Nós graciosamente agradecer membros adicionais do Lab Lever que contribuíram para a coleta de dados (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce e Matan Kadosh) e de revisão de artigos (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, e Kate Robbins). Reconhecemos também Roderic Schlotzhauer e Edwin Honse do MU Física Oficina para a sua entrada projeto e fabricação dos tubos de observação de roedores utilizados neste estudo. Estamos especialmente agradecidos por (Departamento de Cirurgia da Universidade de Missouri Radiologia Supervisor na Medicina Veterinária e - Faculdade de Medicina Veterinária) Malea Jan Kunkel e Jan Ivey (Gerente da Cath Lab Pesquisa Animal da Universidade de Missouri - School of Medicine) para demonstrar paciência e motivação constante durante a operação os fluoroscopia de alta energia como foi desenvolvido o protocolo VFSS murino. Fontes de financiamento para este estudo incluiu NIH / NIDCD (TE Lever), NIH / NINDS (GK Pavlath), Otolaryngologia - Cirurgia de Cabeça e Pescoço fundos de arranque (TE Lever), do Fundo de MU PRIME (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever), e do Centro de MU sobre Envelhecimento (TE Lever).

Open Access para este artigo é patrocinado pela Glenbrook.

Disfagia (distúrbio de deglutição) é um sintoma comum de várias condições médicas que afetam as pessoas de todas as idades. Exemplos incluem acidente vascular cerebral, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, paralisia cerebral, distrofia muscular, esclerose lateral amiotrófica (ELA), doença de Batten, câncer de cabeça e pescoço, o nascimento prematuro, e idade avançada. A disfagia é altamente correlacionado com a mortalidade, geralmente como consequência de desnutrição ou pneumonia grave que se desenvolve quando bacteriana-laden comida / líquido / saliva é aspirado para os pulmões 1-4. Esta condição médica debilitante e com risco de vida afeta mais de 15 milhões de pessoas a cada ano nos Estados Unidos sozinho 3. Apesar da alta prevalência e os resultados negativos associados, as opções atuais de tratamento para a disfagia são limitados a paliativos (e não curativa) se aproxima, como a modificação da dieta (por exemplo, evitando as consistências de alimentos / líquidos específicos), alterações posturais (por exemplo, Tucking o queixo quando engolir), abordagens a motor (por exemplo, exerce o direccionamento músculos na cavidade oral, faringe, laringe e), abordagens sensoriais (por exemplo, aroma de execução, a temperatura, e / ou de estimulação mecânica), e tubo de alimentação (por exemplo, a nutrição e hidratação administrados via nasogástrica (NG) tubo de gastrostomia endoscópica percutânea ou (PEG) tubo). Estes tratamentos servem apenas como terapia sintomática em vez de mirar as causas subjacentes do problema. Na verdade, uma grande barreira para a descoberta de novos tratamentos eficazes, para a disfagia é o conhecimento científico limitado de mecanismos patológicos responsáveis, que provavelmente diferente para cada doença. Diagnóstico Disfagia é predominantemente feita através de um procedimento radiográfico chamado de deglutição estudo (VFSS), também conhecido como um estudo de bário modificado. Ao longo dos últimos 30 anos ou mais, este teste de diagnóstico tem sido considerada o padrão-ouro para evaluating função andorinha 5-7. Este teste implica ter o paciente se sentar ou ficar no caminho do feixe de raios-X de uma máquina de fluoroscopia enquanto voluntariamente a ingestão de alimentos e consistências líquida misturada com um agente de contraste oral, tipicamente sulfato de bário 8,9 ou iohexol 10. À medida que o paciente engole, alimentos e líquido contendo agente de contraste pode ser observada em tempo real através de um monitor de computador, enquanto viaja a partir da boca para o estômago. Estruturas de tecido mole também são visíveis e podem ser avaliados em relação à estrutura e função. Os doentes são chamados a realizar vários goles de cada alimento e consistência líquida, todos os quais são vídeos gravados para posterior visualização e análise de frame-by-frame para quantificar a presença eo grau de disfagia. Numerosos componentes fisiológicos de engolir normalmente são analisados, como o ponto de disparo anatômica da andorinha da faringe, o tempo de trânsito bolus através da faringe e esôfago, extensão e duração do laryngeal elevação, localização e quantidade de resíduo pós-andorinha, e ocorrência de e razão fisiológica para aspiração 7,11. Aspectos do protocolo VFSS humano foram recentemente adaptado para o estudo ratos livremente comportando; no entanto, os resultados foram limitados porque os ratos não permanecer no campo videofluoroscópica de vista durante o teste 12. VFSS não tenha sido previamente tentada com ratinhos. A adaptação bem sucedida do protocolo VFSS humano para utilização com ratos e ratazanas iria proporcionar um método novo de pesquisa para investigar as centenas de modelos de doenças que são conhecidos por causar disfagia em humanos actualmente existente murino (ratinho e rato). Este novo método (doravante referida como VFSS murina), portanto, acelerar a identificação e validação de modelos murinos de disfagia que são adequados para investigar os mecanismos neurofisiológicos subjacentes no tecido músculos, nervos e cérebro que são patológico e contribuindo para a disfagia in humanos. Além disso, murino VFSS iria permitir a identificação de medidas objetivas (biomarcadores) de capacidade de deglutição / disfunção que poderia ser comparado diretamente com os seres humanos. Estas espécies cruzadas biomarcadores videofluoroscópicos poderia então servir medidas de resultados, como novos para quantificar a eficácia do tratamento em ensaios pré-clínicos com camundongos e ratos, o que melhor traduzem em ensaios clínicos com pessoas. Para esse efeito, o protocolo VFSS murino foi estabelecida utilizando ~ 100 ratinhos de ambos os sexos. Todos os ratos eram ou C57 ou híbridos estirpes C57 / SJL. Os ratinhos C57 não foram geneticamente alterados, enquanto C57 / SJL foi a estirpe de fundo para uma colónia de murganhos transgénicos G93A-SOD1 (ou SOD1), o modelo animal mais largamente utilizado dos ALS. A colônia SOD1 foi um aproximada de 50-50 mix de transgênicos (ou seja, ALS-afetados) ratos e não transgênicas (ou seja, não afetados) ninhada. O protocolo VFSS murino consiste em três componentes: <ol><li&gt; câmaras de observação a pedido de clientes que permitem a alimentação voluntária e deglutição ao estar desenfreado em um espaço confinado dentro de uma máquina de fluoroscopia, </li><li> Receitas que mascaram o sabor aversivo / odor de agentes de contraste oral e produzem radiodensity suficiente para permitir a visualização adequada da deglutição, </li><li> Um protocolo passo-a-passo de teste que maximiza o cumprimento animal, minimiza o tempo total do teste e a exposição à radiação, e permite a quantificação de vários parâmetros de andorinha para cada fase da deglutição (ou seja, oral, faringe, esófago e). </li></ol> O efeito combinado produz um baixo stress, ambiente confortável, auto-alimentando exame que permite a avaliação da alimentação típica e deglutição comportamentos de ratos.

