Dieses Video Publikation wurde ermöglicht durch Mittel aus dem National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Krankheiten (NIDDK) für das Programm Project Grant &quot;Pathobiologie der Enteric System&quot; DK 68055. Christopher T. Creedon wurde von der Rochester Public Schools Mentorship Program unterstützt. Wir danken Herrn Gary Stoltz für die technische Unterstützung, Frau Kristy Zodrow für Sekretariatsaufgaben und Dr. Douglas Baer aus Los Gatos Research, Inc (Mountain View, CA).

Ein. Schulung und Gewöhnung der Mäuse <ol><li> Vor der Analyse, legte alle Mäuse in den Testkammern für 2-4 h mit konstanten Luftstrom, um sie auf die Prüfbedingungen zu gewöhnen. Dies reduziert deutlich Stress, die andernfalls möglicherweise abweichende Erfassung verzögerte Magenentleerung. Behandeln Sie die Maus auf die gleiche Weise, als ob die Magenentleerung Experiment ausgeführt wurde. Bereiten Eigelb (siehe weiter unten) ohne Zugabe von Octansäure und füttern 0,2 g jeder Maus. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die Mäuse ausreichend geschult sind (in der Regel 2-3 Mal). Die Mäuse sind typischerweise leicht so lange Gewöhnung als die Umgebungsbedingungen gehalten werden dieselben. </li></ol> Hinweis: Nicht gewöhnt Mäusen weiter zu bewegen für ca. 1 Stunde nach der Übertragung in die Kammer, und entleeren und urinieren häufig, während habituierten Mäusen schnell in ihre neue Umgebung und Ruhe leise zu begleichen. Nichtte: Während des Experiments: Monitor auf Anzeichen des Verlustes der Gewöhnung wie überschüssige Wasserlassen, Stuhlgang, mangelndes Interesse an dem Essen das Ei. Ist dies der Fall zu betrachten erneut habituating in einer leeren Kammer 1-2 mal vor dem Erhalten Magenentleerung Daten. Konsistenz ist sehr wichtig, während Sie dieses Experiment. Dinge zu tun, genau die gleiche Weise jedes Mal ist der einzige Weg, um zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Dies beinhaltet geben Behandlung (zB Insulin) jeden Tag zur gleichen Zeit, nicht die Trennung der Mäuse aus ihrem Käfig-Kollegen, wenn es unbedingt erforderlich, das Fasten, die Mäuse und Starten der Magenentleerung Test zur gleichen Zeit, und die Handhabung der Maus auf die gleiche Weise. 2. Vorbereitung der Isotope enthaltenden Testmahlzeit <ol><li> Beginnen Sie mit einem Gewicht von 5 g Eigelb in einem 50 ml Falcon-Röhrchen. Wiederholen Sie diese Schritte jedes experimentelle Tag eine frische Testmahlzeit vorzubereiten. </li><li> Fügen Sie 10 ul Octansäure mit einer konzentration von 2 ul / g zu der 50 ml-Falcon-Röhrchen mit dem Ei und mischen kräftig für 1 min mit einem Spatel in Falcon-Röhrchen. </li><li> Das Ei wird dann in ein Becherglas überführt und erhitzt über einem Bunsenbrenner bis es koaguliert und seine Konsistenz eignet, um kleine Kugeln machen. Dies dauert in der Regel etwa 30 Sekunden. </li></ol> Hinweis: Die Kugeln aus Eigelb sollte 0,2 g pro Maus wiegen. Dies ist wichtig, um die kumulative Dosis konstant in allen Mäusen. 3. Beginn des Experiments <ol><li> Einmal ausgebildet und bereit für die Magenentleerung, schnell die Mäuse über Nacht (12 h) auf einer Metalloberfläche &quot;Mesh-unten&quot; Fasten Zahnstange coprophagia verhindern. Stellen Sie sicher, sie haben freien Zugang zu Trinkwasser. Da diabetischen Mäusen im aktuellen Experiment verwendet werden, sollten sie nicht länger als 16 Stunden gefastet werden. </li><li> Beginnen Sie mit dem Einrichten der Magenentleerung Kammern. Verwenden Sie saubere Kammern und Abdeckungen, die schon an der Luft getrocknet wurden. Auch irgendeinemRohre die Kammern verbindenden dem Analysator oder dem CO 2-Luftzufuhr sollte feuchtigkeitsfreien; Wasser kann mit dem Signal von dem Analysator zu lesen interferieren </li><li> Verbinden der Kammern mit den Einlaßrohren, die einen konstanten Luftstrom bereitzustellen. Anschließend verbinden Sie die Auslassrohre von den Kammern zu der Maschine. Schließen Sie die Rohre und schalten Sie den Luftstrom. </li></ol> Hinweis: Tragen Sie eine sehr kleine Menge Vaseline am Ende der Deckeln so schließen sie einfach und sicher verschlossen. Diese Abdichtung ist erforderlich, um die Kohlensäure von den Mäusen hergestellt sammeln. 4. Experimentelle Verfahren <ol><li> Starten Sie durch Wiegen jeder Maus. Das Körpergewicht ist ein Maß für ihre fortwährende gute Gesundheit. Dann legen Sie jede Maus in der entsprechenden Kammer. Es ist natürlich wichtig, haben die strömende Luft in die Kammern zu diesem Zeitpunkt. </li><li> Um die Messung zu starten, damit die Mäuse zu den Kammern, bevor anzupassen akklimatisierenING die Luft Ebenen. </li><li> Sobald die Mäuse ruhig erscheinen, kann das einige Minuten dauern, stellen Sie die Luftmenge für jede Maus Kammer. Dies kann für jede Maus. Typischerweise wird der Luftstrom am Beginn des Experiments angepasst werden, um sicherzustellen, dass ausgeatmete CO 2 erreicht Nachweisgrenze, was Geräten verwendet wird, und dafür zu sorgen, dass das Niveau niedrig genug, um gesunde Luftzirkulation zu gewährleisten bleibt. Wir verwenden anfänglichen CO 2-Gehalt zwischen 1.000 und 1.500 Teile pro Million. </li><li> Wenn Schwierigkeiten mit Anpassungen, Leckagen zu überprüfen. Dann wiederholen Sie den Vorgang für jede der Kammern und achten Sie auf eine weitere Runde von Messungen zu sehen, ob Anpassungen vorgenommen, um die Luftströmung die CO 2-Ebene korrigiert wurden. Es ist wichtig, eine stabile Basislinie gerade vor dem Einspeisen der Mäuse zu erhalten. Wir verwenden eine Maschine mit einer Selbstkalibrierung Funktion. Ist dies nicht der Fall sollte die Kalibrierung überprüft. </li><li> Wenn dies erreicht ist, die Verwaltung der Ei Mahlzeitdie erste Maus und Aufzeichnung der Zeit jede Maus bekommt das Essen. </li><li> Wir führen das Verfahren für 4 h bis genügend Werte für die Montage des 13 CO 2-Anreicherung Kurve für jede Maus zu erhalten. Überprüfen Sie auf der Mäuse jede 30-60 min, um sicherzustellen, dass die CO 2-Gehalt noch für die Mäuse sicher. </li><li> Bereiten Sie neue Kisten mit Lebensmitteln vor dem Ende des Tests, so dass die Mäuse können anfangen zu essen unmittelbar nach der Test beendet ist. </li></ol>

