Name: adapting human videofluoroscopic swallow study methods to detect and characterize dysphagia in murine disease models
Uploaded: 2015-03-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Adapting Human Videofluoroscopic Swallow Study Methods to Detect and Characterize Dysphagia in Murine Disease Models at JoVE.com

Wir danken gnädig weitere Mitglieder des Hebel Lab, die Datensammlung beigetragen (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce und Matan Kadosh) und Manuskript Kritik (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, und Kate Robbins). Wir erkennen auch Roderic Schlotzhauer und Edwin Honse vom MU Physik Machine Shop für ihr Design Eingang und Fertigung der Nager Beobachtungsrohre in dieser Studie verwendet. Wir sind besonders dankbar für Malea Jan Kunkel (Radiologie Betreuer in der Tiermedizin und Chirurgie Fachbereich an der Universität von Missouri - College of Veterinary Medicine) und Jan Ivey (Leiter des Forschungstierkatheterlabor an der Universität von Missouri - School of Medicine) für den Nachweis der konstanten Geduld und Motivation während der Betätigung der hohen Energie Fluoroskope wie wir das murine VFSS Protokoll entwickelt. Finanzierungsquellen für diese Studie eingeschlossen NIH / NIDCD (TE Lever), NIH / NINDS (GK Pavlath) Otolaryngologie - Head and Neck Surgery Anschubfinanzierung (TE Lever), MU PRIME Fonds (TE Lever), Mizzou Vorteil (TE-Hebel) und die MU auf dem Altern (TE-Hebel).

Open Access für diesen Artikel wird von Glenbrook gesponsert.

Dysphagie (Schluck Impairment) ist ein häufiges Symptom von zahlreichen medizinischen Bedingungen, die Menschen aller Altersgruppen. Beispiele hierfür sind Schlaganfall, Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, zerebrale Lähmung, Muskeldystrophie, amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Neuronale Ceroid-Lipofuszinose, Kopf- und Halskrebs, Frühgeburt und erweiterte Hautalterung. Dysphagie ist stark mit Mortalität korreliert, typischerweise als Folge von schweren Mangelernährung oder Pneumonie, die bei bakteriellen haltige Lebensmittel / flüssig / Speichel in die Lunge aspiriert 1-4 entwickelt. Diese schwächenden und lebensbedrohlichen Erkrankung betrifft mehr als 15 Millionen Menschen jedes Jahr in den Vereinigten Staaten allein 3. Trotz der hohen Prävalenz und die damit verbundenen negativen Folgen werden die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten für Schluckstörungen auf palliative (und nicht heilenden) nähert, wie Ernährungsumstellung (zB Vermeidung von bestimmten Lebensmitteln / flüssig Konsistenz), Haltungsveränderungen (zB Tucki begrenztng des Kinn beim Schlucken), Motor Ansätze (zB ausübt Targeting Muskeln in der Mundhöhle, des Rachens und Kehlkopfes), sensorischen Ansätze (zB Führungs Geschmack, der Temperatur und / oder mechanischer Stimulation) und Sondenernährung (zum Beispiel Ernährung und Flüssigkeitszufuhr über eine Nasensonde (NG) Rohr oder eine perkutane endoskopische Gastrostomie (PEG) Rohr) verwaltet. Diese Behandlungen nur als symptomatische Therapie dienen als die Konzentration auf die eigentlichen Ursachen des Problems. In der Tat ist ein großes Hindernis für die Entdeckung neuartiger, wirksame Behandlungen für Dysphagie der begrenzten wissenschaftlichen Erkenntnissen der zuständigen pathologische Mechanismen, die wahrscheinlich für jede Krankheit. Schluckstörungen Diagnose wird überwiegend mit Hilfe eines radiologischen Verfahren genannt videofluoroscopic Schlucken Studie (VFSS), auch als modifizierte Bariumbreischluck Studie bekannt gegeben. In den letzten 30-plus Jahren hat sich diese Diagnosetest wurde als Goldstandard für die evaluating schlucken Funktion 5-7. Dieser Test bringt es mit sich der Patient sitzen oder stehen im Weg der Röntgenstrahl eines Durchleuchtungsmaschine während freiwillige Nahrungsaufnahme und mit einem oralen Kontrastmittel gemischt flüssiger Konsistenz, in der Regel Bariumsulfat 8,9 oder Iohexol 10. Da der Patient schluckt, Nahrung und Flüssigkeit, die Kontrastmittel kann in Echtzeit über einen Computerbildschirm auf dem Weg vom Mund in den Magen zu sehen. Weichgewebestrukturen sind ebenfalls sichtbar und kann relativ zu der Struktur und Funktion zu beurteilen. Die Patienten werden aufgefordert, mehrere Schwalben der einzelnen Lebensmittel und flüssigen Konsistenz durchführen, die alle Video für spätere Betrachtung und Frame-by-Frame-Analyse, um das Vorhandensein und den Grad der Dysphagie quantifizieren aufgezeichnet sind. Zahlreiche physiologische Komponenten Schlucken sind in der Regel untersucht, wie die anatomischen Triggerpunkt der Rachen Schwalbe, Bolus Gangszeit durch den Rachen und Speiseröhre, Umfang und Dauer der Laryngeal Höhe, Position und Höhe der Post-Schwalbe-Rest, und das Auftreten von und physiologische Grund für Aspiration 7,11. Aspekte der menschlichen VFSS Protokoll wurden kürzlich für die Untersuchung frei verhalten Ratten geeignet ist; Allerdings wurden die Ergebnisse beschränkt, da die Ratten nicht in der videofluoroscopic Sichtfeld während des Tests 12 zu bleiben. VFSS zuvor nicht mit Mäusen versucht worden. Erfolgreiche Anpassung des menschlichen VFSS Protokoll zur Verwendung mit Mäusen und Ratten wäre eine neuartige Untersuchungsmethode, die Hunderte von derzeit vorhandenen murinen (Maus und Ratte) Modelle von Erkrankungen, die dafür bekannt sind, Schluckstörungen bei Menschen verursachen Analyse zu schaffen. Diese neue Methode (im Folgenden als murine VFSS genannt) würde daher beeilen Identifizierung und Validierung von Mausmodellen von Dysphagie, die sich für die Untersuchung der zugrunde liegenden neurophysiologischen Mechanismen in Muskeln, Nerven und Hirngewebe, die pathologische sind und einen Beitrag zu Dysphagie sind in Menschen. Außerdem murine VFSS würde Identifizierung objektive Maßnahmen (Biomarker) von Schwalbe Funktion / Dysfunktion, die direkt mit dem Menschen verglichen werden könnte ermöglichen. Diese Quer Arten videofluoroscopic Biomarker könnten dann dienen als neue Zielparameter um die Wirksamkeit der Behandlung in präklinischen Studien mit Mäusen und Ratten, die besser an klinischen Studien mit Menschen zu übersetzen wäre zu quantifizieren. Zu diesem Zweck wurde die murine VFSS Protokoll mit ~ 100 Mäusen beiderlei Geschlechts etabliert. Alle Mäuse wurden entweder C57 oder Hybrid C57 / SJL-Stämme. Die C57-Mäuse wurden nicht gentechnisch veränderten, während C57 / SJL war die Hintergrundstamm für eine Kolonie von transgenen SOD1-G93A (oder SOD1) Mäusen, die am weitesten verbreitete Tiermodell der ALS. Die SOD1 Kolonie war eine ungefähre 50-50 Mischung aus transgenen (dh ALS betroffenen) Mäusen und nicht transgenen (dh unbeeinflusst) Geschwistern. Die murine VFSS Protokoll besteht aus drei Komponenten: <ol><li&gt; Maßgeschneiderte Beobachtungskammern, die freiwillige Füttern und Schlucken zu ermöglichen, während er ungebremst in einem begrenzten Raum innerhalb einer Fluoroskopie-Maschine, </li><li> Rezepte, die den unangenehmen Geschmack / Geruch von oralen Kontrastmittel zu maskieren und zu produzieren ausreichenden Röntgendichte, um eine angemessene Darstellung der Schlucken zu ermöglichen, </li><li> Ein Schritt-für-Schritt-Test-Protokoll, das Tier Compliance maximiert, minimiert die Gesamttestzeit und Strahlenbelastung und ermöglicht die Quantifizierung von mehreren Schwalbe Parameter für die einzelnen Phasen des Schluckens (dh oral, Rachen und Speiseröhre). </li></ol> Der kombinierte Effekt erzeugt eine komfortable, niedrige Stress, Selbst Fütterung Prüfung Umgebung, die Beurteilung der typischen Ernährungs- und Schluckverhalten von Mäusen ermöglicht.