<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

Este estudo adaptado videofluoroscópica humano deglutição (VFSS) métodos para uso com modelos de doenças murino com a finalidade de facilitar a investigação translacional disfagia. Resultados bem sucedidos dependem três componentes críticos: câmaras de ensaio que permitam a auto-alimentação ao estar desenfreado em um espaço confinado, receitas que mascaram o sabor aversivo / odor de agentes de contraste orais comercialmente disponíveis, e um protocolo de passo-a-passo de teste que permite a quantificação da fisiologia andorinha. A eliminação de um ou mais desses componentes vai ter um impacto negativo nos resultados do estudo. Além disso, o nível de energia de capacidade de o sistema irá determinar que a fluoroscopia engolir parâmetros podem ser investigados. A maioria dos centros de pesquisa têm fluoroscopia de alta energia projetados para uso com pessoas e animais de maior porte, o que resulta em má qualidade de imagem excepcional ao testar ratos e outros pequenos roedores. Apesar dessa limitação, identificamos sete VFSS parâmetros que são consistentemente quantificáveis ​​em ratinhos quando usando um fluoroscópio alta energia em combinação com o novo protocolo VFSS murino. Nós obtivemos recentemente um sistema de baixa fluoroscopia energia com capacidades excepcionalmente de alta resolução de imagem e ampliação que foi projetado para uso com ratos e outros pequenos roedores. Trabalhos preliminares de usar este novo sistema, em combinação com o novo protocolo VFSS murino, identificou 13 parâmetros andorinha que são consistentemente quantificáveis ​​em camundongos, o que é quase o dobro do número obtido usando convencional (ou seja, de alta energia) fluoroscopia. Identificação de parâmetros adicionais andorinha é esperado como otimizar as capacidades deste novo sistema. Os resultados até agora demonstrar a utilidade do uso de um sistema de fluoroscopia de energia de baixo para detectar e quantificar mudanças sutis na fisiologia andorinha que podem passar despercebidas quando se usa fluoroscopia de alta energia para investigar modelos de doenças murino.