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	<li>Yeung, C. K., McCurrie, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+to+investigate+the+inhibitory+effects+of+drugs+on+gastric+emptying+in+the+mouse+in+vivo.">A simple method to investigate the inhibitory effects of drugs on gastric emptying in the mouse in vivo.</a> J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 45, 235-240 (2001).</li><li>Osinski, M. A., Seifert, T. R., Cox, B. F., Gintant, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+method+of+evaluation+of+drug-evoked+changes+in+gastric+emptying+in+mice.">An improved method of evaluation of drug-evoked changes in gastric emptying in mice.</a> J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 47, 115-120 (2002).</li><li>Ghoos, Y. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+gastric+emptying+rate+of+solids+by+means+of+a+carbon-labeled+octanoic+acid+breath+test.">Measurement of gastric emptying rate of solids by means of a carbon-labeled octanoic acid breath test.</a> Gastroenterology. 104, 1640-1647 (1993).</li><li>Symonds, E., Butler, R., Omari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+breath+tests+can+detect+alterations+in+gastric+emptying+in+the+mouse.">Noninvasive breath tests can detect alterations in gastric emptying in the mouse.</a> Eur. J. Clin. Invest. 32, 341-344 (2002).</li><li>Symonds, E. L., Butler, R. N., Omari, T. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+gastric+emptying+in+the+mouse+using+the+[13C]-octanoic+acid+breath+test.">Assessment of gastric emptying in the mouse using the [13C]-octanoic acid breath test.</a> Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 27, 671-675 (2000).</li><li>Verhulst, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+ghrelin+in+the+relationship+between+hyperphagia+and+accelerated+gastric+emptying+in+diabetic+mice.">Role of ghrelin in the relationship between hyperphagia and accelerated gastric emptying in diabetic mice.</a> Gastroenterology. 135, 1267-1276 (2008).</li><li>Schoonjans, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+13C-octanoic+acid+breath+test:+validation+of+a+new+noninvasive+method+of+measuring+gastric+emptying+in+rats.">The 13C-octanoic acid breath test: validation of a new noninvasive method of measuring gastric emptying in rats.</a> Neurogastroenterol. Motil. 14, 287-293 (2002).</li><li>Choi, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+gastric+emptying+in+nonobese+diabetic+mice.">Determination of gastric emptying in nonobese diabetic mice.</a> Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 293, 1039-1045 (2007).</li><li>Atkinson, M. A., Leiter, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+NOD+mouse+model+of+type+1+diabetes:+as+good+as+it+gets?.">The NOD mouse model of type 1 diabetes: as good as it gets?.</a> Nat. Med. 5, 601-604 (1999).</li><li>Camilleri, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+practice.+Diabetic+gastroparesis.">Clinical practice. Diabetic gastroparesis.</a> N. Engl. J. Med. 356, 820-829 (2007).</li><li>Choi, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heme+oxygenase-1+protects+interstitial+cells+of+Cajal+from+oxidative+stress+and+reverses+diabetic+gastroparesis.">Heme oxygenase-1 protects interstitial cells of Cajal from oxidative stress and reverses diabetic gastroparesis.</a> Gastroenterology. 135, 2055-2064 (2008).</li><li>Kashyap, P. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+monoxide+reverses+diabetic+gastroparesis+in+NOD+mice.">Carbon monoxide reverses diabetic gastroparesis in NOD mice.</a> Am. J. Physiol. GI. G298, G1013-G1019 (2010).</li></ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Die hierin beschriebene Technik ermöglicht wiederholten und nicht-invasiven in-vivo-Messung von festen Magenentleerung bei Mäusen. Dieses System hat den Vorteil, dass die Tiere nicht in der Messkammer zurückgehalten, so dass sie sich zu bewegen und sich frei drehen können. Da dies eine ungewohnte Umgebung, die Mäuse müssen noch geschult werden und gewöhnt den Testkammern zu Auswirkungen von Stress auf die Magenentleerung zu verhindern. Im Allgemeinen nehmen wir die Magenentleerung Daten zuverlässig sind...

