Registro da motilidade gastrointestinal usando inserção de balão

Resumo

Este protocolo descreve um método para registrar a atividade motora gastrointestinal. Ele emprega um preservativo e um tubo de plástico para criar um sistema que visualiza a motilidade gastrointestinal através da pressão do balão. Este método pode ser usado no estudo de doenças relacionadas a distúrbios da motilidade gastrointestinal.

Resumo

A motilidade gastrointestinal é uma das funções fisiológicas mais importantes do sistema digestivo. O complexo motor migratório (MMC) é uma forma característica de movimento que ocorre no trato gastrointestinal durante o jejum. O MMC está presente em muitas espécies, incluindo humanos. Embora o papel fisiológico da MMC não seja completamente compreendido, suas anormalidades estão associadas a várias doenças. A mensuração da motilidade gastrointestinal é importante para o diagnóstico de doenças gastrointestinais. Assim, um sistema foi construído usando um preservativo de borracha e tubo de polietileno (PE), com um lado colocado no trato gastrointestinal dos camundongos e o outro lado conectado ao transdutor de pressão. Os movimentos gastrointestinais foram visualizados quando o balão foi espremido durante os movimentos gastrointestinais. Este trabalho de estudo fornece um protocolo detalhado do projeto e operação do sistema e mostra resultados representativos que demonstram sua eficácia. Ao usar este dispositivo de sistema, a função motora gastrointestinal pode ser registrada in vivo. Isso fornece abordagens adicionais para estudos futuros de distúrbios gastrointestinais.

Introdução

O complexo motor migratório (MMC) é um padrão especial de movimento circulatório do trato gastrointestinal em humanos e outros animais, que ocorre nos períodos de jejum e interdigestivo¹. A MMC está envolvida no transporte de alimentos não digeridos e ajuda no transporte bacteriano do intestino delgado para o intestino grosso². Code e Marlett³ dividiram o MMC em quatro fases. Na fase I, os músculos lisos do trato gastrointestinal estão quiescentes. Na fase II, a atividade peristáltica gastrointestinal aumentou. Na fase III, a atividade contrátil é alta, o que é referido como uma fase característica do MMC. Como o piloro permanece aberto, permitindo que os alimentos não digeridos se movam para o intestino delgado, a fase III tem um início súbito e termina com uma explosão de contrações com amplitudes e durações máximas. A fase IV é caracterizada por uma rápida diminuição das contrações, que é uma transição curta para o próximo ciclo. Dado o papel crucial do MMC, tornou-se um dos principais tópicos de pesquisa para os cientistas.

O MMC funcionando adequadamente é essencial para a manutenção da homeostase gastrointestinal. As anormalidades da MMC estão associadas a vários distúrbios gastrointestinais, como gastroparesia, pseudo-obstrução e supercrescimento bacteriano no intestino delgado¹. Anormalidades em diferentes fases da MMC estão associadas a várias doenças gastrointestinais. Uma fase I prolongada pode resultar em esvaziamento gástrico retardado. Isso é frequentemente observado em pacientes com diabetes ou gastroparesia idiopática⁴. A contração anormal da fase II pode levar a um esvaziamento gástrico mais lento, o que pode causar inchaço, saciedade precoce, etc. A redução da atividade da fase II pode levar à retenção do conteúdo do intestino delgado, aumentando o risco de supercrescimento bacteriano⁵. A atividade reduzida ou ausente da fase III pode levar à retenção do conteúdo intestinal, resultando em obstrução intestinal crônica ^6,7. As anormalidades da fase IV podem estar associadas ao refluxo do conteúdo gástrico para o esôfago e ao agravamento dos sintomas de^refluxo8. Enquanto isso, a anorexia nervosa também está associada a anormalidades de fase IV⁹. No geral, entender as características temporais da MMC e sua relação com a doença é valioso no diagnóstico e tratamento de distúrbios gastrointestinais.

Portanto, introduzimos um método para medir a MMC visualizando-a. Acreditamos que esta técnica fornecerá mais informações sobre a dinâmica gastrointestinal.

Protocolo

O protocolo do estudo foi aprovado pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais do Instituto de Acupuntura e Moxabustão (Aprovação nº Y2023-03-14-02). O Guia dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório foi seguido neste estudo.

1. Geração de cápsulas de balão

1. Quebre a agulha da seringa, remova o lado de metal e insira-o no tubo de polietileno (PE).
2. Após a etapa 1.1, insira o tubo de PE no preservativo e amarre-o com uma sutura médica a 0,5 cm da extremidade. Certifique-se de que a sutura esteja apertada e não vaze quando ligada.
3. Corte o preservativo restante para garantir que o balão fique liso.
4. Encha a cápsula com água pura para esvaziar o ar no balão e no cateter e conecte o cateter ao transdutor de pressão de motilidade por meio de uma válvula médica de três vias.

