Name: studying murine small bowel mechanosensing of luminal particulates
Uploaded: 2022-03-18T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates at JoVE.com

We danken mevrouw Lyndsay Busby voor administratieve hulp en de heer Joel Pino voor de steun van de media. NIH-subsidies ondersteunden dit werk: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 en Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

Alle hier beschreven methoden zijn goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van Mayo Clinic.
1. Instellen
<ol><li>Snelle 8- tot 10 weken oude muizen gedurende 4 uur. Geef muizen toegang tot water. OPMERKING: We gebruiken wild-type mannelijke C57BL / 6J-muizen voor alle experimenten die hier worden gepresenteerd, maar ze kunnen worden uitgevoerd op muizen van elke stam, geslacht en genotype.</li>
	<li>Koel 15 ml gedestilleerd water in een con...

<ol>
	<li>Stevens, C. E., Hume, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Comparative Physiology of the Vertebrate Digestive System. 2nd ed. , (2004).</li><li>Bayliss, W. M., Starling, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+movements+and+innervation+of+the+small+intestine.">The movements and innervation of the small intestine.</a> The Journal of Physiology. 24 (2), 99-143 (1899).</li><li>Husebye, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+patterns+of+small+bowel+motility:+physiology+and+implications+in+organic+disease+and+functional+disorders.">The patterns of small bowel motility: physiology and implications in organic disease and functional disorders.</a> Neurogastroenterology and Motility. (11), 141-161 (1999).</li><li>Bush, T. G., 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=Effects+of+alosetron+on+spontaneous+migrating+motor+complexes+in+murine+small+and+large+bowel+in+vitro.">Effects of alosetron on spontaneous migrating motor complexes in murine small and large bowel in vitro.</a> American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 281 (4), 974-983 (2001).</li><li>Der-Silaphet, T., 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=Interstitial+cells+of+cajal+direct+normal+propulsive+contractile+activity+in+the+mouse+small+intestine.">Interstitial cells of cajal direct normal propulsive contractile activity in the mouse small intestine.</a> Gastroenterology. 114 (4), 724-736 (1998).</li><li>Szurszewski, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+migrating+electric+complex+of+the+canine+small+intestine.">A migrating electric complex of the canine small intestine.</a> American Journal of Physiology. 217 (6), 1757-1763 (1969).</li><li>Deloose, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+migrating+motor+complex:+control+mechanisms+and+its+role+in+health+and+disease.">The migrating motor complex: control mechanisms and its role in health and disease.</a> Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology. 9 (5), 271-285 (2012).</li><li>Johansoon, C., Ekelund, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relation+between+body+weight+and+the+gastric+and+intestinal+handling+of+an+oral+caloric+load.">Relation between body weight and the gastric and intestinal handling of an oral caloric load.</a> Gut. 17, 456-462 (1976).</li><li>Sarna, S. K., 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=Spatial+and+temporal+patterns+of+human+jejunal+contractions.">Spatial and temporal patterns of human jejunal contractions.</a> American Journal of Physiology. 257 (1), 423-432 (1989).</li><li>Hall, K. E., El-Sharkawy, T. Y., Diamant, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagal+control+ofcanine+postprandial+upper+gastrointestinal+motility.">Vagal control ofcanine postprandial upper gastrointestinal motility.</a> American Journal of Physiology. 250, 501-510 (1986).</li><li>Mayer, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+feelings:+the+emerging+biology+of+gut-brain+communication.">Gut feelings: the emerging biology of gut-brain communication.</a> Nature Reviews Neuroscience. 12 (8), 453-466 (2011).</li><li>Alcaino, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+population+of+gut+epithelial+enterochromaffin+cells+is+mechanosensitive+and+requires+Piezo2+to+convert+force+into+serotonin+release.">A population of gut epithelial enterochromaffin cells is mechanosensitive and requires Piezo2 to convert force into serotonin release.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Sciences. 115 (32), 7632-7641 (2018).</li><li>Kugler, E. 