Dieses Manuskript beschreibt die technischen und methodischen Überlegungen in nicht-invasive Messung der Magenentleerung bei Mäusen beteiligt. Indem Sie das Protokoll hier beschrieben, Ermittler können zuverlässig und reproduzierbar zu folgen Veränderungen in Magenentleerung aufgrund der Entwicklung der Krankheit, untersuchen den Einfluss von pharmakologischen Wirkstoffen auf die Magenentleerung und folgen Sie die Reaktion der Magenentleerung auf die Behandlung der zugrunde liegenden Krankheiten oder Mängel 6,8, 11,12. In früheren Veröffentlichungen, die Anwendung von 13 C Octansäure Atemtest wurde gezeigt, dass eine sinnvolle Methode zur Messung der Magenentleerung bei Menschen und Tieren 3,8 sein. Dieses Papier beschreibt im Detail die erforderlichen Verfahren, um verlässliche Daten über die 6 bis 8 erhalten Monate, die für eine Langzeitstudie der Magenentleerung bei Mäusen mit Diabetes. Die Vorteile der nach diesem Protokoll, wenn zuvor publizierten Methoden verglichen werden, dass der Prüfer die Daten obtaine gewährleistet werden kannd werden zuverlässig und reproduzierbar. Zusätzlich beschrieben die automatisierte System zum Sammeln und Analysieren der Gasproben hier erhöht sich die Anzahl der Tiere, die gleichzeitig in einer Studie folgen. Insgesamt ist das Ziel dieser Arbeit, die wichtigsten Faktoren, die Gewöhnung der Mäuse auf dem Prüfstand, und dass die Variabilität in erhaltenen Ergebnisse zu erhalten identifizieren. Für die in vivo Messung der Magenentleerung, werden die Mäuse über Nacht gefastet und legte in den transparenten Kunststoff-Testkammern mit konstanter Luftstrom. Nachdem die Mäuse an den Rohren zu bekommen gewöhnt, atmete Baseline 13 CO 2 bestimmt werden können und der Luftstrom entsprechend angepasst. Als nächstes wir ein verabreichen Testmahlzeit bestehend aus Eigelb mit 13 C-markiertem Octansäure vermischt. Da die Mäuse gefastet und ausgebildet sind, sie in der Regel essen die Testmahlzeit innerhalb von 2 min. Die verabreichte Octansäure ist nicht im Magen absorbiert wird aber bis in den Zwölffingerdarm entnommen werden eind wird in der Leber in 13 CO 2, das freigesetzt wird und ausgeatmete verstoffwechselt zu werden, was zu einer Anreicherung von 13 CO 2 in der Umgebungsluft. Luftproben werden in bestimmten Zeitabständen gesammelt und durch den Kohlenstoff Isotopenanalysator analysiert. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in diesem Prozess ist die Magenentleerung und die pulmonale Ausscheidung von 13 CO 2 direkt entspricht Magenentleerung des markierten Mahlzeit. <img src="/files/ftp_upload/50301/50301fig1.jpg" alt="Abbildung 1" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50301/50301fig1highres.jpg"/> Abbildung 1. Schematische Darstellung der Magenentleerung Apparat. Nach nächtlichem Fasten, werden die Mäuse in transparenten Kammern so dass sie sich zu bewegen und drehen frei platziert. Ein Einlassrohr ermöglicht frisch und konstante Luft Zustrom und einen Auslass führt zur Isotopenanalysator die 13 C-to-12 messenC-Verhältnis im ausgeatmeten Atem. Die Kammer weist auch eine zentrale Schnittstelle für Lieferung von Lebensmitteln mit [13 C]-octansäure.

