Методическая статья

Регистрация моторики желудочно-кишечного тракта с помощью баллонного введения

DOI:

10.3791/68404

⸱

20 июня 2025 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

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

В этом протоколе описан метод регистрации двигательной активности желудочно-кишечного тракта. Он использует презерватив и пластиковую трубку для создания системы, которая визуализирует моторику желудочно-кишечного тракта с помощью баллонного давления. Этот метод может быть использован при исследовании заболеваний, связанных с нарушениями моторики желудочно-кишечного тракта.

Аннотация

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

Моторика желудочно-кишечного тракта является одной из важнейших физиологических функций пищеварительной системы. Мигрирующий двигательный комплекс (ММК) – характерная форма движения, возникающая в желудочно-кишечном тракте во время голодания. ГМК присутствует у многих видов, в том числе и у человека. Хотя физиологическая роль ГМК до конца не изучена, ее аномалии связаны с различными заболеваниями. Измерение моторики желудочно-кишечного тракта имеет важное значение для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Таким образом, была сконструирована система с использованием резинового презерватива и полиэтиленовой (ПЭ) трубки, одна сторона которой была помещена в желудочно-кишечный тракт мышей, а другая сторона была подключена к датчику давления. Желудочно-кишечные движения визуализировались при сжатии баллона во время желудочно-кишечных движений. В данной исследовательской работе представлен подробный протокол проектирования и функционирования системы, а также представлены репрезентативные результаты, демонстрирующие ее эффективность. С помощью этого системного устройства моторная функция желудочно-кишечного тракта может быть записана in vivo. Это дает дополнительные подходы для будущих исследований желудочно-кишечных расстройств.

Введение

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

Мигрирующий двигательный комплекс (ММК) представляет собой особый паттерн циркуляционного движения желудочно-кишечного тракта у человека и других животных, который происходит в периоды голодания и межпищеварительного периода1. MMC участвует в транспортировке непереваренной пищи и помогает в транспортировке бактерий из тонкой кишки в толстую кишку2. Code и Marlett3 разделили MMC на четыре фазы. В фазе I гладкая мускулатура желудочно-кишечного тракта находится в состоянии покоя. Во II фазе повышалась перистальтическая активность желудочно-кишечного тракта. В фазе III сократительная активность высокая, что называется характерной фазой ГМК. Поскольку привратник остается открытым, позволяя непереваренной пище перемещаться в тонкую кишку, фаза III начинается внезапно и заканчивается всплеском сокращений с максимальной амплитудой и продолжительностью. IV фаза характеризуется быстрым уменьшением схваток, что является коротким переходом в следующий цикл. Учитывая важнейшую роль ГМК, она стала одной из актуальных тем исследований для ученых.

Правильно функционирующая ММК имеет важное значение для поддержания гомеостаза желудочно-кишечного тракта. Аномалии ММК связаны с различными желудочно-кишечными расстройствами, такими как гастропарез, псевдообструкция и избыточный бактериальный рост в тонком кишечнике1. Аномалии в разных фазах ВМК связаны с различными заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Продолжительная фаза I может привести к задержке опорожнения желудка. Это часто наблюдается у пациентов с сахарным диабетом или идиопатическим гастропарезом4. Аномальное сокращение фазы II может привести к более медленному опорожнению желудка, что может вызвать вздутие живота, раннее насыщение и т.д. Снижение активности фазы II может привести к задержке содержимого тонкого кишечника, увеличивая риск избыточного бактериального роста5. Сниженная или отсутствующая активность фазы III может привести к задержке кишечного содержимого, что приводит к хронической кишечной непроходимости 6,7. Аномалии IV фазы могут быть связаны с рефлюксом желудочного содержимого в пищевод и ухудшением симптомов рефлюкса8. Между тем, нервная анорексия также связана с аномалиями IV фазы9. В целом, понимание временных характеристик ММК и его связи с заболеванием имеет важное значение в диагностике и лечении желудочно-кишечных расстройств.