Nós projetamos com sucesso um romance e um protocolo específico VFSS-murino replicável que inclui câmaras de ensaio que permitam a auto-alimentação, receitas para aromatização de agentes de contraste orais, e um protocolo de teste passo-a-passo que permite a quantificação da fisiologia andorinha. A capacidade de o nível de energia do sistema de fluoroscopia determinado que engolir parâmetros poderiam ser investigados em ratinhos. Nós inicialmente utilizado fluoroscopia de alta energia projetados para uso com pessoas e animais maiores (por exemplo, GE Advantx, GE OEC 9600, e Omega Cardiac Cath CS-25, cada um com 30 quadros por segundo). No entanto, estes sistemas tinham capacidades de ampliação suficientes para testes ratinhos, o que resultou no enchimento dos animais apenas uma pequena porção do campo de visão (Figura 9). Como resultado, a qualidade de imagem era excepcionalmente fraca, impossibilitando a visualizar a maioria das estruturas do mecanismo de deglutição. Apesar desta limitação, foram identificados 7 VFS objetivoS engolir parâmetros que eram consistentemente quantificável para ratinhos quando se utiliza uma (ou seja, alta energia) fluoroscopia convencional em combinação com o novo protocolo VFSS murino (Tabela 3). Além disso, identificou-se o espaço vallecular como o ponto de disparo anatómica para engolir em ratinhos adultos saudáveis ​​(3-17 meses de idade), bem como condições de ratos com idade avançada (&gt; 18 meses) e ALS em fase terminal. <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig9highres.jpg" width="650" /> Figura 9:. Energia fluoroscopia Sistemas de Alto Esquerda: Imagem representativa de um rato obtidos utilizando alta energia (ou seja, os sistemas convencionais) fluoroscopia. Note-se que o rato preenche apenas uma pequena porção do campo de vista de fluoroscopia, demonstrando assim a capacidade de ampliação insuficiente de fluoroscopia convencional para roedores de imagem. Direita: A mesma imagem ampliada pós-capture usando um programa de software de edição de vídeo. Seta preta: engolir ponto de disparo (valéculas). Seta branca:. Bolus no esôfago distal, imediatamente antes de passar através da junção GE (asterisco branco) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig9highres.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> PARÂMETROS ANDORINHA </td><td style="width:140px"> Sistema de Alta Energia </td><td style="width:140px"> Low Energy System </td></tr><tr><td> Inter-Swallow Interval (ISI) </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Jaw Excursion Rate (Lamba taxa equivalente) </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Jaw Excursion Distância </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Rácio de lambe-Swallow </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Swallow Taxa </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Pharyngeal Transit Time (PTT) </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus velocidade pela faringe </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Esofágico Transit Time (ETT) </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus velocidade através de Esôfago </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus velocidade pela faringe e esôfago </td><td> X </td><td> X </td></tr><tr><td> Bolus Area </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Pharyngeal Resíduos Área </td><td></td><td> X </td></tr><tr><td> Volume de líquidos consumidos </td><td> X </td><td> X </td></tr></tbody></table> Tabela 3: Andorinha Parâmetros Quantificável Usando alta versus baixa energia fluoroscopia Systems. Recentemente, adquiriu um sistema de fluoroscopia baixa ampliação energia chamada The LabScope (Glenbrook Technologies, Randolph, NJ) que foi projetado especificamente para o nosso laboratório para uso comratos e outros roedores pequenos (Figura 10). No entanto, os acentuadamente maiores níveis de ampliação deste sistema tornaram impossível para visualizar todo o mecanismo de deglutição de um rato em um único campo de visão. Em vez disso, são necessárias duas posições de teste, como mostrado na Figura 11. Posição 1 permite a visualização de toda a cabeça e a região proximal torácica. Esta posição é necessário para avaliar as fases oral e faríngea da deglutição. Posição 2 permite a visualização do ponto gatilho andorinha (ie, valéculas) à gastroesofágico (GE). Esta posição é necessário para avaliar a fase esofágica da deglutição. Trabalhos preliminares usando O LabScope em combinação com o novo protocolo VFSS murino identificou 13 parâmetros andorinha objetivas que são consistentemente quantificáveis ​​em camundongos, o que é quase o dobro do número obtido usando alta energia fluoroscopia (ie, convencionais) (Tabela 3). Este o<html> ESULTADOS é atribuído às capacidades de ampliação avançados da LabScope, que permite a visualização de inúmeras estruturas anatômicas (Figura 12), que eram essencialmente invisível quando usando sistemas convencionais: por exemplo, osso hióide, traquéia e vértebras cervicais. Como resultado, nós também foram capazes de analisar os vídeos para a evidência de penetração laríngea e aspiração. Nem penetração aspiração nem foi observado para qualquer rato neste estudo, independentemente das condições de saúde ou doença. <img alt="Figura 10" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig10highres.jpg" width="650" /> Figura 10:. O LabScope Esquerda: O LabScope executa como um fluoroscope área de trabalho para pequenos animais. Direita: Close-up vista do LabScope com componentes marcados. A tabela de elevador de tesoura é posicionar uma câmara de observação dentro do campo fluoroscope de vista.