<table border="1"><tbody><tr><td> NAMEN </td><td> UNTERNEHMEN </td><td> CAT NUMBER </td><td> KOMMENTARE </td></tr><tr><td> Eine Quelle ständiger Luftzufuhr, Durchfluss sowie Komposition </td><td> zentrale Luftversorgung in der Forschungsanlage </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 130 ml Probenahmekammer, der Lufteinlass und Luftauslass und Nahrungsmittel Verabreichung Öffnung Kunststoffrohre für Zuluft </td><td> In-Haus gebaut </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Octansäure </td><td> Cambridge Isotope Laboratories (Andover, MA) </td><td> CLM-293-1 </td><td></td></tr><tr><td> Um das Ei Mahlzeit zubereiten: <ul><li> kleines Becherglas </li><li> 50 ml Plastikröhrchen </li><li> Bunsenbrenner </li><li> Ei </li><li> Spachtel </li></ul></td><td> Jeder Lieferant </td><td></td><td> Versuchen Sie,konsistent mit dem Ei Lieferanten da der Nährstoffgehalt und Schmackhaftigkeit der Eier und die Magenentleerung Einnahme der Mahlzeit beeinflussen können </td></tr><tr><td> Kohlendioxid Isotopenanalysator </td><td> Los Gatos Research Inc. (Mountain View, CA) </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

assessment of gastric emptying in non-obese diabetic mice using a [13c]-octanoic acid breath test

Magenentleerung Studien an Mäusen haben durch die Unfähigkeit, Magenentleerung Veränderungen im gleichen Tier, da die am häufigsten verwendeten Techniken erfordern das Töten der Tiere und postmortale Erholung der Mahlzeit 1,2 folgen beschränkt. Dieser Ansatz verhindert Längsschnittstudien Änderungen in Magenentleerung mit dem Alter und das Fortschreiten der Erkrankung zu bestimmen. Die allgemein verwendete [13 C]-octansäure Atemtest für Mensch 3 wurde für die Verwendung bei Mäusen und Ratten 4-6 7 modifiziert und wir zuvor gezeigt, dass dieser Test zuverlässig und den Veränderungen der Magenentleerung ist als Reaktion auf Arzneimittel und während diabetischer Krankheitsprogression 8. In diesem Video-Präsentation das Prinzip und die praktische Umsetzung dieser modifizierten Test erläutert. Wie in der vorherigen Studie werden NOD LTJ Mäuse verwendet, ein Modell des Typ 1 Diabetes 9. Ein Teil dieser Mäuse entwickeln die Symptome der Gastroparese, eine Komplikation der diabetes durch eine verzögerte Magenentleerung ohne mechanische Obstruktion des Magen-10 gekennzeichnet. Dieses Papier zeigt, wie die Mäuse zum Testen zu trainieren, wie man den Test Mahlzeit zuzubereiten und erhalten 4 hr Magenentleerung Daten und wie die gewonnenen Daten zu analysieren. Der Kohlenstoff Isotopenanalysator in der vorliegenden Studie verwendet ist geeignet für die automatische Abtastung der Luftproben aus bis zu 12 Mäuse gleichzeitig. Diese Technik ermöglicht die Längs-Follow-up der Magenentleerung von größeren Gruppen von Mäusen mit Diabetes oder anderen langjährigen Krankheiten.