Поэтому мы вводим метод измерения ГМК, визуализируя его. Мы считаем, что этот метод предоставит дополнительную информацию о динамике желудочно-кишечного тракта.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Протокол исследования был одобрен Комитетом по уходу и использованию животных Института акупунктуры и прижигания (Одобрение No Y2023-03-14-02). В этом исследовании учитывалось Руководство Национальных институтов здравоохранения США по уходу за лабораторными животными и их использованию.

1. Генерация капсулы воздушного шара

  1. Сломайте иглу шприца, снимите металлическую сторону и вставьте ее в полиэтиленовую (ПЭ) трубку.
  2. После шага 1.1 вставьте полиэтиленовую трубку в презерватив и завяжите его медицинским швом на расстоянии 0,5 см от конца. Следите за тем, чтобы шов был плотным и не протекал при перевязке.
  3. Разрежьте оставшийся презерватив, чтобы баллон был гладким.
  4. Наполните капсулу чистой водой, чтобы выпустить воздух из баллона и катетера, и подключите катетер к датчику давления подвижности через медицинский трехходовой клапан.

2. Хирургия

  1. Используйте самцов/самок крыс SD в возрасте 6-8 недель. Перед операцией дайте крысам пищу, но не воду, в течение 12-18 часов, чтобы желудок был пустым.
  2. Обезболить крысу изофлураном (поддерживается 2% газом изофлураном), побрить брюшную область, простерилизовать крысу йодафором.
  3. Положите его на спину (рисунок 1А) и поддерживайте температуру тела с помощью одеяла с подогревом.
  4. Сделайте разрез по средней линии кожи живота на участке на 1 см ниже мечевидного отростка, примерно на 2 см в длину (рисунок 1В). Отделяйте слой за слоем от кожи к мышцам, чтобы убедиться, что другие внутренние органы не будут порезаны.
  5. Обнажите живот и сделайте разрез вдоль двенадцатиперстной кишки на расстоянии примерно 2 см от привратника, с длиной разреза 0,2 см. Поместите капсулу баллона в двенадцатиперстную кишку через разрез и протолкните ее вверх по двенадцатиперстной кишке, но не помещайте ее в желудочный антральный отдел через привратник (рисунок 1C). Закрепите хирургический разрез и зафиксируйте катетер.
  6. Наконец, используйте стерильную марлю (смоченную физиологическим раствором), чтобы закрыть разрез. Подсоедините другую сторону трубки к датчику давления.
  7. В это время возможна процедура записи в прямую кишку. Запись движений прямой кишки не требует хирургического вмешательства. Воздушный шар вводится непосредственно через анус на 0,5-1 см.

3. Регистрация желудочного давления

  1. Перед записью наполните преобразователь давления двойной дистиллированной водой.
  2. Откройте нейроусилитель, блок сбора данных и программное обеспечение для анализа данных. Задайте параметры системы записи прибора с частотой дискретизации 1 кГц. Откройте трехходовой клапан, чтобы убедиться, что давление в колбе связано с давлением воздуха. Затем поверните ручку нуля на усилителе, чтобы отрегулировать базовую линию на 0 mmHh2O.
  3. Введите примерно 0,5 мл дважды дистиллированной воды в баллон и поддерживайте давление на уровне 20-40 ммН2О, слегка регулируя объем воды в баллоне.
  4. Подсоедините ступицу иглы к трехходовому клапану, а другую сторону — к датчику давления, который преобразует механический сигнал в электрический.
  5. После того как форма волны стабилизируется (базовая линия стабильно сохраняется в течение >30 мин), начните регистрировать давление двенадцатиперстной кишки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Принципиальная схема представлена на рисунке 1D, готовая система вставки баллона показана на рисунке 1E, а установка записи показана на рисунке 1F.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Во время эксперимента тщательно контролируются такие физиологические показатели, как дыхание, роговичный рефлекс и цвет кожи. Также необходимо одеяло с подогревом. Эксперимент следует немедленно прекратить, если наблюдаются какие-либо отклонения в физиологическом состоянии крыс.

