהזרבובית. עם זאת, תוספת הבריום הביאה להתקפי שתייה קצרים בלבד על ידי רוב העכברים, ללא קשר לריכוז הבריום או השוקולד.
חלופה לבריום היא iohexol, חומר ניגוד מבוסס יוד שהוכר רק לאחרונה כחלופה מתאימה לבריום גופרתי עבור VFSS10 אנושי; לפיכך, הוא עדיין לא תוקן למטרה זו. מספר ריכוזים שונים של יוהקסול בטעם שוקולד הוצעו לעכברים. מתכונים המכילים עד 50% תמיסה של יוהקסול (350 מ"ג יוד למ"ל) שתו בקלות על ידי רוב העכברים לאחר תקופת ויסות מים למשך הלילה. ריכוזים גבוהים יותר הביאו להתנהגויות הימנעות. תמיסה של 50% יוהקסול (350 מ"ג יוד למ"ל) הפיקה צפיפות רדיו מספקת בזמן שנבלעה על ידי עכברים, בעוד שריכוזים נמוכים יותר היו פחות גלויים באופן ניכר ועיכבו את כימות הפיזיולוגיה של הבליעה. לכן, פתרון הבדיקה האופטימלי ל-VFSS עם עכברים זוהה כתמיסת יוהקסול של 50% בתוספת טעם שוקולד. בדיקות טעם חוזרות לא הביאו להתנהגויות הימנעות או לתופעות לוואי.
אתגר שלישי שהיה צריך להתגבר עליו היה למנוע מעכברים לסובב/להטות את ראשם בזמן השתייה, מה שמטשטש את ההדמיה של מנגנון הבליעה במהלך VFSS. שתייה מקערת יתד שהוצבה ממש מעל הרצפה בקצה אחד של החדר פתרה את הבעיה הזו. ישנם מספר יתרונות נוספים בשימוש בקערת יתד במקום בבקבוק צינור לוגם. לדוגמה, ניתן להזרים נפח מכויל של נוזל לתוך קערת היתד דרך חור אוורור במכסה הקצה של צינור התצפית. גישה זו מאפשרת לכמת את נפח הדק של תמיסת הבדיקה הנצרכת במהלך משך בדיקת ה-VFSS הקצר. יתר על כן, שטח הפנים המוגדל של תמיסת הבדיקה בקערת היתד, בהשוואה לפתח צינור לגימה קטן, עשוי לספק גירוי ריח מוגבר כדי להניע עוד יותר את השתייה. קערות יתד עשויות להתאים יותר לחקר עכברי מתח צעירים או קטנים יותר, מכיוון שגובה הקערה הוא מרחק סטנדרטי מהרצפה. לעומת זאת, יש להתאים את אורכי צינור הלגימה כך שיתאימו לעכברים בגדלים שונים, מה שמוסיף עוד משתנה שעלול לבלבל שיש לקחת בחשבון. כמו כן, מודלים של עכברים של מחלות נוירולוגיות עשויים להתקשות להגיע לבקבוק צינור לגימה עקב ליקוי מוטורי של הגפיים, בעוד שהם יכולים להגיע בקלות לקערת יתד. עכברים עם תפקוד לקוי של הלשון ו/או הלסת עשויים שלא להיות מסוגלים ללחוץ מספיק על הכדור בפיה כדי לגשת לנוזל; שימוש בקערות יתד יכול לבטל את הבלבול הזה. מסיבות אלה, השימוש בקערות יתד על פני בקבוקי שפופרת לגימה הוא השיטה המועדפת לבדיקת VFSS של עכברים. עם זאת, תאי התצפית תוכננו להכיל שתיית זרבובית לפי הצורך. אזהרה חשובה שיש לקחת בחשבון היא שידוע כי שיעורי הליקוק שונים בין זרבובית לשתיית קערה13,26. לכן, הבחירה בין זרבובית או קערת יתד עבור VFSS חייבת להיות עקבית בתוך ובין ניסויים.