Eine repräsentative Daten aus drei verschiedenen Mäusen zu setzen ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Graph stellt die schwarze Datenpunkte von einer Maus mit normaler Magenentleerung. Es zeigt die Fraktion von 13 C, die in der ausgeatmeten Luft als Prozentsatz der verabreichten Dosis pro Stunde als Funktion der Zeit, ausgedrückt zurückgewonnen wird. Die blaue Kurve ist von einer Maus mit einer beschleunigten Magenentleerung mit einem T Halbwert von 40 min und der rote Kurve ist von einer...

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Assessment of Gastric Emptying in Non-obese Diabetic Mice Using a [13C]-octanoic Acid Breath Test

Bestimmung der Magenentleerung mit einem nicht-invasiven [<sup&gt; 13</sup&gt; C]-Octansäure Atemtest zur Verfolgung Gastroparese bei weiblichen NOD LTJ Mäusen.

Beurteilung der Magenentleerung in Non-adipösen diabetischen Mäusen mit a [<sup&gt; 13</sup&gt; C]-Octansäure Atemtest

Gastric emptying studies in mice have been limited by the inability to follow gastric emptying changes in the same animal since the most commonly used ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

Assessment of Gastric Emptying in Non-obese Diabetic Mice Using a [13C]-octanoic Acid Breath Test

13.5K Aufrufe.  Mayo Clinic. Bestimmung der Magenentleerung mit einem nicht-invasiven [ 13 C]-Octansäure Atemtest zur Verfolgung Gastroparese bei weiblichen NOD LTJ Mäusen.

Serie: Assessment of Gastric Emptying in Non-obese Diabetic Mice Using a [13C]-octanoic Acid Breath Test

Making Sense of Listening: The IMAP Test Battery

The ability to hear is only the first step towards making sense of the range of information contained in an auditory signal. Of equal importance are the abilities to extract and use the information encoded in the auditory signal. We refer to these as listening skills (or auditory processing AP). Deficits in these skills are associated with delayed language and literacy development, though the nature of the relevant deficits and their causal connection with these delays is hotly debated.
When a child is referred to a health professional with normal hearing and unexplained difficulties in listening, or associated delays in language or literacy development, they should ideally be assessed with a combination of psychoacoustic (AP) tests, suitable for children and for use in a clinic, together with cognitive tests to measure attention, working memory, IQ, and language skills. Such a detailed examination needs to be relatively short and within the technical capability of any suitably qualified professional. Current tests for the presence of AP deficits tend to be poorly constructed and inadequately validated within the normal population. They have little or no reference to the presenting symptoms of the child, and typically include a linguistic component. Poor performance may thus reflect problems with language rather than with AP. To assist in the assessment of children with listening difficulties, pediatric audiologists need a single, standardized child-appropriate test battery based on the use of language-free stimuli.
We present the IMAP test battery which was developed at the MRC Institute of Hearing Research to supplement tests currently used to investigate cases of suspected AP deficits. IMAP assesses a range of relevant auditory and cognitive skills and takes about one hour to complete. It has been standardized in 1500 normally-hearing children from across the UK, aged 6-11 years. Since its development, it has been successfully used in a number of large scale studies both in the UK and the USA. IMAP provides measures for separating out sensory from cognitive contributions to hearing. It further limits confounds due to procedural effects by presenting tests in a child-friendly game-format. Stimulus-generation, management of test protocols and control of test presentation is mediated by the IHR-STAR software platform. This provides a standardized methodology for a range of applications and ensures replicable procedures across testers. IHR-STAR provides a flexible, user-programmable environment that currently has additional applications for hearing screening, mapping cochlear implant electrodes, and academic research or teaching.

A test battery (IMAP) for performing an in-depth assessment of auditory and cognitive abilities contributing to listening skills is described. It is quick to administer, child-friendly and free from linguistic confounds. Stimulus generation and protocol management are controlled via a software platform (IHR-STAR) to ensure replicable procedures.

Making Sense of Listening: Der IMAP-Test Battery

The ability to hear is only the first step towards making sense of the range of information contained in an auditory signal. Of equal importance are the ...

Forschung

Medizin

Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels. 
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive. 
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.

Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

Schnelle und genaue Messung der ausgeatmeten Luft Ammoniak

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that ...

