Name: in vitro characterization of the electrophysiological properties of colonic afferent fibers in rats
Uploaded: 2017-09-27T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vitro Characterization of the Electrophysiological Properties of Colonic Afferent Fibers in Rats at JoVE.com

Detta protokoll stöds av forskningsanslag från den National Natural Science Foundation Kina (#31171066, #81270464) och den kinesisk-tyska Science Center (GZ919).

den experimentellt protokoll som redovisas här har godkänts av den djur etiska kommittén av Shanghai Jiaotong University School of Medicine (# SYXK2013-0050). dissektion av kolorektum med intakt ganglion och nerv trunk tar minst 15 minuter för en person som är ganska erfaren i denna teknik. Det är därför nödvändigt att hålla djur vid liv men under djup anestesi samtidigt utför dissektionerna, för att säkerställa bärkraften av vävnad för efterföljande elektrofysiologiska inspelning.
<p class="jove_...

<ol>
	<li>Al-Chaer, E. D., Traub, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+basis+of+visceral+pain:+recent+developments.">Biological basis of visceral pain: recent developments.</a> Pain. 96 (3), 221-225 (2002).</li><li>Christianson, J. A., Traub, R. J., Davis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+spinal+distribution+and+neurochemical+phenotype+of+colonic+afferents+in+mouse+and+rat.">Differences in spinal distribution and neurochemical phenotype of colonic afferents in mouse and rat.</a> J Comp Neurol. 494 (2), 246-259 (2006).</li><li>Wynn, G., Rong, W., Xiang, Z., Burnstock, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purinergic+mechanisms+contribute+to+mechanosensory+transduction+in+the+rat+colorectum.">Purinergic mechanisms contribute to mechanosensory transduction in the rat colorectum.</a> Gastroenterology. 125 (5), 1398-1409 (2003).</li><li>Dong, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impairments+of+the+Primary+Afferent+Nerves+in+a+Rat+Model+of+Diabetic+Visceral+Hyposensitivity.">Impairments of the Primary Afferent Nerves in a Rat Model of Diabetic Visceral Hyposensitivity.</a> Mol Pain. 11, (2016).</li><li>Lynn, P. A., Blackshaw, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+recordings+of+afferent+fibres+with+receptive+fields+in+the+serosa,+muscle+and+mucosa+of+rat+colon.">In vitro recordings of afferent fibres with receptive fields in the serosa, muscle and mucosa of rat colon.</a> J Physiol. 518 (Pt 1), 271-282 (1999).</li><li>Page, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+contributions+of+ASIC+channels+1a,+2,+and+3+in+gastrointestinal+mechanosensory+function.">Different contributions of ASIC channels 1a, 2, and 3 in gastrointestinal mechanosensory function.</a> Gut. 54 (10), 1408-1415 (2005).</li><li>Hockley, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=P2Y+Receptors+Sensitize+Mouse+and+Human+Colonic+Nociceptors.">P2Y Receptors Sensitize Mouse and Human Colonic Nociceptors.</a> J Neurosci. 36 (8), 2364-2376 (2016).</li><li>Peiris, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+visceral+afferent+recordings:+preliminary+report.">Human visceral afferent recordings: preliminary report.</a> Gut. 60 (2), 204-208 (2011).</li><li>Feng, B., Gebhart, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+silent+afferents+in+the+pelvic+and+splanchnic+innervations+of+the+mouse+colorectum.">Characterization of silent afferents in the pelvic and splanchnic innervations of the mouse colorectum.</a> Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 300 (1), G170-G180 (2011).</li><li>Feng, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+guanylate+cyclase-C+attenuates+stretch+responses+and+sensitization+of+mouse+colorectal+afferents.">Activation of guanylate cyclase-C attenuates stretch responses and sensitization of mouse colorectal afferents.</a> J Neurosci. 33 (23), 9831-9839 (2013).</li><li>Feng, B., Gebhart, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+Functional+Characterization+of+Mouse+Colorectal+Afferent+Endings.">In vitro Functional Characterization of Mouse Colorectal Afferent Endings.</a> J Vis Exp. (95), e52310 (2015).</li><li>Nullens, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vitro+Recording+of+Mesenteric+Afferent+Nerve+Activity+in+Mouse+Jejunal+and+Colonic+Segments.">In Vitro Recording of Mesenteric Afferent Nerve Activity in Mouse Jejunal and Colonic Segments.</a> J Vis Exp. (116), (2016).</li><li>Rong, W., Hillsley, K., Davis, J. B., Hicks, G., Winchester, W. J., Grundy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jejunalafferent+nerve+sensitivity+in+wild-type+and+TRPV1+knockout+mice.">Jejunalafferent nerve sensitivity in wild-type and TRPV1 knockout mice.</a> J Physiol. 560 (Pt 3), 867-881 (2004).</li><li>Brierley, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+chemosensory+function+and+receptor+expression+of+splanchnic+and+pelvic+colonic+afferents+in+mice).">Differential chemosensory function and receptor expression of splanchnic and pelvic colonic afferents in mice).</a> J Physiol. 567 (Pt 1), 267-281 (2005).</li><li>Brierley, S. M., Jones, R. C. 3. r. d., Gebhart, G. F., Blackshaw, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splanchnic+and+pelvic+mechanosensory+afferents+signal+different+qualities+of+colonic+stimuli+in+mice.">Splanchnic and pelvic mechanosensory afferents signal different qualities of colonic stimuli in mice.</a> Gastroenterology. 127 (1), 166-178 (2004).</li><li>La, J. H., Schwartz, E. S., Gebhart, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+the+expression+of+transient+receptor+potential+channel+V1,+transient+receptor+potential+channel+A1+and+mechanosensitive+two+pore-domain+K++channels+between+the+lumbar+splanchnic+and+pelvic+nerve+innervations+of+mouse+urinary+bladder+and+colon.">Differences in the expression of transient receptor potential channel V1, transient receptor potential channel A1 and mechanosensitive two pore-domain K+ channels between the lumbar splanchnic and pelvic nerve innervations of mouse urinary bladder and colon.</a> Neuroscience. 186, 179-187 (2001).</li><li>Wang, G., Tang, B., Traub, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+processing+of+noxious+colonic+input+by+thoracolumbar+and+lumbosacral+dorsal+horn+neurons+in+the+rat.">Differential processing of noxious colonic input by thoracolumbar and lumbosacral dorsal horn neurons in the rat.</a> J Neurophysiol. 94 (6), 3788-3794 (2005).</li></ol>