אתגר רביעי היה לזהות פרמטרים ניתנים לכימות של בליעה בעכברים הניתנים להשוואה לפרמטרים של VFSS הנפוצים במחקרים בבני אדם ובפרקטיקה הקלינית. הממצאים הראשוניים שלנו הראו שסוג מערכת הפלואורוסקופיה קובע אילו פרמטרים של בליעה ניתן לחקור בעכברים. ברוב מרכזי המחקר והמסגרות הרפואיות יש פלואורוסקופים באנרגיה גבוהה (75-95 קילו וולט, 1-5 mA) המיועדים לשימוש עם אנשים ובעלי חיים גדולים יותר, מה שמביא לאיכות תמונה ירודה במיוחד בעת בדיקת עכברים ובעלי חיים קטנים אחרים. כדוגמה, מחקר שנערך לאחרונה באמצעות פלואורוסקופ באנרגיה גבוהה עם חולדות הצליח לזהות רק 4 פרמטרים ניתנים לכימות של בליעה12, והצלחנו לזהות רק 7 פרמטרים של בליעה לעכברים במחקר הנוכחי. כדי להתגבר על המגבלה העיקרית הזו, השגנו לאחרונה מערכת פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה שנקראת The LabScope (Glenbrook Technologies). המערכת היא פלואורוסקופ מיניאטורי המייצר אלומת חרוט רציפה של קרני רנטגן עם אנרגיות פוטון בין 15 ל-40 קילו וולט וזרם צינור שיא של 0.2 mA (הספק מרבי של 8 וואט). רמות האנרגיה הנמוכות יותר של מערכת זו מוחלשות טוב יותר על ידי העצם הדקה והרקמה הרכה של עכברים ובכך מספקות רזולוציית ניגודיות גבוהה יותר מאשר פלואורוסקופים קונבנציונליים (כלומר, אנרגיה גבוהה). קרן הרנטגן של ה-LabScope מכוונת למגביר תמונה בקוטר 5 ס"מ, שהוא קטן באופן ניכר ממגביר התמונה בקוטר 15-57 ס"מ של פלואורוסקופים רגילים. המרחק המינימלי ממקור למגביר (SID) של The LabScope הוא ~6 ס"מ (בניגוד ל-~30 ס"מ עבור פלואורוסקופים קונבנציונליים), מה שמספק יכולות הגדלה מוגברות. בנוסף, ה-LabScope משתמש בטכנולוגיה מוגנת בפטנט שמגדילה דיגיטלית את התמונה עד פי 40 בזמן אמת, מבלי לשנות את ה-SID. התוצאה היא למעשה מיקרוסקופ רנטגן שיכול להתקרב ולהקטין בזמן אמת כדי לראות אזורים קטנים של עניין, כמו מנגנון הבליעה של עכבר.
יתרון מרכזי של מערכת פלואורוסקופיה זו באנרגיה נמוכה הוא בטיחות קרינה משופרת. בנוסף לבעלי חיים המקבלים מינוני קרינה נמוכים יותר עם ה-LabScope, החוקרים המשתמשים במערכת חשופים לפיזור קרינה נמוך משמעותית. החשיפה לקרינה ישירות מול היחידה בלוח הבקרה היא 10.3 mR/hr. במרחק של 1 מ' לפני היחידה, החשיפה יורדת ל-580 μR/hr. ברוב המקומות האחרים בחדר יש חשיפה נמוכה מאוד מתחת ל-10 μR/hr. למרות שיפור זה, נקטנו באמצעים נוספים לשיפור בטיחות הקרינה. לדוגמה, מיגון אקרילי עופרת נוסף סביב המעבדה כדי לחסום פוטונים מפוזרים של קרני רנטגן, מה שמאפשר לחוקרים לבצע בדיקות VFSS של עכברים מבלי ללבוש מיגון אישי (למשל, סינרי עופרת, מגני בלוטת התריס ומשקפיים). בנוסף, האקריליק השקוף מאפשר הדמיה של העכבר מרחוק. בטיחות קרינה נוספת מסופקת על ידי שולחן הרמת מספריים ממונע, הנשלט מרחוק על ידי החוקר. ממרחק של עד 3 מ' מהפלואורוסקופ, החוקרים יכולים