Open Tracheostomy Gastric Acid Aspiration Murine Model of Acute Lung Injury Results in Maximal Acute Nonlethal Lung Injury

Acid pneumonitis is a major cause of sterile acute lung injury (ALI) in humans. Acid pneumonitis spans the clinical spectrum from asymptomatic to acute respiratory distress syndrome (ARDS), characterized by neutrophilic alveolitis, and injury to both alveolar epithelium and vascular endothelium. Clinically, ARDS is defined by acute onset of hypoxemia, bilateral patchy pulmonary infiltrates and non-cardiogenic pulmonary edema. Human studies have provided us with valuable information about the physiological and inflammatory changes in the lung caused by ARDS, which has led to various hypotheses about the underling mechanisms. Unfortunately, difficulties determining the etiology of ARDS, as well as a wide range of pathophysiology have resulted in a lack of critical information that could be useful in developing therapeutic strategies.
Translational animal models are valuable when their pathogenesis and pathophysiology accurately reproduce a concept proven in both in vitro and clinical settings. Although large animal models (e.g., sheep) share characteristics of the anatomy of human trachea-bronchial tree, murine models provide a host of other advantages including: low cost; short reproductive cycle lending itself to greater data acquisition; a well understood immunologic system; and a well characterized genome leading to the availability of a variety of gene deletion and transgenic strains. A robust model of low pH induced ARDS requires a murine ALI that targets mainly the alveolar epithelium, secondarily the vascular endothelium, as well as the small airways leading to the alveoli. Furthermore, a reproducible injury with wide differences between different injurious and non-injurious insults is important.
The murine gastric acid aspiration model presented here using hydrochloric acid employs an open tracheostomy and recreates a pathogenic scenario that reproduces the low pH pneumonitis injury in humans. Additionally, this model can be used to examine interaction of a low pH insult with other pulmonary injurious entities (e.g., food particles, pathogenic bacteria).

This protocol induces acute lung injury in a mouse that has close fidelity to the pathogenesis of acid pneumonitis observed in humans. We generate a maximal acute nonlethal low pH lung injury and account for differences in rodent-human anatomic respiratory structure using an open tracheostomy coupled with circumferential pressure release.

Offene Tracheotomie Magensäure Aspiration Mausmodell der akuten Lungenschädigung Ergebnisse in Maximal Akute nonlethal Lung Injury

Acid pneumonitis is a major cause of sterile acute lung injury (ALI) in humans. Acid pneumonitis spans the clinical spectrum from asymptomatic to acute ...

A Blood-based Test for the Detection of ROS1 and RET Fusion Transcripts from Circulating Ribonucleic Acid Using Digital Polymerase Chain Reaction

We have developed novel methods for the isolation and characterization of tumor-derived circulating ribonucleic acid (cRNA) for blood-based liquid biopsy. Robust detection of cRNA recovered from blood represents a solution to a critical unmet need in clinical diagnostics. The test begins with the collection of whole blood into blood collection tubes containing preservatives that stabilize cRNA. Cell-free, exosomal, and platelet-associated RNA is isolated from plasma in this test system. The cRNA is reverse transcribed to complementary DNA (cDNA) and amplified using digital polymerase chain reaction (dPCR). Samples are evaluated for both the target biomarker as well as a control gene. Test validation included limit of detection, accuracy, and robustness studies with analytic samples. The method developed as a result of these studies reproducibly detect multiple fusion variants for ROS1 (C-Ros proto-oncogene 1; 8 variants) and RET (rearranged during transfection proto-oncogene; 8 variants). The sample processing workflow has been optimized so that test results can consistently be generated within 72 hours of sample receipt.

Detection of circulating ribonucleic acid (cRNA) from blood is an unmet need in clinical diagnostics. Here we describe methods that characterize cRNA from non-small cell lung cancer patients using sensitive and specific digital polymerase chain reaction. The tests meet design requirements to detect fusion variants within 72 hours.

Eine Blut-basierte Test zum Nachweis von ROS1 und RET Fusion Transkripte von zirkulierenden Ribonukleinsäure mit digitalen Polymerase-Kettenreaktion

We have developed novel methods for the isolation and characterization of tumor-derived circulating ribonucleic acid (cRNA) for blood-based liquid biopsy. ...