Det protokoll som presenteras här är en relativt okomplicerad experimentell metod för att bedöma den kolon afferenter av råttor elektrofysiologiska egenskaper. Protokollet (från vävnad dissektion till att inrätta nerv inspelningen) vanligtvis tar cirka 2 timmar att slutföra. Vävnaden samling (steg 3) och beredning av sug elektroden (steg 5) är de kritiska steg. Det är viktigt att kunna lokalisera till PG, LSN och PN och ta hand inte kommer för att skada de ganglion och nerver under vävnad dissektion. Spetse...

Mag-tarmkanalen (GIT) är rikt innerverade med extrinsic afferenta nerver som förmedlar sensoriska signaler från tarmen till centrala nervsystemet och som bidrar till gut-brain interaktionen. Förändrad retbarhet av dessa extrinsic afferenter, liksom förändrad central behandling av afferenta ingångarna, ligger bakom visceral smärta och andra symtom på GI villkor, inklusive funktionella och inflammatorisk tarm sjukdomar1. Sensorisk information från kolorektum förmedlas främst genom den torakolumbala/hypogastric och den lumbosakrala/bäcken nerver (PN)2. Har man ett ökat intresse för att studera dessa primära afferenta fibrer i gnagare sjukdomsmodeller elektrofysiologiska egenskaper. Dock i vivo elektrofysiologiska inspelningar av den kolon afferenter i gnagare är en teknisk utmaning och kräver betydande kirurgiska färdigheter. Dessutom kan hemodynamiska förändringar, vävnad rörelse och bedövningsmedel också påverka nervaktiviteten och känslighet att testa stimuli i vivo. Därför, under de senaste åren har ett ökande antal studier anställda i vitro (ex vivo) beredningar av olika arter, inklusive möss, råttor, marsvin och människor, att undersöka mekanismer för sensorisk transduktion i kolon afferenter och förändrad retbarhet i sjukdomstillstånd. 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8
Två typer av ex vivo colonic förberedelse har främst rapporterats: den ”plan ark” förberedelse5,9,10 och ”tube” beredning3,4. En video protokoll för ”platt ark” murina kolorektum beredning har funnits tidigare publicerade11. I detta protokoll, den musen kolorektum, med PN) eller ländryggen splanchnic nerver (LSN) fäst, är skördade och superfused i en vävnad kammare. Kolorektum är uppskuren längdriktningen och nerv bunten förlängs i en inspelning fack fyllda med paraffinolja. Nervaktivitet är inspelade med en monopolär platina-iridium-elektrod. Protokollet tillåter för identifiering av de receptiva fälten av enskilda afferenta fibrer med hjälp av opartisk elektrisk stimulering. Det lokaliserar tillämpningen av kemiska stimuli, samt tillämpningen av olika mekanisk stimulering paradigm (t.ex. fokala slemhinnor sondering och omkretsriktningen stretch), till afferenta nervändar. Eftersom nerven måste utvidgas till en separat kammare från vävnad kammaren, är det viktigt att hålla den bifoga nerven relativt lång; framgångsrika dissektion av nerverna är en utmaning för de nya till denna metod. Nullens et al. publicerade nyligen en video protokoll för in vitro- inspelning av den mesenteriska afferenter murina jejunal och colonic segment12. I denna ”tube” förberedelse hålls gut segmentet med krös fäst intakt, vilket möjliggör graderade buk och intra - och extra-luminala administrationen av olika kemikalier. Eftersom krös nerven är inspelade med en sug elektrod, som kan placeras nära vävnaden, kan afferenta aktivitet registreras även om krös nerven är relativt kort. Men krös nerv består av blandade populationer av vagala och spinal afferenta fibrer som innerverar jejunum eller torakolumbala hypogastric. Lumbosakrala bäcken afferenter innerverar den kolorektum, som inte kan diskrimineras i detta protokoll. Här presenterar vi ett detaljerat protokoll för elektrofysiologiska inspelning av råtta kolon afferenter med ”tube” kolorektum preparatet med en intakt PG. Denna metod kan tillåta för karakterisering av ländryggen funktionella egenskaper splanchnic (hypogastric) och lumbosakrala bäcken afferenter.