<html> tp_upload / 52319 / &quot;target =&quot; _ 52319fig10highres.jpg blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 11" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig11highres.jpg" width="650" /> Figura 11: Low Energy. Fluoroscopy Sistema de Imagens de um rato obtidos utilizando um sistema de baixa energia fluoroscopia. Note-se que a capacidade de ampliação elevada impede a visualização de todo o mecanismo de andorinha no interior do campo de visão da fluoroscopia. Esquerda: Posição 1 - permite a visualização de toda a cabeça e região torácica proximal. O ponto de disparo andorinha (seta preta) está essencialmente centrada dentro do campo de visão. Direita: Posição 2 - permite a visualização do ponto gatilho andorinha (seta preta) para a junção GE (asterisco branco). Nota do bolo que passa através do esófago distai (seta branca).<html> &quot;target =&quot; _ g11highres.jpg blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 12" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig12highres.jpg" width="650" /> Figura 12:. Usando estruturas anatômicas Visible um Fluoroscopy Sistema Low Energy Mesmo na configuração mais baixa ampliação (à esquerda), estruturas ósseas da cabeça e do pescoço de um rato são facilmente visíveis através do nosso sistema de baixa fluoroscopia energia (ie, A LabScope). As estruturas anatômicas dentro do quadrado preto são mostrados (e rotulados) em maior ampliação para a direita. Melhor visualização das estruturas ósseas permite a quantificação de vários parâmetros andorinha adicionais que eram impossíveis de analisar usando fluoroscopia de alta energia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig12highres.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> t &quot;&gt; Swallow taxa e intervalo inter-andorinha são parâmetros representativos VFSS que podem ser quantificados utilizando ou sistemas de baixas ou altas fluoroscopia energia em combinação com o novo protocolo VFSS murino foram quantificados Esses dois parâmetros engolir para três grupos de ratos:. SOD1-G93A (SOD1) ratinhos transgénicos (isto é, um modelo de esclerose lateral amiotrófica), a doença em fase terminal entre 4-5 meses de idade, os ratinhos C57 envelhecidos (18-24 meses de idade), e um grupo de indivíduos saudáveis ​​jovens (4-8 meses de controle de idade) camundongos C57 e irmãos não transgênicas da colônia SOD1. Todos os dados referem-se a bebedouro só, usando um sistema de baixa ou alta fluoroscopia energia. Não foram encontradas diferenças significativas entre os ratos jovens C57 e jovens não transgênico controle) ratos (do SOD1 colônia em relação a estes dois parâmetros andorinha;., portanto, os dados foram combinados em um grupo geral &quot;controle&quot; de camundongos jovens saudáveis ​​para comparação com os ratos e camundongos com idade entre C57 SOD1 em fase terminal taxa de Andorinha (ie,o número de andorinha durante 2 segundos consecutivos de beber ininterrupto) foi significativamente mais lenta para ratos SOD1 em comparação com os ratos e os controlos com idades entre C57. Intervalo de Inter-andorinha (ou seja, o tempo entre duas andorinhas sucessivas) não foi significativamente diferente entre os grupos. Estes resultados suportam a noção de que os perfis de disfagia provável que seja distintamente diferente para cada condição da doença (Figura 13). <img alt="Figura 13" src="/files/ftp_upload/52319/52319fig13highres.jpg" width="650" /> Figura 13:. Resultados preliminares Esta figura mostra resultados preliminares representativos dos dois parâmetros andorinha VFSS quantificados utilizando o protocolo VFSS murino: taxa (à esquerda) e intervalo inter-andorinha (à direita) engolir. Engula taxa foi significativamente mais lento para ratos SOD1 em comparação com camundongos e controles com idades entre C57. Não foram identificadas diferenças significativas entre os grupos para a inter-andorinha entreval. Linhas no topo das barras indicam diferenças estatisticamente significativas (p &lt;0,05) entre os grupos, identificados utilizando comparações de pares de Bonferroni. As barras de erro representam ± 1 SEM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52319/52319fig13highres.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