2. Cirurgia

1. Use ratos SD machos/fêmeas de 6 a 8 semanas de idade. Antes da cirurgia, prive os ratos de comida, mas não de água por 12-18 h para garantir que o estômago esteja vazio.
2. Anestesie o rato com isoflurano (mantido com gás isoflurano a 2%), raspe a área abdominal, esterilize o rato com iodaforo.
3. Coloque-o em decúbito dorsal (Figura 1A) e mantenha a temperatura corporal usando uma manta térmica.
4. Faça uma incisão ao longo da linha média da pele abdominal em um local 1 cm abaixo do apêndice xifóide, com aproximadamente 2 cm de comprimento (Figura 1B). Separe camada por camada da pele ao músculo para garantir que outros órgãos internos não sejam cortados.
5. Exponha o estômago e faça uma incisão ao longo do duodeno a aproximadamente 2 cm de distância do piloro, com um comprimento de incisão de 0,2 cm. Coloque a cápsula do balão no duodeno através da incisão e empurre-a para cima ao longo do duodeno, mas não a coloque no antro gástrico através do piloro (Figura 1C). Prenda a incisão cirúrgica e fixe o cateter.
6. Por fim, use gaze estéril (umedecida com soro fisiológico) para cobrir a incisão. Conecte o outro lado do tubo a um transdutor de pressão.
7. Neste momento, um procedimento de registro do reto é viável. O registro do movimento retal não requer cirurgia. O balão seria inserido diretamente através do ânus 0,5-1 cm.

3. Registro da pressão gástrica

1. Antes de gravar, encha o transdutor de pressão com água bidestilada
2. Abra o neuro amplificador, a unidade de aquisição de dados e o software de análise de dados. Defina os parâmetros do sistema de gravação do instrumento com um sampfrequência de 1 kHz. Abra a válvula de três vias para certificar-se de que a pressão no bulbo está conectada com a pressão do ar. Em seguida, gire o botão zero no amplificador para ajustar a linha de base para 0 mmH₂O.
3. Injete aproximadamente 0,5 mL de água bidestilada no balão e mantenha a pressão em 20-40 mmH₂O ajustando levemente o volume de água no balão.
4. Conecte o cubo da agulha à válvula de três vias e o outro lado ao transdutor de pressão, que converte o sinal mecânico em um sinal elétrico.
5. Depois que a forma da onda estiver estabilizada (a linha de base mantida estável por >30 min), comece a registrar a pressão do duodeno.
   NOTA: O diagrama esquemático é apresentado na Figura 1D, o sistema de inserção do balão completo é mostrado na Figura 1E e a configuração de gravação é mostrada na Figura 1F.
   NOTA: Durante o experimento, os indicadores do estado fisiológico, como respiração, reflexo da córnea e cor da pele, são monitorados de perto. Um cobertor aquecido também é necessário. O experimento deve ser interrompido imediatamente se forem observadas anormalidades na condição fisiológica dos ratos.

4. Análise dos dados

1. Use o software de análise de dados para analisar o sinal dos movimentos do trato gastrointestinal. Obtenha a frequência e a amplitude da onda de contração do software.
2. Use o botão direito do mouse para adicionar os cursores no software para obter a duração entre os dois cursores. Da mesma forma, use o botão direito do mouse para adicionar linhas horizontais para saber a amplitude.
3. Analise os movimentos do trato gastrointestinal com base nas mudanças de duração e amplitude. Conforme mostrado na Figura 2A, uma linha horizontal suave é anotada como linha de base. A amplitude e a duração acima da linha de base foram medidas para determinar os diferentes estágios da MMC.

Resultados

A Figura 2A mostra a trajetória da MMC traçada no duodeno de ratos normais. Em ratos normais, a motilidade gástrica é caracterizada por contrações regulares e rítmicas, que podem ser observadas através da forma de onda registrada pela cápsula do balão. O sexo dos animais experimentais não afeta a MMC, e não há diferenças estatisticamente significativas entre os sexos. Na Figura 2A, a forma de onda MMC normalmente exibe quatro fases:

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Discussão

Este protocolo descreve um método de detecção da motilidade gastrointestinal in vivo , visualizando o processo MMC. Este método é importante para estudar a dinâmica gastrointestinal. Primeiro, ao fazer a cápsula do balão, certifique-se de que a interface esteja bem conectada e certifique-se de que a sutura médica esteja apertada e sem vazamentos. Antes da cirurgia, a cápsula do balão pode ser testada em um béquer de 50 mL cheio de água deionizada. Todo o sistema é colocado em ág...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Coletor de dados de sinal fisiológico animal	Cambridge Electronic Design	Micro1401-4	Para registro de motilidade gastrointestinal (sistema de aquisição de dados)
Amplificador de biossinal	Sistema de neurólogo digital	NL900D	Para registro de motilidade gastrointestinal (neuro amplificador)
Transdutor de motilidade gastrointestinal	Beijing Xinhangxingye Science and Trade Co., Ltd.	WS100	da almofada de aquecimento da monitoração da motilidade gastrointestinal
	Kobayashi Co. farmacêutico, Ltd., China	03721	Para manter a temperatura corporal dos ratos; 95 milímetros &agudo; agulha hipodérmica de 70
milímetros	Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd.	GB15811-2001	Para a produção de balões de água
Isoflurano	Lunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.	H20020267	Para a anestesia de ratos
Preservativo de superfície lisa de látex natural	Okamoto, Japão	20172186398	Para a produção de balões de água
Cateter de polietileno	Beijing Tajiin Technology Co., Ltd.	PE90	Para a produção de balões de água; diâmetro externo de 0,94 mm e diâmetro interno de 0,51 mm
Sistema de aquisição e análise de sinais Powerlab	AD Instruments, Austrália	PL3508	Para monitoramento de motilidade gastrointestinal
Software Spike	Cambridge Electronic Design	Spike 2.0	Para gravação de forma de onda de motilidade gastrointestinal (software de análise de dados)
Gaze estéril	Hebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.	20232140292	Para operações cirúrgicas
Válvula de três vias	Jiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.	20203140477	Para monitoramento da motilidade gastrointestinal