<table width="889">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="width:215px;height:40px;">Sodium Pentobarbital</td>
			<td style="width:123px;">Shanghai Westang Bio-Tech</td>
			<td style="width:344px;">B558</td>
			<td style="width:208px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Capsaicin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>M2028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Electrode puller</td>
			<td>MicroData Instrument Inc</td>
			<td>PMP107</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Neurolog System (Bioamplifier)</td>
			<td>Digitimer, Ltd</td>
			<td>Neurolog System</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">A/D converter</td>
			<td>Cambridge Electronic Design</td>
			<td>Micro1401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Data processing software</td>
			<td>Cambridge Electronic Design</td>
			<td>Spike2 version 6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Silver wire</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>EP12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Glass tubes</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>1B150-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Electrode holder</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MEH3SBW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating bath</td>
			<td>Grant</td>
			<td>GR150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Dissecting microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>Zoom2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Dissecting microscope</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>PZMIII-BS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Cigarette lighter</td>
			<td>any</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Surgical tools</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Insect pins</td>
			<td>home-made from 0.1 mm stainless steel wire</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Three way manipulator</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>KITF-R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Rats</td>
			<td>Any</td>
			<td>NA</td>
			<td>Any strain/sex can be used.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro characterization of the electrophysiological properties of colonic afferent fibers in rats

Dysfunktion av kolon sensoriska nerver har varit inblandad i patofysiologin bakom flera gemensamma villkor, inklusive funktionella och inflammatoriska tarmsjukdomar och diabetes. Här beskriver vi ett protokoll för in vitro- karakterisering av elektrofysiologiska egenskaper colonic afferenter hos råttor. Kolorektum, med intakt bäcken ganglion (PG) fäst, bort från råtta; superfused med carbogenated Krebs lösning i inspelning kammaren. och kanylerade orala och anala ändar att möjliggöra buk. En fin nerv bunt som härrör från PG identifieras och nervaktiviteten multiunit afferenta registreras med en sug elektrod. Buk för segmentet colonic framkallar gradvisa ökningar av multiunit ansvarsfrihet. En principalkomponentanalys bedrivs för att skilja lågtröskelvård, hög-tröskeln och wide-dynamiskt omfång afferenta fibrerna. Kemisk känslighet av kolon afferenter kan studeras genom badkar eller intraluminal förvaltning av test föreningar. Detta protokoll kan ändras för ansökan till andra arter, såsom möss och marsvin, och att studera skillnader i torakolumbala/hypogastric och lumbosakrala/bäcken afferenter i fallande tjocktarmen i normal elektrofysiologiska egenskaper och sjukdomstillstånd.