להשתמש במכשיר הנשלט מרחוק כדי להתאים את המיקום האנכי והאופקי של תא התצפית בתוך קרן הרנטגן. כתוצאה מכך, ניתן לשמור על אזורי העניין האנטומיים בתוך שדה הראייה של הפלואורוסקופיה בזמן שהעכבר נע בחופשיות בתוך תא התצפית. למרות שמעלית המספריים תוכננה לשימוש עם The LabScope, היא גם תואמת לשימוש עם פלואורוסקופים קונבנציונליים כדי לשפר את בטיחות הקרינה עבור חוקרים. צעד אחרון לשיפור בטיחות הקרינה במהלך VFSS של עכברים כרוך בשימוש במערכת אספקת מזרק לנוזלים. מערכת זו כוללת צינור PE באורך של 3-4 רגל (או יותר, במידת הצורך), המאפשר אספקה מהירה ויעילה של נוזלים לקערת היתד מרחוק. מערכת אספקת מזרק זו לנוזלים, בשילוב עם תאי התצפית, יכולה לשמש גם עם פלואורוסקופים קונבנציונליים.
עבודה ראשונית באמצעות LabScope, בשילוב עם פרוטוקול VFSS החדש של עכברים, מדגימה יתרון גדול של מערכות קונבנציונליות: מספר פרמטרי הבליעה שניתן לכמת באופן אמין כמעט מוכפל. עם זאת, מבני רקמות רכות של מנגנון הבליעה (למשל, לשון, קלף, דופן הלוע האחורי ואפיגלוטיס) של עכברים אינם נראים בקלות בעת שימוש במערכות פלואורוסקופיה באנרגיה נמוכה או גבוהה. לכן, התמקדנו בכימות מדדי זרימת הבולוס ולא בביומכניקה של הבליעה. התענייננו בעיקר בפרמטרים שניתן לכמת על סמך יחידות זמן, שטח, מרחק, נפח וכו', במקום להשתמש במדדים מסוג ליקרט. פרמטרים רבים של זרימת בולוס העומדים בדרישה זו תוארו בספרות ה-VFSS האנושית, כגון זמן מעבר אוראלי27-29, זמן מעבר הלוע27-33 וזמן מעבר הוושט34-36, אם להזכיר רק כמה. הובלת בולוס דרך חלל הפה לא נראתה בקלות בעכברים, ככל הנראה בגלל גודל הבולוס הקטן במהלך שתייה ספונטנית. עם זאת, הצלחנו לכמת באופן מהימן את זמני המעבר של הלוע והוושט, כמו גם מספר מדדים אחרים הנוגעים לזרימת בולוס ופינוי. זיהוי פרמטרים נוספים של בליעה תרגומית צפוי כאשר אנו מייעלים את היכולות של The LabScope.
תוצאות מחקר זה הראו כי עכברים לוקחים מספר ליקוקים קצביים בכל בליעה במהלך שתייה ספונטנית, כאשר כל בולוס נוזלי קטן ממלא ברצף את חלל הוולקולר לפני הפעלת הבליעה הלוע. התנהגות זו, האופיינית ליונקים המשתמשים בליקוק כאמצעי העיקרי לבליעת נוזל37-40, דומה לדפוס היניקה-בליעה הקצבי של בליעת תינוקות אנושיים וכל היונקים התינוקות בכלל. פיזיולוגיה של בליעת תינוקות מאופיינת במספר מציצות קצביות ואחריה בליעת לוע רפלקסיבית, המתוארת בדרך כלל כמחזור יניקה-בליעה37,41-43. לפיכך, תנועות הלשון והלסת הקצביות המעורבות בהתנהגויות הליקוק הבולעות של עכברים עשויות להיות דומות יותר להתנהגויות מציצה בבליעה של תינוקות אנושיים מאשר לשתיית כוסות על ידי ילדים ומבוגרים. לכן כימתנו את קצב הליקוק ויחס הליקוק-בליעה של עכברים לצורך השוואות עתידיות עם קצב היניקה ויחס היניקה-בליעה של תינוקות אנושיים. אולי מחקר VFSS בעכברים יספק תובנה לגבי הפרעות בליעה התפתחותיות.