<table><tbody><tr><td>Polycarbonate tubing for observation chambers</td><td>McMaster-Carr</td><td>3161T41</td><td>Body of observation tubes, 2&quot;X2&quot; diameter, 0.080&quot; thick wall</td></tr><tr><td>Polycarbonate sheet&amp;nbsp; for observation chambers</td><td>McMaster-Carr</td><td>9115K71</td><td>End-caps for observation tubes, 2&quot;x12&quot;x3/4&quot;</td></tr><tr><td>Polycarbonate sheet&amp;nbsp; for observation chambers</td><td>McMaster-Carr</td><td>8574K281</td><td>Peg-bowls for observation tubes</td></tr><tr><td>Silicone O-rings&amp;nbsp; for end-caps of observation chambers</td><td>McMaster-Carr</td><td>9396K108</td><td>S1138 AS568-029, pack of 25&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Silicone stoppers for observation chambers</td><td>McMaster-Carr</td><td>2903K22</td><td>Package of 10 stoppers to plug the oval opening in the top of the observation chamber when using a peg-bowl&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at</td></tr><tr><td>Centrifuge tubes for sipper tube bottles</td><td>Evergreen Scientific</td><td>222-3530-G80</td><td>30 ml freestanding centrifuge tubes, with caps, sterile&lt;br/&gt; https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Silcone stoppers for sipper tube bottles</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>DX263031-10&amp;nbsp;</td><td>Number 31D, size: 26 mm bottom, 32 mm top, 30 mm high; 10 pack;&amp;nbsp;&lt;br/&gt; http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&amp;amp;PageBrand=STOPPERS</td></tr><tr><td>Stopper borers for sipper tube bottles</td><td>Thomas Scientific</td><td>3276G40</td><td>Cork Borer Set that ranges from 3/16-15/16 inch&amp;nbsp;&lt;br/&gt; http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt</td></tr><tr><td>Drinking tubes for sipper tube bottles</td><td>Ancare</td><td>TD-100&amp;nbsp;</td><td>2 1/2&amp;rdquo; long drinking tubes with 5/16&amp;rdquo; opening, straight ball-spout&lt;br/&gt; http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Iohexol for making oral contrast agent solution</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td>350 mg iodine per ml&lt;br/&gt; http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Chocolate syrup for flavoring oral contrast agent</td><td>Herseys</td><td></td><td></td></tr><tr><td>10 ml syringe for syringe delivery system</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>309604</td><td>Luer lock tip syringe without needle, 100 per box&lt;br/&gt; http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp</td></tr><tr><td>Catheter tubing for syringe delivery system</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>427451</td><td>Polyethylene Tubing (Non-Sterile) (PE 240) 100&#039;&lt;br/&gt; http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Needle for syringe delivery system</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>427560</td><td>15-gauge needle, fits into PE 240 catheter tubing&lt;br/&gt; http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Delrin acetal resin rod for syringe delivery system</td><td>McMaster-Carr</td><td>8576K15</td><td>1/2 inch diameter, black&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Acrylic sheeting for scissor lift</td><td>Ponoko</td><td></td><td>Laser cut&lt;br/&gt; http://www.ponoko.com&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>3D printed ABS frame</td><td>Engineering Rapid Prototyping Facility, University of Missouri</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Brass rods for scissor lift</td><td>Amazon</td><td>TTRB-03-12-03</td><td>made into axles&lt;br/&gt; http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M</td></tr><tr><td>Drawer slide for scissor lift</td><td>Richelieu</td><td>10292G116</td><td>Attaches to base of scissor lift&lt;br/&gt; http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754</td></tr><tr><td>28BYJ-48 stepper motor for scissor lift</td><td></td><td></td><td>2 each</td></tr><tr><td>ULN2003 Darlington transistor array for scissor lift</td><td>Toshiba</td><td>ULN2003APG</td><td>Used as stepper drivers (2 each)</td></tr><tr><td>ATTINY85 microcontroller for scissor lift</td><td>Atmel</td><td>ATTINY85-20PU</td><td>2 each&lt;br/&gt; http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html</td></tr><tr><td>Nylon spur gear</td><td>McMaster-Carr</td><td>57655K34</td><td>2 each&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz</td></tr><tr><td>Nylon spur gear rack</td><td>McMaster-Carr</td><td>57655K62</td><td>2 each&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9</td></tr><tr><td>4-40 nylon machine screws</td><td>McMaster-Carr</td><td>95133A315</td><td>Lift assembly&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q</td></tr><tr><td>4-40 nylon hex nuts</td><td>McMaster-Carr</td><td>94812A200</td><td>Lift assembly&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29</td></tr><tr><td>Buna-N O-Ring AS568A Dash No. 104</td><td>McMaster-Carr</td><td>9452K318</td><td>Lift assembly&lt;br/&gt; http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