Protocol to Create Chronic Wounds in Diabetic Mice

Chronic wounds develop as a result of defective regulation in one or more complex cellular and molecular processes involved in proper healing. They impact ~6.5M people and cost ~$40B/year in the US alone. Although a significant effort has been invested in understanding how chronic wounds develop in humans, fundamental questions remain unanswered. Recently, we developed a novel mouse model for diabetic chronic wounds that have many characteristics of human chronic wounds. Using db/db-/- mice, we can generate chronic wounds by inducing high levels of oxidative stress (OS) in the wound tissue immediately after wounding, using a one-time treatment with inhibitors specific to the antioxidant enzymes catalase and glutathione peroxidase. These wounds have high levels of OS, develop biofilm naturally, become fully chronic within 20 days after treatment and can remain open more for more than 60 days. This novel model has many features of diabetic chronic wounds in humans and therefore can contribute significantly to advancing fundamental understanding of how wounds become chronic. This is a major breakthrough because chronic wounds in humans cause significant pain and distress to patients and result in amputation if unresolved. Moreover, these wounds are very expensive and time-consuming to treat, and lead to significant loss of personal income to patients. Advancements in this field of study through the use of our chronic wound model can significantly improve health care for millions who suffer under this debilitating condition. In this protocol, we describe in great detail the procedure to cause acute wounds to become chronic, which has not been done before.

Chronic wounds are developed from acute wounds on a diabetic mouse model by inducing high levels of oxidative stress after a full-thickness cutaneous wound. The wound is treated with inhibitors for catalase and glutathione peroxidase, resulting in impaired healing and biofilm development by bacteria present in the skin microbiome.

Protokoll zur Herstellung chronischer Wunden bei diabetischen Mäusen

Chronic wounds develop as a result of defective regulation in one or more complex cellular and molecular processes involved in proper healing. They impact ...

Non-invasive Assessment of Dorsiflexor Muscle Function in Mice

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively affect skeletal muscle. This can result in a loss of muscle mass (atrophy) and/or loss of muscle quality (reduced force per unit of muscle mass), both of which are prevalent in chronic disease, muscle-specific disease, immobilization, and aging (sarcopenia). Skeletal muscle function in animals can be evaluated by a range of different tests. All tests have limitations related to the physiological testing environment, and the selection of a specific test often depends on the nature of the experiments. Here, we describe an in vivo, non-invasive technique involving a helpful and easy assessment of force frequency-curve (FFC) in mice that can be performed on the same animal over time. This permits monitoring of disease progression and/or efficacy&#160;of a potential therapeutic treatment.

Measurement of rodent skeletal muscle contractile function is a useful tool that can be used to track disease progression as well as efficacy of therapeutic intervention. We describe here the non-invasive, in vivo assessment of the dorsiflexor muscles that can be repeated over time in the same mouse.

Nicht-invasive Beurteilung des releveurs Muskelfunktion bei Mäusen

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively ...

Using a Chemical Biopsy for Graft Quality Assessment

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated with an increased survival rate and greater quality of patient&#8217;s life when compared to conventional dialysis. Regrettably, transplantology suffers from a lack of reliable methods for organ quality assessment. Standard diagnostic techniques are limited to macroscopic appearance inspection or invasive tissue biopsy, which do not provide comprehensive information about the graft. The proposed protocol aims to introduce solid phase microextraction (SPME) as an ideal analytical method for comprehensive metabolomics and lipidomic analysis of all low molecular compounds present in kidneys allocated for transplantation. The small size of the SPME probe enables performance of a chemical biopsy, which enables extraction of metabolites directly from the organ without any tissue collection. The minimum invasiveness of the method permits execution of multiple analyses over time: directly after organ harvesting, during its preservation, and immediately after revascularization at the recipient&#8217;s body. It is hypothesized that the combination of this novel sampling method with a high-resolution mass spectrometer will allow for discrimination of a set of characteristic compounds that could serve as biological markers of graft quality and indicators of possible development of organ dysfunction.

The protocol presents utilization of the chemical biopsy approach followed by comprehensive metabolomic and lipidomic analysis for quality assessment of kidney grafts allocated for transplantation.

Verwendung einer chemischen Biopsie zur Graft-Qualitätsbewertung

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated ...

A Protocol for Roux-en-Y Gastric Bypass in Rats using Linear Staplers

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) is commonly performed for the treatment of severe obesity and type 2 diabetes. However, the mechanism of weight loss and metabolic changes are not well understood. Multiple factors are thought to play a role, including reduced caloric intake, decreased nutrient absorption, increased satiety, the release of satiety-promoting hormones, shifts in bile acid metabolism, and alterations in the gut microbiota.
The rat RYGB model presents an ideal framework to study these mechanisms. Prior work on mouse models have had high mortality rates, ranging from 17 to 52%, limiting their adoption. Rat models demonstrate more physiologic reserve to surgical stimulus and are technically easier to adopt as they allow for the use of surgical staplers. One challenge with surgical staplers, however, is that they often leave a large gastric pouch which is not representative of RYGB in humans. 
In this protocol, we present a RYGB protocol in rats that result in a small gastric pouch using surgical staplers. Utilizing two stapler fires which remove the forestomach of the rat, we obtain a smaller gastric pouch similar to that following a typical human RYGB. Surgical stapling also results in better hemostasis than sharp division. Additionally, the forestomach of the rat does not contain any glands and its removal should not alter the physiology of RYGB.
Weight loss and metabolic changes in the RYGB cohort were significant compared to the sham cohort, with significantly lower glucose tolerance at 14 weeks. Furthermore, this protocol has an excellent survival of 88.9% after RYGB. The skills described in this protocol can be acquired without previous microsurgical experience. Once mastered, this procedure will provide a reproducible tool for studying the mechanisms and effects of RYGB.