כמו בכל שיטת מחקר חדשה, זוהו תחומים לשיפור. לדוגמה, פרוטוקול VFSS של עכברים פותח באמצעות זני עכברים C57 ו-C57/SJL בלבד; זה עדיין לא נוסה עם חולדות. יהיה צורך להגדיל את תאי התצפית (קוטר ואורך) כדי להתאים לגודל הגוף הגדול יותר של חולדות. כמו כן, לא ידוע אם יוהקסול בטעם שוקולד מתאים כפתרון בדיקת VFSS אוניברסלי לעכברים. לכן, יש צורך בבדיקות בקנה מידה גדול יותר עם זנים מרובים של עכברים וחולדות למטרה זו. כמו כן, אין לשלול את השימוש בבריום כחומר ניגוד ל- VFSS של עכברים. עכברים העדיפו בבירור את מתכוני היוהקסול על פני בריום; עם זאת, ניסיונות קפדניים ושיטתיים יותר להסוות את הטעם/הריח הדוחה של הבריום עשויים לספק חלופות טעימות ל-Iohexol. מחקרים עתידיים המשווים את ההשפעות של יוהקסול ובריום סולפט (כמו גם חומרי ניגוד אוראליים פוטנציאליים אחרים) על העדפת טעם ופיזיולוגיה של בליעה בעכברים וחולדות יספקו ללא ספק מידע חשוב שרלוונטי ישירות ותרגום ל-VFSS אנושי.
VFSS עם בני אדם כולל מספר עקביות של מזונות ונוזלים, ודיספגיה ניכרת ביותר בעת בליעת נוזלים דקים ומזון יבש ומוצק44,45. לכן פרוטוקול VFSS של עכברים מורחב כך שיכלול עקביות נוספת שעשויות להקל על איתור וכימות של דיספגיה במודלים של מחלות. כמו כן, יהיה צורך לבצע בדיקות צמיגות של המתכונים הנוזליים ל-VFSS של עכברים על מנת להתאים את הצמיגות כך שתתאים לאלו המשמשות במהלך VFSS אנושי. טיפול במגבלות אלה יקל על זיהוי סמנים ביולוגיים תרגומיים של VFSS של דיספגיה שניתן להשוות ישירות בין עכברים, חולדות ובני אדם.
ניתן לשפר משמעותית את התועלת של VFSS עכברי על ידי השתלת סמני רדיואק במבני רקמות רכות של מנגנון הבליעה שאינם נראים אחרת, ובכך לאפשר חקירות של הביומכניקה של הבליעה. גישה זו שימשה בהצלחה במשך שנים רבות לחקר הביומכניקה של בליעה אצל חזירים תינוקות, תוך שימוש במגוון מהדקי מתכת וחוטי מתכת37,42. אנו מצפים ששימוש בסמנים דומים, אך קטנים יותר, בעכברים יאפשר כימות של מספר פרמטרים נוספים של בליעה להשוואה עם יונקים גדולים יותר, כולל בני אדם. אנו מפתחים כעת מתודולוגיה להשתלת סמני רדיואק בלשון, בחיך הרך, בלוע, בגרון ובוושט הפרוקסימלי של עכברים כדי לבחון השערה זו.