adapting human videofluoroscopic swallow study methods to detect and characterize dysphagia in murine disease models

Diese Studie angepaßt menschlichen videofluoroscopic Schlucken Studie (VFSS) Methoden zur Verwendung mit murinen Krankheitsmodellen zwecks Translations Dysphagie Forschung erleichtern. Erfolgreiche Ergebnisse sind abhängig von drei wichtigen Komponenten: Testkammern, die Selbst-Fütterung zulassen, während er ungebremst in einem geschlossenen Raum, Rezepte, die den unangenehmen Geschmack / Geruch von im Handel erhältlichen oralen Kontrastmittel zu maskieren, und eine Schritt-für-Schritt-Test-Protokoll, ermöglicht die Quantifizierung von Schwalbe Physiologie. Eliminierung von einem oder mehreren dieser Komponenten eine nachteilige Wirkung auf die Ergebnisse der Studie. Darüber hinaus wird das Energieniveau Fähigkeit des Durchleuchtungssystem bestimmen, welche schlucken Parameter untersucht werden können. Die meisten Forschungszentren haben eine hohe Energie Fluoroskope für die Verwendung mit Menschen und größere Tiere, die in außergewöhnlich schlechten Bildqualität führt bei der Prüfung von Mäusen und anderen kleinen Nagetieren konzipiert. Trotz dieser Einschränkung haben wir sieben VFS identifiziertenS Parameter, die bei Mäusen konsistent quantifizierbar sind bei der Verwendung eines Hochenergie-Röntgenapparat in Kombination mit der neuen Maus VFSS Protokoll. Wir haben vor kurzem erhalten einen niedrigen Energiedurchleuchtungssystem mit Bildauflösung und Vergrößerung-Fähigkeiten außergewöhnlich hoch, die für den Gebrauch mit Mäusen und anderen kleinen Nagetieren konzipiert wurde. Vorarbeiten mit diesem neuen System, in Kombination mit der neuen Maus VFSS Protokoll hat 13 Schwalbe Parameter, die bei Mäusen konsequent quantifizierbar sind, die fast doppelt so viele wie mit herkömmlichen (dh hohe Energie) erhalten wird, ist identifiziert Fluoroskope. Identifizierung weiterer Schluck Parameter wird erwartet, da wir dabei, die Möglichkeiten des neuen Systems. Die bisherigen Ergebnisse zeigen die Nützlichkeit der Verwendung einer geringen Energiedurchleuchtungssystem nachzuweisen und zu quantifizieren subtile Änderungen in Schwalben Physiologie, die sonst bei der Verwendung von Hochenergie Fluoroskope murine Krankheitsmodellen untersucht übersehen werden kann.

Wir haben erfolgreich eine neue und replizierbar Mäuse spezifische VFSS Protokoll, Testkammern, die Selbst-Fütterung zulassen, Rezepte zum Aromatisieren von oralen Kontrastmittel und eine Schritt-für-Schritt-Test-Protokoll, das die Quantifizierung der Schwalbe Physiologie ermöglicht, schließt konzipiert. Das Energieniveau Fähigkeit des Durchleuchtungssystem bestimmt, welche Parameter konnte in Mäusen untersucht werden, zu schlucken. Wir haben uns zunächst verwendet hochenergetische Fluoroskope für die Verwendung mit Menschen und größere Tiere entwickelt (zB GE Advantx, GE OEC 9600 und Omega Cardiac Cath CS-25, die jeweils mit 30 Bildern pro Sekunde). Jedoch hatten diese Systeme unzureichend Vergrößerung Fähigkeiten zum Testen Mäuse, die in der Tierfüllung nur einen kleinen Teil des Sichtfeldes resultierte (Figur 9). Als Ergebnis war die Bildqualität außerordentlich schlecht, was es unmöglich macht, die meisten Strukturen der Schluckmechanismus sichtbar zu machen. Trotz dieser Einschränkung haben wir festgestellt 7 Ziel VFSS schlucken Parameter, wenn ein herkömmliches (dh, hohe Energie) Fluoroskop in Kombination mit der neuen Maus VFSS Protokoll (Tabelle 3) durchgängig quantifizierbar Mäuse waren. Außerdem identifizierten wir die vallecular Raum als anatomische Auslösepunkt zum Schlucken bei gesunden erwachsenen Mäusen (3-17 Monate alt), sowie Mäuse mit Bedingungen des fortgeschrittenen Alters (&gt; 18 Monate) und im Endstadium ALS. <img alt="9" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig9highres.jpg" width="650" /> Abb. 9: High Energy Durchleuchtungssysteme Links: Repräsentative Bild einer Maus mit hoher Energie (dh herkömmlicher) Durchleuchtungssysteme erhalten. Man beachte, dass die Maus füllt nur einen kleinen Teil der Fluoroskopie Sichtfeld, wodurch die unzureichende Vergrößerungsfunktion herkömmlicher Fluoroskope zur Bildgebung Nagetieren zeigen. Rechts: Dasselbe Bild vergrößert post capture mit einem Videobearbeitungsprogramm. Schwarzer Pfeil: schlucken Triggerpunkt (Valleculae). Weißer Pfeil:. Bolus im distalen Ösophagus, unmittelbar vor, die durch die Anschlussstelle GE (weiße Stern) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig9highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> SWALLOW PARAMETER </td><td style="width:140px"> High Energy Systems </td><td style="width:140px"> Low Energy System </td></tr><tr><td> Inter-Swallow-Intervall (ISI) </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Jaw Ausflug Rate (Lecken Bewerten Equivalent) </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Jaw Ausflug Entfernung </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Lecken-Swallow-Verhältnis </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Swallow Bewerten </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Pharyngeal Transitzeit (PTT) </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus Geschwindigkeit durch Rachen </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Ösophagus-Transit-Zeit (ETT) </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus Geschwindigkeit durch Speiseröhre </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus Geschwindigkeit durch Rachen und Speiseröhre </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus Umgebung </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Rachenraum Rückstands </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Flüssigkeitsvolumen Consumed </td><td> X </td><td> X </td></tr></tbody></table> Tabelle 3: Swallow Parameter Quantifizierbare Verwendung von Hoch Versus Low Energy Fluoroskopie-Systeme. Wir haben vor kurzem erhalten ein niedriger Energie Vergrößerung Durchleuchtungssystem namens The LabScope (Glenbrook Technologies, Randolph, NJ), die speziell für unser Labor für die Verwendung mit entwickelt wurde,Mäuse und andere kleine Nagetiere (Abbildung 10). Jedoch sind die deutlich größer Vergrößerungen dieses Systems machte es unmöglich, die gesamte Schluckmechanismus einer Maus in einem einzigen Sichtfeld anzuzeigen. Stattdessen werden zwei Testpositionen erforderlich, wie in Abbildung 11. Position 1 ermöglicht die Visualisierung der gesamten Kopf und proximalen Brustbereich angezeigt. Diese Position ist für die Bewertung der Mund- und Rachenstadien Schlucken notwendig. Position 2 ermöglicht Visualisierung von der Schwalbe Triggerpunkt (dh Valleculae) an den gastroösophagealen (GE) Kreuzung. Diese Position ist für die Beurteilung der Ösophagus-Phase des Schluck notwendig. Vorarbeiten mit The LabScope in Kombination mit der neuen Maus VFSS Protokoll 13 Ziel Schwalbe Parameter, die bei Mäusen konsequent quantifizierbar sind, die fast doppelt so viele mit hoher Energie (dh herkömmlicher) Durchleuchtung (Tabelle 3) erhalten wird, identifiziert. Diese o<html> zB Zungenbein, der Luftröhre und Halswirbel: utcome an den erweiterten Vergrößerung Fähigkeiten des LabScope, die zur Visualisierung der Vielzahl anatomischer Strukturen ermöglicht (Figur 12), die bei der Verwendung von herkömmlichen Systemen im Wesentlichen unsichtbar waren zurückzuführen. Als Ergebnis konnten wir auch die Videos auf Anzeichen von Kehlkopf-Penetration und Aspiration analysieren. Weder Penetration noch Aspiration wurde für jede Maus in dieser Studie beobachtet, unabhängig von Gesundheit oder Krankheit Bedingungen. <img alt="10" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig10highres.jpg" width="650" /> Abb. 10: Die LabScope Links: Die LabScope führt als Desktop-Röntgenapparat für Kleintiere. Rechts: Nahaufnahme von The LabScope mit markierten Komponenten. Der Scherenhubtisch ist Positionierung einer Beobachtungskammer im Durchleuchtungsfeld.<html> tp_upload / 52.319 / 52319fig10highres.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen. <img alt="11" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig11highres.jpg" width="650" /> Abb. 11: Low Energy Fluoroskopiesystem Bilder einer Maus mit einem geringen Energiedurchleuchtungssystem erhalten. Beachten Sie, dass die hohe Vergrößerung Fähigkeit verhindert Visualisierung des gesamten Schluckmechanismus innerhalb des Durchleuchtungsfeld. Links: Position 1 - ermöglicht die Visualisierung des gesamten Kopf- und Brustbereich proximal. Die Schwalbe Triggerpunkt (schwarzer Pfeil) im wesentlichen innerhalb des Sichtfeld zentriert. Rechts: Position 2 - ermöglicht die Visualisierung von der Schwalbe Triggerpunkt (schwarzer Pfeil), um die Anschlussstelle GE (weiße Stern). Beachten Sie den Bolus durch den distalen Ösophagus (weißer Pfeil).<html> g11highres.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen. <img alt="12" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig12highres.jpg" width="650" /> Abb. 12: Anatomische Strukturen sichtbar Mit Hilfe eines Niedrigenergie-Fluoroskopie-System bereits bei der geringsten Vergrößerungseinstellung (links), sind knöchernen Strukturen von Kopf und Hals eines Maus gut sichtbar mit unserer niedrigen Energiedurchleuchtungssystem (dh die LabScope). Anatomischen Strukturen innerhalb des schwarzen Quadrats gezeigt (und markiertem) bei höherer Vergrößerung nach rechts. Verbesserte Darstellung der knöchernen Strukturen erlaubt die Quantifizierung von mehreren zusätzlichen Schluck Parameter, die unmöglich zu analysieren, mit hohem Energie Fluoroskope waren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig12highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> t &quot;&gt; Schlucken Rate und inter Schwalbe Intervall repräsentativ VFSS Parameter, die entweder niedriger oder hoher Energiedurchleuchtungssysteme in Kombination mit der neuen Maus VFSS Protokoll quantifiziert werden kann Diese beiden Schwalbe Parameter wurden für drei Gruppen von Mäusen quantifiziert. SOD1 G93A- (SOD1) transgenen Mäusen (dh ein Modell der ALS) bei Krankheit im Endstadium zwischen 4-5 Monate alt, im Alter von C57-Mäusen (18-24 Monate alt) und eine Kontrollgruppe von gesunden jungen (4-8 Monate alt) C57 Mäusen und nicht transgenen Wurfgeschwistern aus der SOD1 Kolonie. Alle Angaben beziehen sich auf nur Auslauf trinken, entweder mit einem niedrigen oder hohen Energiedurchleuchtungssystem. Wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen jungen C57 Mäusen und nicht transgenen junge (Kontrolle) Mäuse aus der SOD1 gefunden Kolonie im Verhältnis zu diesen beiden Parametern Schwalbe;. Deshalb wurden die Daten in eine allgemeine &quot;Kontrolle&quot; Gruppe von jungen gesunden Mäusen für den Vergleich mit alten C57 Mäusen und im Endstadium SOD1 Mäusen kombiniert Schlucken Rate (dh,die Zahl der Schwalben während 2 Sekunden lang ununterbrochen trinken) war deutlich langsamer für SOD1 Mäusen im Vergleich zu im Alter von C57-Mäusen und Kontrollen. Inter-Schwalbenintervall (dh die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden schluckt) war nicht signifikant verschieden zwischen den Gruppen. Diese Ergebnisse unterstützen die Vorstellung, dass Dysphagie Profile sind wahrscheinlich deutlich verschieden für jeden Krankheitszustand (Figur 13) sein. <img alt="13" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig13highres.jpg" width="650" /> Abb. 13: Erste Ergebnisse Die Abbildung zeigt repräsentative vorläufigen Ergebnisse für zwei VFSS Schwalbe Parameter quantifiziert unter Verwendung des murinen VFSS Protokoll: schlucken Rate (links) und Inter-Schwalbe Intervall (rechts). Schlucken Sie lag deutlich langsamer für SOD1 Mäusen im Vergleich zu im Alter von C57-Mäusen und Kontrollen. Keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen wurden für die inter Schwalbe unter identifiziertval. Zeilen am oberen der Balken zeigen statistisch signifikante Unterschiede (p &lt;0,05) zwischen den Gruppen, mit Angabe Bonferroni paarweisen Vergleiche. Fehlerbalken stellen ± 1 SEM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig13highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Adapting Human Videofluoroscopic Swallow Study Methods to Detect and Characterize Dysphagia in Murine Disease Models at JoVE.com

Adapting Human Videofluoroscopic Swallow Study Methods to Detect and Characterize Dysphagia in Murine Disease Models

Diese Studie menschlichen videofluoroscopic Schlucken Studie (VFSS) Methoden zur Verwendung mit murinen Krankheitsmodellen zwecks Translations Dysphagie Forschung erleichtern erfolgreich angepasst.

Anpassung Menschen Videofluoroscopic Swallow Studienmethoden nachgewiesen und charakterisiert Dysphagie in Murine Krankheitsmodelle

This study adapted human videofluoroscopic swallowing study (VFSS) methods for use with murine disease models for the purpose of facilitating ...

adapting-human-videofluoroscopic-swallow-study-methods-to-detect

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

21.1K Aufrufe.  University of Missouri.  Diese Studie menschlichen videofluoroscopic Schlucken Studie (VFSS) Methoden zur Verwendung mit murinen Krankheitsmodellen zwecks Translations Dysphagie Forschung erleichtern erfolgreich angepasst. 

Serie: Adapting Human Videofluoroscopic Swallow Study Methods to Detect and Characterize Dysphagia in Murine Disease Models

Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI

Spinal cord injury (SCI) is a debilitating disorder, which produces profound deficits in volitional motor control. Following medical stabilization, recovery from SCI typically involves long term rehabilitation. While recovery of walking ability is a primary goal in many patients early after injury, those with a motor incomplete SCI, indicating partial preservation of volitional control, may have the sufficient residual descending pathways necessary to attain this goal. However, despite physical interventions, motor impairments including weakness, and the manifestation of abnormal involuntary reflex activity, called spasticity or spasms, are thought to contribute to reduced walking recovery. Doctrinaire thought suggests that remediation of this abnormal motor reflexes associated with SCI will produce functional benefits to the patient. For example, physicians and therapists will provide specific pharmacological or physical interventions directed towards reducing spasticity or spasms, although there continues to be little empirical data suggesting that these strategies improve walking ability.
In the past few decades, accumulating data has suggested that specific neuromodulatory agents, including agents which mimic or facilitate the actions of the monoamines, including serotonin (5HT) and norepinephrine (NE), can initiate or augment walking behaviors in animal models of SCI. Interestingly, many of these agents, particularly 5HTergic agonists, can markedly increase spinal excitability, which in turn also increases reflex activity in these animals. Counterintuitive to traditional theories of recovery following human SCI, the empirical evidence from basic science experiments suggest that this reflex hyper excitability and generation of locomotor behaviors are driven in parallel by neuromodulatory inputs (5HT) and may be necessary for functional recovery following SCI. 
The application of this novel concept derived from basic scientific studies to promote recovery following human SCI would appear to be seamless, although the direct translation of the findings can be extremely challenging. Specifically, in the animal models, an implanted catheter facilitates delivery of very specific 5HT agonist compounds directly onto the spinal circuitry. The translation of this technique to humans is hindered by the lack of specific surgical techniques or available pharmacological agents directed towards 5HT receptor subtypes that are safe and effective for human clinical trials. However, oral administration of commonly available 5HTergic agents, such as selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), may be a viable option to increase central 5HT concentrations in order to facilitate walking recovery in humans. Systematic quantification of how these SSRIs modulate human motor behaviors following SCI, with a specific focus on strength, reflexes, and the recovery of walking ability, are missing.
This video demonstration is a progressive attempt to systematically and quantitatively assess the modulation of reflex activity, volitional strength and ambulation following the acute oral administration of an SSRI in human SCI. Agents are applied on single days to assess the immediate effects on motor function in this patient population, with long-term studies involving repeated drug administration combined with intensive physical interventions.

This video demonstrates modulation of reflex activity, volitional strength and ambulation through clinical and quantitative assessments in individuals with motor incomplete SCI as a result of acute oral administration of a serotonin reuptake inhibitor (SSRI).

Methoden zur pharmakologisch induzierten Veränderungen der motorischen Funktion in Human Unvollständige SCI Quantify

Spinal cord injury (SCI) is a debilitating disorder, which produces profound deficits in volitional motor control. Following medical stabilization, ...

Forschung

Medizin

Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement whereas coordinate mapping of hyolaryngeal mechanics using Modified Barium Swallow (MBS) uses one set of coordinates to calculate multiple variables of interest. For demonstration purposes, ten kinematic measurements were generated from one set of coordinates to determine differences in swallowing two different bolus types. Calculations of hyoid excursion against the vertebrae and mandible are correlated to determine the importance of axes of reference.
To demonstrate coordinate mapping methodology, 40 MBS studies were randomly selected from a dataset of healthy normal subjects with no known swallowing impairment. A 5 ml thin-liquid bolus and a 5 ml pudding swallows were measured from each subject. Nine coordinates, mapping the cranial base, mandible, vertebrae and elements of the hyolaryngeal complex, were recorded at the frames of minimum and maximum hyolaryngeal excursion. Coordinates were mathematically converted into ten variables of hyolaryngeal mechanics.
Inter-rater reliability was evaluated by Intraclass correlation coefficients (ICC). Two-tailed t-tests were used to evaluate differences in kinematics by bolus viscosity. Hyoid excursion measurements against different axes of reference were correlated. Inter-rater reliability among six raters for the 18 coordinates ranged from ICC = 0.90 - 0.97. A slate of ten kinematic measurements was compared by subject between the six raters. One outlier was rejected, and the mean of the remaining reliability scores was ICC = 0.91, 0.84 - 0.96, 95% CI. Two-tailed t-tests with Bonferroni corrections comparing ten kinematic variables (5 ml thin-liquid vs. 5 ml pudding swallows) showed statistically significant differences in hyoid excursion, superior laryngeal movement, and pharyngeal shortening (p &#60; 0.005). Pearson correlations of hyoid excursion measurements from two different axes of reference were: r = 0.62, r2 = 0.38, (thin-liquid); r = 0.52, r2 = 0.27, (pudding).
Obtaining landmark coordinates is a reliable method to generate multiple kinematic variables from video fluoroscopic images useful in dysphagia research.

Coordinate mapping is a method of documenting salient features of hyolaryngeal biomechanics in the pharyngeal phase of swallowing. This methodology uses image analysis software to record coordinates of anatomical landmarks. These coordinates are imported into an excel macro and translated into kinematic variables of interest useful in dysphagia research.

Koordinaten Mapping von Hyolaryngeal Mechanik in Schlucken

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Murine Endoscopy for In Vivo Multimodal Imaging of Carcinogenesis and Assessment of Intestinal Wound Healing and Inflammation

Mouse models are widely used to study pathogenesis of human diseases and to evaluate diagnostic procedures as well as therapeutic interventions preclinically. However, valid assessment of pathological alterations often requires histological analysis, and when performed ex vivo, necessitates death of the animal. Therefore in conventional experimental settings, intra-individual follow-up examinations are rarely possible. Thus, development of murine endoscopy in live mice enables investigators for the first time to both directly visualize the gastrointestinal mucosa and also repeat the procedure to monitor for alterations. Numerous applications for in vivo murine endoscopy exist, including studying intestinal inflammation or wound healing, obtaining mucosal biopsies repeatedly, and to locally administer diagnostic or therapeutic agents using miniature injection catheters. Most recently, molecular imaging has extended diagnostic imaging modalities allowing specific detection of distinct target molecules using specific photoprobes. In conclusion, murine endoscopy has emerged as a novel cutting-edge technology for diagnostic experimental in vivo imaging and may significantly impact on preclinical research in various fields.

Murine Endoscopy for In Vivo Multimodal Imaging of Carcinogenesis and Assessment of Intestinal Wound Healing and Inflammation

Small animal imaging techniques allow serial diagnostic examinations and therapeutic interventions in vivo. Recently, the scope of applications has significantly widened and currently includes assessment of colonic tumor development, wound healing and monitoring of inflammation. This protocol illustrates these diverse potential applications of murine endoscopy.

Murine Endoskopie für<em&gt; In Vivo</em&gt; Multimodale Bildgebung der Krebsentstehung und Bewertung der Darm Wundheilung und Entzündung

Mouse models are widely used to study pathogenesis of human diseases and to evaluate diagnostic procedures as well as therapeutic interventions ...

Non-invasive Assessment of the Efficacy of New Therapeutics for Intestinal Pathologies Using Serial Endoscopic Imaging of Live Mice

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic mechanisms that contribute to the onset and progression of intestinal diseases. The identification of new molecules that promote these pathologies has led to a flurry of activity focused on the development of potential new therapies to inhibit their function. As a result, various pre-clinical mouse models with an intact immune system and stromal microenvironment are now heavily used. Here we describe three experimental protocols to test the efficacy of new therapeutics in pre-clinical models of (1) acute mucosal damage, (2) chronic colitis and/or colitis-associated colon cancer, and (3) sporadic colorectal cancer. We also outline procedures for serial endoscopic examination that can be used to document the therapeutic response of an individual tumor and to monitor the health of individual mice. These protocols provide complementary experimental platforms to test the effectiveness of therapeutic compounds shown to be well tolerated by mice.

We describe methods for longitudinal monitoring of the efficacy of therapeutics for the treatment of colonic pathologies in mice using a rigid endoscope. This protocol can be readily used for the characterization of the therapeutic response of an individual tumor in live mice and also for monitoring potential disease relapse.

Nicht-invasive Beurteilung der Wirksamkeit neuer Therapeutika für Darmpathologien Verwenden der seriellen endoskopische Bildgebung von lebenden Mäusen

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic ...

<meta charset="utf8"></head><body>Reduzierung des Stresses von Versuchstieren durch mikropipettengesteuerte Arzneimittelverabreichung

Use of Micropipette-Guided Drug Administration as an Alternative Method to Oral Gavage in Rodent Models

Oral gavage (OG) with the use of a cannula attached to a syringe is one of the most common methods used to deliver precise dosing of compounds to the stomach of research animals. Unfortunately, this method comes with difficulties for both the operator and the research animal. Studies have shown that OG may lead to complications, including esophagitis, perforation of the esophagus, and inadvertent tracheal drug administration. In addition, OG is associated with increased plasma and fecal corticosterone levels (due to stress), altered blood pressure, and increased heart rate, which could negatively influence or bias study results. A previously developed alternative method termed micropipette-guided drug administration (MDA) incentivizes the animal to consume treatments readily in a minimally invasive manner. Herein, we present examples of the use of the MDA technique with treatments reconstituted in different vehicles and demonstrate effective delivery of the varied treatments to multiple different mouse strains. We further demonstrate that MDA is a technique that decreases the timing and invasiveness of drug administration and does not affect the gut microbiome composition as assessed by quantitative analysis of core gut microbial species. Overall, MDA may offer a less stressful and effective alternative to OG.

<meta charset="utf8"></head><body>Verwendung der Mikropipetten-gesteuerten Verabreichung von Medikamenten als alternative Methode zur oralen Sonde in Nagetiermodellen

Here, we describe micropipette-guided drug administration (MDA) as an alternative method to oral gavage that incentivizes the research animal to ingest treatments readily with minimal stress and discomfort.

Verwendung der Mikropipetten-gesteuerten Verabreichung von Medikamenten als alternative Methode zur oralen Sonde in Nagetiermodellen

Oral gavage (OG) with the use of a cannula attached to a syringe is one of the most common methods used to deliver precise dosing of compounds to the ...