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) is performed to treat obesity and diabetes. However, the mechanisms underlying RYGB's efficacy are not fully understood, and studies are limited by technical difficulty leading to high mortality in animal models. This article provides instructions on how to perform RYGB in rats with high success rates.

Ein Protokoll für Roux-en-Y Magenbypass bei Ratten mit linearen Heftern

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) is commonly performed for the treatment of severe obesity and type 2 diabetes. However, the mechanism of weight loss and ...

Providing Visual Biofeedback Using Brightness Mode Ultrasound During a Golf Swing

Using ultrasound biofeedback in conjunction with verbal cueing can increase muscle thickness more than verbal cueing alone and may augment traditional rehabilitation techniques in an athletic, physically active population. Brightness mode (B-mode) ultrasound can be applied using frame-by-frame analysis synchronized with video to understand muscle thickness changes during these dynamic tasks. Visual biofeedback with ultrasound has been established in static positions for the muscles of the lateral abdominal wall. However, by securing the transducer to the abdomen using an elastic belt and foam block, biofeedback can be applied during more specific tasks prevalent in lifetime sports, such as golf. To analyze muscle activity during a golf swing, muscle thickness changes can be compared. The thickness must increase throughout the task, indicating that the muscle is more active. This methodology allows clinicians to immediately replay ultrasound videos for patients as a visual tool to instruct proper activity of the muscles of interest. For example, ultrasound can be used to target the external and internal obliques, which play an important role in swinging a golf club or any other rotational sport or activity. This methodology aims to increase oblique muscle thickness during the golf swing. Additionally, the timing of muscle contraction can be targeted by instructing the patient to contract the abdominal muscles at specific time points, such as the beginning of the downswing, with the goal of improving muscle firing patterns during tasks.

Brightness mode ultrasound can be used to provide visual biofeedback of the muscles of the lateral abdominal wall during a golf swing. Post-swing visual and verbal instruction can increase the muscle activation and timing of the external and internal obliques.

Bereitstellung von visuellem Biofeedback mit Helligkeitsmodus-Ultraschall während eines Golfschwungs

Using ultrasound biofeedback in conjunction with verbal cueing can increase muscle thickness more than verbal cueing alone and may augment traditional ...

Beurteilung der pulmonalen Alveolen-Kapillarreserve während des Trainings

Dual Test Gas Pulmonary Diffusing Capacity Measurement During Exercise in Humans Using the Single-Breath Method

The combined single-breath measurement of the diffusing capacity of carbon monoxide (DL,CO) and nitric oxide (DL,NO) is a useful technique to measure pulmonary alveolar-capillary reserve in both healthy and patient populations. The measurement provides an estimate of the participant&#39;s ability to recruit and distend pulmonary capillaries. The method has recently been reported to exhibit a high test-retest reliability in healthy volunteers during exercise of light to moderate intensity. Of note, this technique permits up to 12 repeated maneuvers and only requires a single breath with a relatively short breath-hold time of 5 s. Representative data are provided showing the gradual changes in DL,NO and DL,CO from rest to exercise at increasing intensities&#160;of up to 60% of maximal workload. The measurement of diffusing capacity and evaluation of alveolar-capillary reserve is a useful tool to evaluate the lung&#39;s ability to respond to exercise both in the healthy population as well as in patient populations such as those with chronic lung disease.

Autor im Rampenlicht: Integration von Alveolen-Kapillarreserve-Messungen in Trainingsanpassungs- und Therapiestrategien

This protocol presents a method to assess pulmonary alveolar-capillary reserve measured by combined single-breath measurement of the diffusing capacity to carbon monoxide (DL,CO) and nitric oxide (DL,NO) during exercise. Assumptions and recommendations for using the technique during exercise form the foundation of this article.

Messung der Lungendiffusionskapazität mit zwei Prüfgasen während des Trainings am Menschen mit der Single-Breath-Methode

The combined single-breath measurement of the diffusing capacity of carbon monoxide (DL,CO) and nitric oxide (DL,NO) is a useful technique to measure ...