רישום תנועתיות במערכת העיכול באמצעות החדרת בלון

סיכום

פרוטוקול זה מתאר שיטה לרישום פעילות מוטורית במערכת העיכול. הוא משתמש בקונדום ובצינור פלסטיק כדי ליצור מערכת שמדמה את תנועתיות מערכת העיכול באמצעות לחץ בלון. ניתן להשתמש בשיטה זו בחקר מחלות הקשורות להפרעות בתנועתיות במערכת העיכול.

תקציר

תנועתיות מערכת העיכול היא אחד הפונקציות הפיזיולוגיות החשובות ביותר של מערכת העיכול. הקומפלקס המוטורי הנודד (MMC) הוא צורת תנועה אופיינית המתרחשת במערכת העיכול במהלך צום. MMC קיים במינים רבים, כולל בני אדם. למרות שהתפקיד הפיזיולוגי של ה-MMC אינו מובן לחלוטין, החריגות שלו קשורות למחלות שונות. מדידת תנועתיות מערכת העיכול חשובה לאבחון מחלות במערכת העיכול. לפיכך, נבנתה מערכת באמצעות קונדום גומי וצינור פוליאתילן (PE), כאשר צד אחד ממוקם במערכת העיכול של העכברים והצד השני מחובר למתמר הלחץ. תנועות מערכת העיכול הודגמו כאשר הבלון נלחץ במהלך תנועות מערכת העיכול. עבודת מחקר זו מספקת פרוטוקול מפורט של תכנון המערכת ותפעולה ומציגה תוצאות מייצגות המדגימות את יעילותה. על ידי שימוש במכשיר מערכת זה, ניתן לרשום את התפקוד המוטורי של מערכת העיכול in vivo. זה מספק גישות נוספות למחקרים עתידיים של הפרעות במערכת העיכול.

מבוא

הקומפלקס המוטורי הנודד (MMC) הוא דפוס מיוחד של תנועה במחזור הדם של מערכת העיכול בבני אדם ובבעלי חיים אחרים, המתרחש בתקופות הצום ובין העיכול¹. ה-MMC מעורב בהובלת מזון לא מעוכל ומסייע בהובלת חיידקים מהמעי הדק למעי הגס². קוד ומרלט³ חילקו את ה-MMC לארבעה שלבים. בשלב I, השרירים החלקים של מערכת העיכול שקטים. בשלב II, הפעילות הפריסטלטית של מערכת העיכול עלתה. בשלב III פעילות ההתכווצות גבוהה, המכונה שלב אופייני ל-MMC. מכיוון שהפילורוס נשאר פתוח, ומאפשר למזון לא מעוכל לעבור למעי הדק, שלב III מתחיל בפתאומיות ומסתיים בפרץ של התכווצויות עם משרעת ומשכים מקסימליים. שלב IV מאופיין בירידה מהירה בצירים, המהווה מעבר קצר למחזור הבא. בהתחשב בתפקיד המכריע של MMC, הוא הפך לאחד מנושאי המחקר החמים עבור מדענים.

תפקוד תקין של MMC חיוני לשמירה על הומאוסטזיס במערכת העיכול. הפרעות MMC קשורות להפרעות שונות במערכת העיכול, כגון גסטרופרזיס, פסאודו-חסימה וצמיחת יתר של חיידקים במעי הדק¹. חריגות בשלבים שונים של MMC קשורות למחלות שונות במערכת העיכול. שלב I ממושך עלול לגרום לעיכוב בריקון הקיבה. זה נראה לעתים קרובות בחולים עם סוכרת או גסטרופרזיס אידיופטית⁴. התכווצות לא תקינה בשלב II עלולה להוביל לריקון איטי יותר של הקיבה, מה שעלול לגרום לנפיחות, שובע מוקדם וכו'. פעילות מופחתת של שלב II עלולה להוביל לשימור תכולת המעי הדק, מה שמגדיל את הסיכון לצמיחת יתר של חיידקים⁵. פעילות מופחתת או חסרה של שלב III עלולה להוביל לשימור תוכן המעי, וכתוצאה מכך לחסימת מעיים כרונית ^6,7. הפרעות שלב IV עשויות להיות קשורות לריפלוקס של תוכן הקיבה לוושט ולהחמרת תסמיני ריפלוקס⁸. בינתיים, אנורקסיה נרבוזה קשורה גם לחריגות שלב IV⁹. בסך הכל, הבנת המאפיינים הזמניים של MMC והקשר שלו למחלה היא בעלת ערך באבחון וטיפול בהפרעות במערכת העיכול.