קצב הפריימים של הקלטת הווידאו של The LabScope ופלואורוסקופים קונבנציונליים מוגבל ל-30 פריימים לשנייה (fps). עם זאת, התוצאות הראשוניות שלנו הראו שכל שלב הבליעה של הלוע עבור עכברים בריאים מתרחש בפחות מ-66 מילי-שניות (כלומר, 2 פריימים), שזה בערך פי 10 מהר יותר מבני אדם. לפיכך, שלב הלוע של בליעה בעכברים מתרחש כל כך מהר שהפרטים אינם ניכרים במצלמת 30 פריימים לשנייה. יהיה צורך בקצב פריימים גבוה יותר (ככל הנראה >100 פריימים לשנייה) כדי לדמיין ולכמת מספיק את התנועות המהירות והמורכבות ביותר של שלב הבליעה בלוע בעכברים ומכרסמים אחרים. בשילוב עם קצב פריימים גבוה יותר, שילוב טכנולוגיה דו-מישורית להדמיה פלואורוסקופית תלת מימדית בהחלט ירחיב את התועלת VFSS של עכבר. לכן, שיקולי עיצוב עתידיים צריכים לכלול מצלמה בקצב פריימים גבוה יותר ויכולות הדמיה דו-מישוריות.
לבסוף, הוכח כי קרינה במינון נמוך גורמת לעקרות בעכברי C57 נקבות, וכתוצאה מכך רמות משתנות של הורמונים מגורים בשחלות שעלולות לבלבל מחקרים על תוחלת חיים46. תוצאות הנוגעות ספציפית להשפעות של חשיפה חוזרת ונשנית לקרינה במינון נמוך הקשורה לבדיקת VFSS טרם נחקרו בעכברים, בעלי חיים אחרים או בני אדם. עם זאת, תפקוד לקוי של השחלות (שאינו קשור לחשיפה לקרינה) בנקבות אנושיות נקשר להפרעות בתנועתיות במערכת העיכול, ובמיוחד לדיספגיה במקרים מסוימים, מה שמספק אזהרה נוספת שיש לקחת בחשבון בעת תכנון מחקרי VFSS עתידיים הכוללים נקבות (בעלי חיים ובני אדם). יש להימנע מהדרה של נקבות, מכיוון שדווחו הבדלים מגדריים משמעותיים בתפקוד הבליעה עבור אנשים48,49 ויהיה חשוב לזהות ולאפיין גם במודלים של מחלות בעלי חיים. לכן, לתוצאות ממחקרי VFSS אורכיים בעכברים וחולדות משני המינים יש פוטנציאל תרגום אדיר לבני אדם ביחס לדיספגיה, כמו גם לסיכונים של חשיפה לקרינה במינון נמוך הקשורה לבדיקות VFSS חוזרות.
גישה פתוחה למאמר זה ממומנת על ידי גלנברוק.
אנו מודים באדיבות לחברים נוספים במעבדת Lever שתרמו לאיסוף הנתונים (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce ו-Matan Kadosh) ולסקירת כתבי היד (Andries Ferreira, Rebecca Schneider ו-Kate Robbins). אנו מודים גם לרודריק שלוצהאואר ואדווין הונס מחנות מכונות הפיזיקה של MU על קלט העיצוב והייצור של צינורות התצפית על המכרסמים ששימשו במחקר זה. אנו מעריכים במיוחד את מאליה יאן קונקל (מפקחת רדיולוגיה במחלקה לרפואה וטרינרית וכירורגיה באוניברסיטת מיזורי - המכללה לרפואה וטרינרית) ויאן אייבי (מנהל מעבדת הצנתורים של חיות מחקר באוניברסיטת מיזורי - בית הספר לרפואה) על הפגנת סבלנות ומוטיבציה מתמדת בעת הפעלת הפלואורוסקופים באנרגיה גבוהה בזמן שפיתחנו את פרוטוקול VFSS של עכברים. מקורות המימון למחקר זה כללו NIH/NIDCD (TE Lever), NIH/NINDS (GK Pavlath), קרנות סטארט-אפ לניתוחי ראש וצוואר (TE Lever), קרן MU PRIME (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever) ומרכז MU להזדקנות (TE Lever).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות פוליקרבונט לתאי תצפית | McMaster-Carr | 3161T41 | גוף צינורות תצפית, קוטר 2 "X2", דופן בעובי 0.080 אינץ' |
| יריעת פוליקרבונט לתאי תצפית | McMaster-Carr | 9115K71 | מכסי קצה לצינורות תצפית, 2 "x12" x3/4 |
| "יריעת פוליקרבונט לתאי תצפית | מקמאסטר-קאר | 8574K281 | קערות יתד לצינורות תצפית |
| טבעות O סיליקון למכסי קצה של תאי תצפית | McMaster-Carr | 9396K108 | S1138 AS568-029, חבילה של 25 http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r |