Figur 1 är en Schematisk illustration av experimentella setup för ex vivo ”tube” kolorektum beredning, med en representant för inspelning från en nerv distala till PG. Nerven innehöll förmodligen en blandning av bäcken och ländrygg splanchnic afferenter. I preparat från normala råttor har colonic afferenta nerver vanligtvis en låg nivå av oregelbundna spontan aktivitet. Ramp buk i tjocktarmen inducerar en gradvis ökning av eldhastigh...

Watch this Scientific Journal Video about In Vitro Characterization of the Electrophysiological Properties of Colonic Afferent Fibers in Rats at JoVE.com

In Vitro Characterization of the Electrophysiological Properties of Colonic Afferent Fibers in Rats

Onormal sensorisk funktion ligger bakom visceral smärta och andra symtom på funktionella och inflammatoriska tarmsjukdomar. Ett protokoll för elektrofysiologiska inspelning av kolon afferenta nerver i en kolorektum ex vivo råtta förberedelse presenteras här.

In Vitro Karakterisering av elektrofysiologiska egenskaper Colonic afferenta fibrer i råttor

Dysfunction of the colonic sensory nerves has been implicated in the pathophysiology of several common conditions, including functional and inflammatory ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In Vitro Characterization of the Electrophysiological Properties of Colonic Afferent Fibers in Rats

A General Method for Evaluating Incubation of Sucrose Craving in Rats

En allmän metod för att utvärdera Inkubation av Sackaros Craving på råttor

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and ...

Electrophysiological Characterization of GFP-Expressing Cell Populations in the Intact Retina

Elektrofysiologiska Karakterisering av GFP-uttryckande cellpopulationer i intakt Retina

Studying the physiological properties and synaptic connections of specific neurons in the intact tissue is a challenge for those cells that lack ...

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

Visualisering av proprioceptorer i<em&gt; Drosophila</em&gt; Larver och puppor

Proprioception is the ability to sense the motion, or position, of body parts by responding to stimuli arising within the body. In fruitflies and other ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Dubbla Elektrofysiologiska Inspelningar av synaptiskt-framkallade astrogliala och neuronala svar i akut hippocampus skivor

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Selective Tracing of Auditory Fibers in the Avian Embryonic Vestibulocochlear Nerve

Selektiv spåra Auditiva fibrer i Avian embryonala Vestibulocochlear Nerve

The embryonic chick is a widely used model for the study of peripheral and central ganglion cell projections. In the auditory system, selective labeling ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektrofysiologiska inspelning i hjärnan i Intact vuxna zebrafisk

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

An In Vitro Adult Mouse Muscle-nerve Preparation for Studying the Firing Properties of Muscle Afferents

An In Vitro Adult Mouse Muscle-nerve Preparation for Studying the Firing Properties of Muscle Afferents

Ett<em&gt; In Vitro</em&gt; Adult Mouse Muskel-nerv Förberedelse för Studera Förbränningsegenskaper för Muscle afferenter

Muscle sensory neurons innervating muscle spindles and Golgi tendon organs encode length and force changes essential to proprioception. Additional ...

Electrophysiological and Morphological Characterization of Neuronal Microcircuits in Acute Brain Slices Using Paired Patch-Clamp Recordings

Elektro och morfologisk karakterisering av neurala Microcircuits i akut hjärnan skivor Använda Kopplade Patch-Clamp Inspelningar

The combination of patch clamp recordings from two (or more) synaptically coupled neurons (paired recordings) in acute brain slice preparations with ...

In Vitro Recording of Mesenteric Afferent Nerve Activity in Mouse Jejunal and Colonic Segments

In Vitro Recording of Mesenteric Afferent Nerve Activity in Mouse Jejunal and Colonic Segments

I vitro Registrering av Mesenteric Afferent nervaktivitet i mus jejunal och Kolon segment

Afferent nerves not only convey information concerning normal physiology, but also signal disturbed homeostasis and pathophysiological processes of the ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Akut<em&gt; In vivo</em&gt; Elektrofysiologiska inspelningar av lokala fältpotentialer och multifunktionsaktivitet från Hyperdirect-vägen i bedövade råttor

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...