לכן, אנו מציגים שיטה למדידת MMC על ידי הדמיה שלה. אנו מאמינים כי טכניקה זו תספק מידע נוסף על הדינמיקה של מערכת העיכול.

פרוטוקול

פרוטוקול המחקר אושר על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המכון לדיקור סיני ומוקסה-בסט (אישור מס' Y2023-03-14-02). במחקר זה עקבו אחר המדריך הלאומי של מכוני הבריאות הלאומיים של ארצות הברית לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.

1. יצירת קפסולות בלון

1. שברו את מחט המזרק, הסירו את צד המתכת והכניסו אותה לצינור הפוליאתילן (PE).
2. לאחר שלב 1.1, הכנס את צינור ה-PE לקונדום וקשר אותו בתפר רפואי במרחק של 0.5 ס"מ מהקצה. ודא שהתפר הדוק ואינו דולף כשהוא קשור.
3. חותכים את הקונדום שנותר כדי להבטיח שהבלון חלק.
4. מלאו את הקפסולה במים טהורים כדי לרוקן את האוויר בבלון ובקטטר וחברו את הקטטר למתמר לחץ התנועתיות דרך שסתום תלת-כיווני רפואי.

2. ניתוח

1. השתמש בחולדות זכר/נקבות SD בנות 6-8 שבועות. לפני הניתוח, מנעו מהחולדות מזון אך לא מים למשך 12-18 שעות כדי להבטיח שהקיבה ריקה.
2. להרדים את החולדה באיזופלורן (נשמר עם 2% גז איזופלורן), לגלח את אזור הבטן, לעקר את החולדה ביודאפור.
3. הניחו אותו בשכיבה (איור 1A), ושמרו על טמפרטורת הגוף באמצעות שמיכת חימום.
4. בצע חתך לאורך קו האמצע של עור הבטן באתר 1 ס"מ מתחת לתהליך ה-xiphoid, באורך של כ-2 ס"מ (איור 1B). הפרד שכבה אחר שכבה מהעור לשריר כדי לוודא שאיברים פנימיים אחרים לא ייחתכו.
5. חשפו את הקיבה ובצעו חתך לאורך התריסריון במרחק של כ -2 ס"מ מהפילורוס, באורך חתך של 0.2 ס"מ. הניחו את קפסולת הבלון לתוך התריסריון דרך החתך ודחפו אותה כלפי מעלה לאורך התריסריון, אולם אל תניחו אותה לתוך אנטרום הקיבה דרך הפילורוס (איור 1C). אבטח את החתך הניתוחי ותקן את הקטטר.
6. לבסוף, השתמש בגזה סטרילית (לחה במי מלח) כדי לכסות את החתך. חבר את הצד השני של הצינור למתמר לחץ.
7. בשלב זה, הליך רישום פי הטבעת אפשרי. הקלטת תנועה רקטלית אינה דורשת ניתוח. הבלון יוכנס ישירות דרך פי הטבעת 0.5-1 ס"מ.

3. רישום לחץ קיבה

1. לפני ההקלטה, מלאו את מתמר הלחץ במים מזוקקים כפולים.
2. פתח את המגבר העצבי, יחידת רכישת הנתונים ותוכנת ניתוח הנתונים. הגדר את פרמטרי מערכת ההקלטה של המכשיר בתדר דגימה של 1 קילו-הרץ. פתח את השסתום התלת-כיווני כדי לוודא שהלחץ בנורה מחובר ללחץ האוויר. לאחר מכן, סובב את כפתור האפס במגבר כדי לכוונן את קו הבסיס ל-0 מ"מ H₂O.
3. הזרקו כ-0.5 מ"ל מהמים המזוקקים הכפולים לתוך הבלון ושמרו על הלחץ ב-20-40 מ"מ לשעה₂O על ידי התאמה קלה של נפח המים בבלון.
4. חבר את רכזת המחט לשסתום התלת-כיווני ואת הצד השני למתמר הלחץ, הממיר את האות המכני לאות חשמלי.
5. לאחר ייצוב צורת הגל (קו הבסיס נשמר ביציבות במשך >30 דקות), התחל לרשום את לחץ התריסריון.
   הערה: התרשים הסכמטי מוצג באיור 1D, מערכת הכנסת הבלון שהושלמה מוצגת באיור 1E, ומערך ההקלטה מוצג באיור 1F.
   הערה: במהלך הניסוי עוקבים מקרוב אחר מדדי מצב פיזיולוגיים כגון נשימה, רפלקס קרנית וצבע עור. יש צורך גם בשמיכה מחוממת. יש להפסיק את הניסוי מיד אם נצפות חריגות כלשהן במצבן הפיזיולוגי של החולדות.

4. ניתוח נתונים

1. השתמש בתוכנת ניתוח הנתונים כדי לנתח את האות של תנועות מערכת העיכול. השג את התדר והמשרעת של גל ההתכווצות מהתוכנה.
2. השתמש בלחצן העכבר הימני כדי להוסיף את הסמנים בתוכנה כדי לקבל את משך הזמן בין שני הסמנים. באופן דומה, השתמש בלחצן העכבר הימני כדי להוסיף קווים אופקיים כדי לדעת את המשרעת.
3. נתח את תנועות מערכת העיכול על סמך השינויים במשך הזמן ובמשרעת. כפי שמוצג באיור 2A, קו אופקי חלק מצוין כקו בסיס. המשרעת ומשך הזמן מעל קו הבסיס נמדדו כדי לקבוע את השלבים השונים של MMC.

תוצאות

איור 2A מראה את המסלול של MMC שאותר בתריסריון של חולדות רגילות. בחולדות רגילות, תנועתיות הקיבה מאופיינת בהתכווצויות קבועות וקצביות, אותן ניתן לראות דרך צורת הגל שנרשמה על ידי קפסולת הבלון. המין של חיות הניסוי אינו משפיע על ה-MMC, ואין הבדלים מובהקים סטטיסטית בין המינים. באיור 2A, צורת הגל MMC מציגה בדרך כלל ארבעה שלבים:

שלב I: שלב זה הוא תקופה של חוסר פעילות מוטורית. התריסריון נשאר שקט יחסית, ומאפשר לקיבה לנוח ולהתכונ...

דיון

פרוטוקול זה מתאר שיטה לזיהוי תנועתיות מערכת העיכול in vivo על ידי הדמיה של תהליך MMC. שיטה זו חשובה לחקר הדינמיקה של מערכת העיכול. ראשית, בעת הכנת קפסולת הבלון, יש לוודא שהממשק מחובר היטב ולוודא שהתפר הרפואי הדוק ואינו דולף. לפני הניתוח ניתן לבדוק את קפסולת הבלון בכוס של 50 מ"ל מלאה במים נטולי יונים. המערכת כולה מונחת במים נטולי יונים, ואוויר מוזרק לתוך קפסולת הבלון. אם מופיעות בועות אוויר, איטום המפרק פגום.

שנית, יש לצום את חיות המחקר במשך 12-18 שעות...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
אספן נתוני אותות פיזיולוגיים של בעלי חיים	קיימברידג' עיצוב אלקטרוני	Micro1401-4	להקלטת תנועתיות במערכת העיכול (מערכת רכישת נתונים)
מגבר ביו	מערכת דיגיטמר-נוירולוג	NL900D	להקלטת תנועתיות במערכת העיכול (מגבר עצבי)
מתמר תנועתיות במערכת העיכול	בייג'ינג Xinhangxingye מדע ומסחר ושות', בע"מ	WS100	לניטור תנועתיות במערכת העיכול
כרית חימום	Kobayashi Pharmaceutical Co., Ltd., סין	03721	לשמירה על טמפרטורת הגוף של חולדות; 95 מ"מ וחריף; 70 מ"מ
מחט היפודרמית	שנחאי Kind Enterprise Development Group Co., Ltd.	GB15811-2001	לייצור בלוני מים
Isoflurane	Lunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.	H20020267	להרדמת חולדות
קונדום משטח חלק לטקס טבעי	אוקמוטו, יפן	20172186398	לייצור בלוני מים
קטטר פוליאתילן	בייג'ינג טאג'ין טכנולוגיה ושות', בע"מ	PE90	לייצור בלוני מים; קוטר חיצוני של 0.94 מ"מ וקוטר פנימי של 0.51 מ"מ
מערכת קליטת וניתוח אותות Powerlab	AD Instruments, אוסטרליה	PL3508	לניטור תנועתיות מערכת העיכול
תוכנה Spike	קיימברידג' עיצוב אלקטרוני	ספייק 2.0	להקלטת צורת גל תנועתיות במערכת העיכול (תוכנת ניתוח נתונים)
גזה סטרילית	Hebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.	20232140292	לפעולות כירורגיות
שסתום תלת כיווני	Jiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.	20203140477	לניטור תנועתיות מערכת העיכול