Krebsforschung

In Vivo Evaluation of the Mechanical and Viscoelastic Properties of the Rat Tongue

The tongue is a highly innervated and vascularized muscle hydrostat on the floor of the mouth of most vertebrates. Its primary functions include supporting mastication and deglutition, as well as taste-sensing and phonetics. Accordingly, the strength and volume of the tongue can impact the ability of vertebrates to accomplish basic activities such as feeding, communicating, and breathing. Human patients with sleep apnea have enlarged tongues, characterized by reduced muscle tone and increased intramuscular fat that can be visualized and quantified by magnetic resonance imaging (MRI). The abilities to measure force generation and viscoelastic properties of the tongue constitute important tools for obtaining functional information to correlate with imaging data. Here, we present techniques for measuring tongue force production in anesthetized Zucker rats via electrical stimulation of the hypoglossal nerves and for determining the viscoelastic properties of the tongue by applying passive Lissajous force/deformation curves.

In Vivo Evaluation of the Mechanical and Viscoelastic Properties of the Rat Tongue

We describe a surgical procedure in an anesthetized rat model for determining the muscle tone and viscoelastic properties of the tongue. The procedure involves specific stimulation of the hypoglossal nerves and application of passive Lissajous force/deformation curves to the muscle.

In vivo Auswertung der mechanischen und viskoelastischen Eigenschaften der Rattenzunge

The tongue is a highly innervated and vascularized muscle hydrostat on the floor of the mouth of most vertebrates. Its primary functions include ...

&#181;Tongue: A Microfluidics-Based Functional Imaging Platform for the Tongue In Vivo

Intravital fluorescence microscopy is a tool used widely to study multicellular dynamics in a live animal. However, it has not been successfully used in the taste sensory organ. By integrating microfluidics into the intravital tongue imaging window, the &#181;Tongue provides reliable functional images of taste cells in vivo under controlled exposure to multiple tastants. In this paper, a detailed step-by-step procedure to utilize the &#181;Tongue system is presented. There are five subsections: preparing of tastant solutions, setting up of a microfluidic module, sample mounting, acquiring functional image data, and data analysis. Some tips and techniques to solve the practical issues that may arise when using the &#181;Tongue are also presented.

 &#181;Tongue: A Microfluidics-Based Functional Imaging Platform for the Tongue In Vivo

The article introduces the &#181;Tongue (microfluidics-on-a-tongue) device for functional taste cell imaging in vivo by integrating microfluidics into an intravital imaging window on the tongue.

μTongue: Eine mikrofluidikbasierte funktionelle Bildgebungsplattform für die Zunge in vivo

Intravital fluorescence microscopy is a tool used widely to study multicellular dynamics in a live animal. However, it has not been successfully used in ...

Neurowissenschaften

Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates

Gastrointestinal (GI) motility is critical for normal digestion and absorption. In the small bowel, which absorbs nutrients, motility optimizes digestion and absorption. For this reason, some of the motility patterns in the small bowel include segmentation for mixing of luminal contents and peristalsis for their propulsion. Physical properties of luminal contents modulate the patterns of small bowel motility. The mechanical stimulation of GI mechanosensory circuits by transiting luminal contents and underlying gut motility initiate and modulate complex GI motor patterns. Yet, the mechanosensory mechanisms that drive this process remain poorly understood. This is primarily due to a lack of tools to dissect how the small bowel handles materials of different physical properties. To study how the small bowel handles particulates of varying sizes, we have modified an established in vivo method to determine small bowel transit. We gavage live mice with fluorescent liquid or tiny fluorescent beads. After 30 minutes, we dissect out the bowels to image the distribution of fluorescent contents across the entirety of the GI tract. In addition to high-resolution measurements of the geometric center, we use variable size binning and spectral analysis to determine how different materials affect small bowel transit. We have explored how a recently discovered "gut touch" mechanism affects small bowel motility using this approach.

To study how the small bowel handles particulates of varying sizes, we have modified an established in vivo method to determine small bowel transit.

Untersuchung der Mechanosensorik von luminalen Partikeln im murinen Dünndarm

Gastrointestinal (GI) motility is critical for normal digestion and absorption. In the small bowel, which absorbs nutrients, motility optimizes digestion ...

Anpassung Menschen Videofluoroscopic Swallow Studienmethoden nachgewiesen und charakterisiert Dysphagie in Murine Krankheitsmodelle

Zusammenfassung

Weitere Videos entdecken

Kapitel in diesem Video

Methoden zur pharmakologisch induzierten Veränderungen der motorischen Funktion in Human Unvollständige SCI Quantify

Koordinaten Mapping von Hyolaryngeal Mechanik in Schlucken

Murine Endoskopie für

Nicht-invasive Beurteilung der Wirksamkeit neuer Therapeutika für Darmpathologien Verwenden der seriellen endoskopische Bildgebung von lebenden Mäusen

Verwendung der Mikropipetten-gesteuerten Verabreichung von Medikamenten als alternative Methode zur oralen Sonde in Nagetiermodellen

Verwendung der Mikropipetten-gesteuerten Verabreichung von Medikamenten als alternative Methode zur oralen Sonde in Nagetiermodellen

Verwendung der Mikropipetten-gesteuerten Verabreichung von Medikamenten als alternative Methode zur oralen Sonde in Nagetiermodellen

In vivo Auswertung der mechanischen und viskoelastischen Eigenschaften der Rattenzunge

μTongue: Eine mikrofluidikbasierte funktionelle Bildgebungsplattform für die Zunge in vivo

Untersuchung der Mechanosensorik von luminalen Partikeln im murinen Dünndarm