| פקקי סיליקון לתאי תצפית | McMaster-Carr | 2903K22 | חבילה של 10 פקקים לסתימת הפתח הסגלגל בחלק העליון של תא התצפית בעת שימוש בצינורות צנטריפוגה peg-bowl http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at |
| לבקבוקי צינור לגימה | Evergreen Scientific | 222-3530-G80 | 30 מ"ל צינורות צנטריפוגה עצמאיים, עם מכסים, סטרילי https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/ |
| פקקי סילקון לבקבוקי שפופרת לגימה | Saint-Gobain Performance Plastics | DX263031-10 | מספר 31D, גודל: 26 מ"מ תחתון, 32 מ"מ עליון, 30 מ"מ גובה; 10 חבילות; http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&PageBrand=STOPPERS |
| מקדחי פקק לבקבוקי צינור לגימה | תומס סיינטיפיק | 3276G40 | סט בורר פקק שנע בין 3/16-15/16 אינץ' http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt |
| צינורות שתייה לבקבוקי שפופרת לגימה | Ancare | TD-100 | 2 צינורות שתייה ארוכים בגודל 1/2 אינץ' עם פתיחה של 5/16 אינץ', זרבובית כדורית ישרה http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point |
| Iohexol להכנת תמיסת חומר ניגוד דרך הפה | GE Healthcare | 350 מ"ג יוד למ"ל http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque | |
| סירופ שוקולד לטעם חומר ניגוד אוראלי | Herseys | ||
| מזרק 10 מ"ל למערכת אספקת מזרק | Becton, Dickinson and Company | 309604 | Luer Lock Tip מזרק ללא מחט, 100 לקופסה http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp |
| צינורות קטטר למערכת אספקת מזרק | Becton, Dickinson and Company | 427451 | צינורות פוליאתילן (לא סטריליים) (PE 240) 100' http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp |
| מחט למערכת אספקת מזרק | Becton, Dickinson and Company | 427560 | מחט 15 מד, מתאימה לצינורות קטטר PE 240 http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp |
| מוט שרף אצטל Delrin למערכת אספקת מזרק | McMaster-Carr | 8576K15 | קוטר 1/2 אינץ', שחור http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf |
| יריעות אקריליות להרמת מספריים | Ponoko | חיתוך לייזר http://www.ponoko.com | |
| מסגרת ABS מודפסת בתלת מימד | הנדסת מתקן אב טיפוס מהיר, אוניברסיטת מיזורי | ||
| מוטות פליז להרמת מספריים | אמזון | TTRB-03-12-03 | עשוי לסרנים http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M |
| מגלשת מגירה להרמת מספריים | Richelieu | 10292G116 | מתחבר לבסיס מעלית מספריים http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754 |
| מנוע צעד 28BYJ-48 להרמת | 2 כל אחד | ||
| ULN2003 מערך טרנזיסטור דרלינגטון להרמת מספריים | טושיבה | ULN2003APG | משמש כנהגי צעד (2 כל אחד) |
| ATTINY85 מיקרו-בקר להרמת מספריים | Atmel | ATTINY85-20PU | 2 כל אחד http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html |
| ציוד דורבן ניילון | McMaster-Carr | 57655K34 | 2 כל אחד http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz |
| מתלה הילוכים מניילון | McMaster-Carr | 57655K62 | 2 כל אחד http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9 |
| 4-40 ברגי מכונת ניילון | McMaster-Carr | 95133A315 | מכלול הרמה http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q |
| 4-40 אגוזי משושה ניילון | McMaster-Carr | 94812A200 | מכלול הרמה http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29 |
| Buna-N O-Ring AS568A Dash מס' 104 | McMaster-Carr | 9452K318 | מכלול הרמה http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה