Artykuł metodologiczny

Rejestracja motoryki przewodu pokarmowego za pomocą wprowadzania balonu

DOI:

10.3791/68404

⸱

20 czerwca 2025

 , 
1Institute of Acupuncture and Moxibustion, China Academy of Chinese Medical Sciences

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół przedstawia metodę rejestrowania aktywności motorycznej przewodu pokarmowego. Wykorzystuje prezerwatywę i plastikową rurkę, aby stworzyć system, który wizualizuje motorykę przewodu pokarmowego poprzez ciśnienie balonu. Metoda ta może być stosowana w badaniu chorób związanych z zaburzeniami motoryki przewodu pokarmowego.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Motoryka przewodu pokarmowego jest jedną z najważniejszych funkcji fizjologicznych układu trawiennego. Migrujący kompleks ruchowy (MMC) jest charakterystyczną formą ruchu, która występuje w przewodzie pokarmowym podczas postu. MMC jest obecny u wielu gatunków, w tym u ludzi. Chociaż fizjologiczna rola MMC nie jest do końca poznana, jego nieprawidłowości są związane z różnymi chorobami. Pomiar motoryki przewodu pokarmowego jest ważny w diagnostyce chorób przewodu pokarmowego. W ten sposób skonstruowano system składający się z gumowej prezerwatywy i rurki z polietylenu (PE), z jedną stroną umieszczoną w przewodzie pokarmowym myszy, a drugą stroną podłączoną do przetwornika ciśnienia. Ruchy żołądkowo-jelitowe były uwidocznione, gdy balon był ściskany podczas ruchów żołądkowo-jelitowych. Niniejsza praca badawcza zawiera szczegółowy protokół projektowania i działania systemu oraz przedstawia reprezentatywne wyniki wykazujące jego skuteczność. Za pomocą tego urządzenia systemowego można rejestrować funkcje motoryczne przewodu pokarmowego in vivo. Zapewnia to dodatkowe podejścia do przyszłych badań nad zaburzeniami żołądkowo-jelitowymi.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Migrujący kompleks motoryczny (MMC) to specjalny wzorzec ruchu krążenia przewodu pokarmowego u ludzi i innych zwierząt, który występuje w okresie postu i między trawienami1. MMC bierze udział w transporcie niestrawionych pokarmów i pomaga w transporcie bakterii z jelita cienkiego do jelita grubego2. Code i Marlett3 podzieliły MMC na cztery fazy. W fazie I mięśnie gładkie przewodu pokarmowego są w stanie spoczynku. W fazie II zwiększyła się aktywność perystaltyczna przewodu pokarmowego. W fazie III aktywność skurczowa jest wysoka, co określa się mianem charakterystycznej fazy MMC. Ponieważ odźwiernik pozostaje otwarty, umożliwiając niestrawiony pokarm przemieszczenie się do jelita cienkiego, faza III ma nagły początek i kończy się wybuchem skurczów o maksymalnych amplitudach i czasie trwania. Faza IV charakteryzuje się szybkim spadkiem skurczów, czyli krótkim przejściem do następnego cyklu. Biorąc pod uwagę kluczową rolę MMC, stała się ona jednym z gorących tematów badawczych dla naukowców.

Prawidłowo funkcjonujący MMC jest niezbędny do utrzymania homeostazy przewodu pokarmowego. Nieprawidłowości MMC są związane z różnymi zaburzeniami żołądkowo-jelitowymi, takimi jak gastropareza, pseudoniedrożność i przerost bakterii w jelicie cienkim1. Nieprawidłowości w różnych fazach MMC są związane z różnymi chorobami przewodu pokarmowego. Przedłużona faza I może spowodować opóźnione opróżnianie żołądka. Jest to często obserwowane u pacjentów z cukrzycą lub idiopatyczną gastroparezą4. Nieprawidłowy skurcz fazy II może prowadzić do wolniejszego opróżniania żołądka, co może powodować wzdęcia, wczesne uczucie sytości itp. Zmniejszona aktywność fazy II może prowadzić do zatrzymania treści jelita cienkiego, zwiększając ryzyko przerostu bakterii5. Zmniejszona aktywność fazy III lub jej brak może prowadzić do zatrzymania treści jelitowej, co skutkuje przewlekłą niedrożnością jelit6,7. Nieprawidłowości fazy IV mogą być związane z refluksem treści żołądkowej do przełyku i nasileniem objawów refluksu8. Tymczasem jadłowstręt psychiczny jest również związany z nieprawidłowościami IV fazy9. Ogólnie rzecz biorąc, zrozumienie czasowej charakterystyki MMC i jego związku z chorobą jest cenne w diagnostyce i leczeniu zaburzeń żołądkowo-jelitowych.

Dlatego wprowadzamy metodę pomiaru MMC poprzez jej wizualizację. Wierzymy, że ta technika dostarczy dalszych informacji na temat dynamiki przewodu pokarmowego.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół badania został zatwierdzony przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Instytutu Akupunktury i Moksowania (nr zatwierdzenia Y2023-03-14-02). W badaniu tym zastosowano się w Przewodniku Narodowych Instytutów Zdrowia Stanów Zjednoczonych dotyczącym opieki i wykorzystywania zwierząt laboratoryjnych.

1. Generowanie kapsuły balonowej

  1. Złamać igłę strzykawki, zdjąć metalową stronę i włożyć ją do rurki z polietylenu (PE).
  2. Po kroku 1.1 włóż rurkę PE do prezerwatywy i zawiąż ją szwem medycznym w odległości 0,5 cm od końca. Upewnij się, że szew jest szczelny i nie przecieka po podwiązaniu.
  3. Odetnij pozostałą prezerwatywę, aby upewnić się, że balon jest gładki.
  4. Napełnij kapsułkę czystą wodą, aby opróżnić powietrze z balonu i cewnika, a następnie podłącz cewnik do przetwornika ciśnienia ruchliwości za pomocą medycznego zaworu trójdrogowego.

2. Chirurgia

  1. Użyj 6-8-tygodniowych samców/samic szczurów SD. Przed zabiegiem należy pozbawić szczury jedzenia, ale nie wody przez 12-18 godzin, aby upewnić się, że żołądek jest pusty.
  2. Znieczulić szczura izofluranem (utrzymywanym z 2% gazem izofluranowym), ogolić okolice brzucha, wysterylizować szczura jodaforem.
  3. Ułóż go na wznak (Rysunek 1A) i utrzymuj temperaturę ciała za pomocą koca grzewczego.
  4. Wykonaj nacięcie wzdłuż linii środkowej skóry brzucha w miejscu 1 cm poniżej wyrostka mieczykowatego, o długości około 2 cm (Ryc. 1B). Oddziel warstwę po warstwie od skóry do mięśnia, aby upewnić się, że inne narządy wewnętrzne nie zostaną przecięte.
  5. Odsłoń żołądek i wykonaj nacięcie wzdłuż dwunastnicy w odległości około 2 cm od odźwiernika, o długości nacięcia 0,2 cm. Umieść kapsułkę balonową w dwunastnicy przez nacięcie i popchnij ją w górę wzdłuż dwunastnicy, ale nie umieszczaj jej w antrum żołądka przez odźwiernik (Ryc. 1C). Zabezpiecz nacięcie chirurgiczne i zamocuj cewnik.
  6. Na koniec użyj sterylnej gazy (zwilżonej solą fizjologiczną), aby przykryć nacięcie. Podłącz drugą stronę rurki do przetwornika ciśnienia.
  7. W tej chwili możliwa jest procedura nagrywania odbytnicy. Rejestracja ruchu odbytnicy nie wymaga operacji. Balon byłby wprowadzany bezpośrednio przez odbyt 0,5-1 cm.

3. Zapis ciśnienia w żołądku

  1. Przed nagrywaniem napełnij przetwornik ciśnienia wodą podwójnie destylowaną.
  2. Otwórz wzmacniacz neuro, jednostkę akwizycji danych i oprogramowanie do analizy danych. Ustaw parametry systemu nagrywania instrumentu z częstotliwością próbkowania 1 kHz. Otwórz zawór trójdrogowy, aby upewnić się, że ciśnienie w bańce jest połączone z ciśnieniem powietrza. Następnie przekręć pokrętło zerowania na amplifier, aby ustawić linię bazową na 0 mmH2O.
  3. Wstrzyknąć około 0,5 ml podwójnie destylowanej wody do balonu i utrzymać ciśnienie na poziomie 20-40 mmH2O, nieznacznie regulując objętość wody w balonie.
  4. Podłącz piastę igły do zaworu trójdrogowego, a drugą stronę do przetwornika ciśnienia, który przekształca sygnał mechaniczny na sygnał elektryczny.
  5. Po ustabilizowaniu się kształtu fali (linia bazowa utrzymywana stabilnie przez >30 min) zacznij rejestrować ciśnienie dwunastnicy.
    UWAGA: Schemat ideowy jest przedstawiony w Rysunek 1D, ukończony system wstawiania balonów jest pokazany w < silna klasa = "xfig" > Rysunek 1E, a konfiguracja nagrywania jest pokazana w Rysunek 1F.
    UWAGA: Podczas eksperymentu wskaźniki stanu fizjologicznego, takie jak oddychanie, odruch rogówkowy i kolor skóry, są ściśle monitorowane. Potrzebny jest również podgrzewany koc. Eksperyment należy natychmiast przerwać, jeśli zaobserwuje się jakiekolwiek nieprawidłowości w stanie fizjologicznym szczurów.

4. Analiza danych

  1. Użyj oprogramowania do analizy danych, aby przeanalizować sygnał ruchów przewodu pokarmowego. Uzyskaj częstotliwość i amplitudę fali skurczu z oprogramowania.
  2. Użyj prawego przycisku myszy, aby dodać kursory w oprogramowaniu, aby uzyskać czas trwania między dwoma kursorami. Podobnie użyj prawego przycisku myszy, aby dodać poziome linie, aby poznać amplitudę.
  3. Analizuj ruchy przewodu pokarmowego na podstawie zmian czasu trwania i amplitudy. Jak pokazano na rysunku Rysunek 2A, gładka pozioma linia jest zaznaczona jako linia bazowa. Amplitudę i czas trwania powyżej linii podstawowej mierzono w celu określenia różnych etapów MMC.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 2A pokazuje trajektorię MMC prześledzoną w dwunastnicy u normalnych szczurów. U normalnych szczurów motoryka żołądka charakteryzuje się regularnymi i rytmicznymi skurczami, które można zaobserwować poprzez kształt fali zarejestrowany przez kapsułkę balonową. Płeć zwierząt doświadczalnych nie ma wpływu na MMC i nie ma statystycznie istotnych różnic między płciami. W Rysunek 2A, przebieg MMC zazwyczaj wykazuje cztery fazy:

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół ten przedstawia metodę wykrywania motoryki przewodu pokarmowego in vivo poprzez wizualizację procesu MMC. Ta metoda jest ważna dla badania dynamiki przewodu pokarmowego. Po pierwsze, wykonując kapsułę balonową, upewnij się, że interfejs jest dobrze połączony i upewnij się, że szew medyczny jest szczelny i nie przecieka. Przed zabiegiem kapsułkę balonową można przetestować w zlewce o pojemności 50 ml wypełnionej wodą dejonizowaną. Cały system umieszcza się w wodzie dejonizowanej, a do kapsuły balonowej w...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

To badanie było wspierane przez fundusze z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (8230143752), programu szkolenia talentów Chińskiej Akademii Chińskich Nauk Medycznych (ZZ17-YQ-029) oraz projektu Innowacyjnego Talentu Instytutu Akupunktury i Moxibustion Chińskiej Akademii Nauk Medycznych (ZZ-YC2023002).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Kolektor danych sygnałów fizjologicznych zwierzątCambridge Electronic DesignMicro1401-4Do rejestracji motoryki przewodu pokarmowego (system akwizycji danych)
Wzmacniacz biosygnałuSystem Digitimer-neurologNL900DDo rejestracji motoryki przewodu pokarmowego (wzmacniacz neurologiczny)
Przetwornik motoryki przewodu pokarmowegoBeijing Xinhangxingye Science and Trade Co., Ltd.WS100Do monitorowania motoryki przewodu pokarmowego
Poduszka grzewczaKobayashi Pharmaceutical Co., Ltd., Chiny03721Do utrzymywania temperatury ciała szczurów; Igła podskórna 95 mm i 70 mm
Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd.GB15811-2001Do produkcji balonów wodnych
IsofluraneLunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.H20020267Do znieczulenia szczurów
Prezerwatywa z naturalnego lateksu o gładkiej powierzchniOkamoto, Japonia20172186398Do produkcji balonów wodnych
Cewnik polietylenowyBeijing Tajiin Technology Co., Ltd.PE90Do produkcji balonów wodnych; średnica zewnętrzna 0,94 mm i średnica wewnętrzna 0,51 mm
System akwizycji i analizy sygnału PowerlabAD Instruments, AustraliaPL3508Do monitorowania motoryki przewodu pokarmowego
Oprogramowanie Spike Cambridge Electronic DesignSpike 2.0Do rejestracji przebiegu motoryki przewodu pokarmowego (oprogramowanie do analizy danych)
Sterylna gazaHebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.20232140292Do operacji chirurgicznych
Zastawka trójdrogowaJiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.20203140477Do monitorowania perystaltyki przewodu pokarmowego

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Gastrointestinal MotilityMotility RecordingBalloon InsertionMigrating Motor ComplexGastrointestinal TractMotor FunctionPressure TransducerIn Vivo RecordingGastrointestinal DisordersDigestive System
Film wkrótce dostępny

Powiązane artykuły