4. Анализ данных

  1. Используйте программное обеспечение для анализа данных для анализа сигналов о движении желудочно-кишечного тракта. Получите частоту и амплитуду волны сжатия из программного обеспечения.
  2. Используйте правую кнопку мыши для добавления курсоров в программное обеспечение, чтобы получить интервал между двумя курсорами. Точно так же используйте правую кнопку мыши для добавления горизонтальных линий, чтобы узнать амплитуду.
  3. Анализируйте движения желудочно-кишечного тракта на основе изменений продолжительности и амплитуды. Как показано на рисунке 2А, в качестве базовой линии обозначена плавная горизонтальная линия. Амплитуда и продолжительность выше исходного уровня были измерены для определения различных стадий MMC.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

На рисунке 2А показана траектория ГМК, прослеживаемая в двенадцатиперстной кишке нормальных крыс. У нормальных крыс моторика желудка характеризуется регулярными и ритмичными сокращениями, которые можно наблюдать по форме волны, регистрируемой капсулой баллона. Пол подопытных животных не влияет на ММК, и статистически значимых различий между полами нет. На рисунке 2A форма сигнала MMC обычно демонстрирует четыре фазы:

Фаза I

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

В этом протоколе описывается метод обнаружения моторики желудочно-кишечного тракта in vivo путем визуализации процесса MMC. Этот метод важен для изучения динамики желудочно-кишечного тракта. Во-первых, при изготовлении капсулы баллона убедитесь, что интерфейс хорошо соединен и убедитесь, что медицинский шов плотно прилегает и не протекает. Перед операцией капсулу баллона можно протестировать в стакане объемом 50 мл, наполненном деионизированной водой. Вся система помещается в де...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Это исследование было поддержано финансированием Национального фонда естественных наук Китая (8230143752), программы подготовки талантов Китайской академии медицинских наук (ZZ17-YQ-029) и проекта инновационных талантов Института акупунктуры и прижигания Китайской академии медицинских наук (ZZ-YC2023002).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Сборщик данных физиологических сигналов животныхCambridge Electronic DesignMicro1401-4Для регистрации моторики желудочно-кишечного тракта (система сбора данных)
Усилитель биосигналовDigitimer-нейрологическая системаNL900DДля регистрации моторики желудочно-кишечного тракта (нейроусилитель)
Преобразователь моторики желудочно-кишечного трактаBeijing Xinhangxingye Science and Trade Co., Ltd.WS100Для мониторинга моторики желудочно-кишечного тракта
ГрелкаKobayashi Pharmaceutical Co., Ltd., Китай03721Для поддержания температуры тела крыс; игла для
подкожных инъекцийShanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd.GB15811-2001Для производства водных баллонов
IsofluraneLunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.H20020267Для обезболивания крыс
Натуральный латексный презерватив с гладкойповерхностью Okamoto, Япония20172186398Для производства водяных баллонов
Полиэтиленовый катетерBeijing Tajiin Technology Co., Ltd.PE90Для производства водяных шаров; внешний диаметр 0,94 мм и внутренний диаметр 0,51 мм
Система сбора и анализа сигналов PowerlabAD Instruments, АвстралияPL3508Для мониторинга перистальтики желудочно-кишечного тракта
Программное обеспечение Spike Cambridge Electronic DesignSpike 2.0Для регистрации сигналов моторики желудочно-кишечного тракта (программное обеспечение для анализа данных)
Стерильная марляHebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.20232140292Для хирургических операций
Трехходовой клапанJiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.20203140477Для мониторинга моторики желудочно-кишечного тракта
95 мм и 70 мм

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Gastrointestinal MotilityMotility RecordingBalloon InsertionMigrating Motor ComplexGastrointestinal TractMotor FunctionPressure TransducerIn Vivo RecordingGastrointestinal DisordersDigestive System
Видео скоро будет доступно

Похожие статьи