Este estudo adaptado com sucesso deglutição estudo (VFSS) métodos humanos para uso com modelos de doenças murino com a finalidade de facilitar a investigação translacional disfagia.

Adaptação Humanos videofluoroscópicos Andorinha Métodos de Estudo de detectar e caracterizar Disfagia em modelos de doenças Murino

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

Research

JoVE Journal

Medicine

21.2K visualizações.  University of Missouri.  Este estudo adaptado com sucesso deglutição estudo (VFSS) métodos humanos para uso com modelos de doenças murino com a finalidade de facilitar a investigação translacional disfagia. 

Vídeo: 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).

Os métodos para quantificar alterações farmacologicamente induzida na função motora em humanos SCI incompleta

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

Medicina

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform PrPSc 1. PrPC is detergent-soluble and sensitive to proteinase K (PK)-digestion, whereas PrPSc forms detergent-insoluble aggregates and is partially resistant to PK2-6. The conversion of PrPC to PrPSc is known to involve a conformational transition of &alpha;-helical to &beta;-sheet structures of the protein. However, the in vivo pathway is still poorly understood. A tentative endogenous PrPSc, intermediate PrP* or "silent prion", has yet to be identified in the uninfected brain7.
Using a combination of biophysical and biochemical approaches, we identified insoluble PrPC aggregates (designated iPrPC) from uninfected mammalian brains and cultured neuronal cells8, 9. Here, we describe detailed procedures of these methods, including ultracentrifugation in detergent buffer, sucrose step gradient sedimentation, size exclusion chromatography, iPrP enrichment by gene 5 protein (g5p) that specifically bind to structurally altered PrP forms10, and PK-treatment. The combination of these approaches isolates not only insoluble PrPSc and PrPC aggregates but also soluble PrPC oligomers from the normal human brain. Since the protocols described here have been used to isolate both PrPSc from infected brains and iPrPC from uninfected brains, they provide us with an opportunity to compare differences in physicochemical features, neurotoxicity, and infectivity between the two isoforms. Such a study will greatly improve our understanding of the infectious proteinaceous pathogens. The physiology and pathophysiology of iPrPC are unclear at present. Notably, in a newly-identified human prion disease termed variably protease-sensitive prionopathy, we found a new PrPSc that shares the immunoreactive behavior and fragmentation with iPrPC 11, 12. Moreover, we recently demonstrated that iPrPC is the main species that interacts with amyloid-&beta; protein in Alzheimer disease13. In the same study, these methods were used to isolate Abeta aggregates and oligomers in Alzheimer's disease13, suggesting their application to non-prion protein aggregates involved in other neurodegenerative disorders.

A new species of cellular prion protein (PrPC) has recently been identified in uninfected human brains using the methods described here. These methods can be used to isolate various PrP species, while some of them are also useful in isolating other misfolded protein aggregates from human brains.

Isolamento de Oligómeros PrP solúveis e insolúveis no cérebro humano normal

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

Spectral Karyotyping to Study Chromosome Abnormalities in Humans and Mice with Polycystic Kidney Disease

Conventional method to identify and classify individual chromosomes depends on the unique banding pattern of each chromosome in a specific species being analyzed 1, 2. This classical banding technique, however, is not reliable in identifying complex chromosomal aberrations such as those associated with cancer. To overcome the limitations of the banding technique, Spectral Karyotyping (SKY) is introduced to provide much reliable information on chromosome abnormalities.
SKY is a multicolor fluorescence in-situ hybridization (FISH) technique to detect metaphase chromosomes with spectral microscope 3, 4. SKY has been proven to be a valuable tool for the cytogenetic analysis of a broad range of chromosome abnormalities associated with a large number of genetic diseases and malignancies 5, 6. SKY involves the use of multicolor fluorescently-labelled DNA probes prepared from the degenerate oligonucleotide primers by PCR. Thus, every chromosome has a unique spectral color after in-situ hybridization with probes, which are differentially labelled with a mixture of fluorescent dyes (Rhodamine, Texas Red, Cy5, FITC and Cy5.5). The probes used for SKY consist of up to 55 chromosome specific probes 7-10.
The procedure for SKY involves several steps (Figure 1). SKY requires the availability of cells with high mitotic index from normal or diseased tissue or blood. The chromosomes of a single cell from either a freshly isolated primary cell or a cell line are spread on a glass slide. This chromosome spread is labeled with a different combination of fluorescent dyes specific for each chromosome. For probe detection and image acquisition,the spectral imaging system consists of sagnac interferometer and a CCD camera. This allows measurement of the visible light spectrum emitted from the sample and to acquire a spectral image from individual chromosomes. HiSKY, the software used to analyze the results of the captured images, provides an easy identification of chromosome anomalies. The end result is a metaphase and a karyotype classification image, in which each pair of chromosomes has a distinct color (Figure 2). This allows easy identification of chromosome identities and translocations. For more details, please visit Applied Spectral Imaging website (<a href="http://www.spectral-imaging.com/" target="_blank">http://www.spectral-imaging.com/</a>).
SKY was recently used for an identification of chromosome segregation defects and chromosome abnormalities in humans and mice with Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD), a genetic disease characterized by dysfunction in primary cilia 11-13. Using this technique, we demonstrated the presence of abnormal chromosome segregation and chromosomal defects in ADPKD patients and mouse models 14. Further analyses using SKY not only allowed us to identify chromosomal number and identity, but also to accurately detect very complex chromosomal aberrations such as chromosome deletions and translocations (Figure 2).

Spectral Karyotyping (SKY) is an advanced cytogenetics technique to identify genomic and chromosomal aberrations. This technique takes advantage of chromosome painting probes, which allow classification of all chromosomes. SKY can also identify complex chromosome aberrations and segregation defects in mice and humans with various diseases, including polycystic kidney disease.

Cariotipagem espectral para o Estudo de Anomalias cromossômicas em humanos e camundongos com doença renal policística

Conventional method to identify and classify individual chromosomes depends on the unique banding pattern of each chromosome in a specific species being ...

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.

Coordenar Mapeamento de hiolaríngeo Mecânica em engolir

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.

Murino Endoscopia para<em&gt; In Vivo</em&gt; Cura Multimodal imagem de Carcinogênese e Avaliação de Intestinal ferida e inflamação

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

<meta charset="utf8"></head><body>Reduzindo o estresse animal de pesquisa com a administração de medicamentos guiada por micropipeta

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>Uso da administração de medicamentos guiados por micropipeta como método alternativo à gavagem oral em modelos de roedores

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.

Uso da administração de medicamentos guiados por micropipeta como método alternativo à gavagem oral em modelos de roedores

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 ...

Pesquisa do câncer

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.

Avaliação In Vivo das Propriedades Mecanicas e Viscoelásticas da Língua do Rato

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: Uma plataforma de imagem funcional baseada em microfluidics para a língua 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 ...

Adaptação Humanos videofluoroscópicos Andorinha Métodos de Estudo de detectar e caracterizar Disfagia em modelos de doenças Murino

Resumo

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Uso da administração de medicamentos guiados por micropipeta como método alternativo à gavagem oral em modelos de roedores

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