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=Mechanical+stress+activates+neurites+and+somata+of+myenteric+neurons.">Mechanical stress activates neurites and somata of myenteric neurons.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 342 (2015).</li><li>Mazzuoli, G., Schemann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanosensitive+enteric+neurons+in+the+myenteric+plexus+of+the+mouse+intestine.">Mechanosensitive enteric neurons in the myenteric plexus of the mouse intestine.</a> PloS One. 7 (7), 39887 (2012).</li><li>Won, K. J., Sanders, K. M., Ward, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interstitial+cells+of+Cajal+mediate+mechanosensitive+responses+in+the+stomach.">Interstitial cells of Cajal mediate mechanosensitive responses in the stomach.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (41), 14913-14918 (2005).</li><li>Mao, Y., Wang, B., Kunze, W. <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+myenteric+sensory+neurons+in+the+mouse+small+intestine.">Characterization of myenteric sensory neurons in the mouse small intestine.</a> Journal of Neurophysiology. 96 (3), 998-1010 (2006).</li><li>McIntyre, A., 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=Effect+of+bran,+ispaghula,+and+inert+plastic+particles+on+gastric+emptying+and+small+bowel+transit+in+humans:+the+role+of+physical+factors.">Effect of bran, ispaghula, and inert plastic particles on gastric emptying and small bowel transit in humans: the role of physical factors.</a> Gut. 40 (2), 223-227 (1997).</li><li>Treichel, 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=Specialized+mechanosensory+epithelial+cells+in+mouse+gut+intrinsic+tactile+sensitivity.">Specialized mechanosensory epithelial cells in mouse gut intrinsic tactile sensitivity.</a> Gastroenterology. 162 (2), 535-547 (2022).</li><li>Bharucha, A. E., Anderson, B., Bouchoucha, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+movement+with+evaluating+colonic+transit+in+humans.">More movement with evaluating colonic transit in humans.</a> Neurogastroenterology and Motility. 31 (2), 13541 (2019).</li><li>Camilleri, 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+gastric+emptying+and+colonic+filling+of+solids+characterized+by+a+new+method.">Human gastric emptying and colonic filling of solids characterized by a new method.</a> American Journal of Physiology. 257 (2), 284-290 (1989).</li><li>Wang, D., 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=Trans-illumination+intestine+projection+imaging+of+intestinal+motility+in+mice.">Trans-illumination intestine projection imaging of intestinal motility in mice.</a> Nature Communications. 12 (1), 1682 (2021).</li><li>Woting, A., Blaut, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+intestinal+permeability+and+gut-transit+time+determined+with+low+and+high+molecular+weight+fluorescein+isothiocyanate-dextrans+in+C3H+mice.">Small intestinal permeability and gut-transit time determined with low and high molecular weight fluorescein isothiocyanate-dextrans in C3H mice.</a> Nutrients. 10 (6), 685 (2018).</li><li>Miller, M. S., Galligan, J. J., Burks, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accurate+measurement+of+intestinal+transit+in+the+rat.">Accurate measurement of intestinal transit in the rat.</a> The Journal of Pharmacologial and Toxicological Methods. 6 (3), 211-217 (1981).</li><li>Moore, B. A., 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=Inhaled+carbon+monoxide+suppresses+the+development+of+postoperative+ileus+in+the+murine+small+intestine.">Inhaled carbon monoxide suppresses the development of postoperative ileus in the murine small intestine.</a> Gastroenterology. 124 (2), 377-391 (2003).</li><li>Machholz, E., 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=Manual+restraint+and+common+compound+administration+routes+in+mice+and+rats.">Manual restraint and common compound administration routes in mice and rats.</a> Journal of Visualized Experiments. (67), e2771 (2012).</li><li>Baeyens, N., Schwartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+of+vascular+mechanosensation+and+remodeling.">Biomechanics of vascular mechanosensation and remodeling.</a> Molecular Biology of the Cell. 27 (1), 7-11 (2016).</li><li>Ye, G. J., Nesmith, A. P., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+mechanotransduction+on+vascular+smooth+muscle+myocytes'+cytoskeleton+and+contractile+function.">The role of mechanotransduction on vascular smooth muscle myocytes' cytoskeleton and contractile function.</a> The Anatomical Record (Hoboken). 297 (9), 1758-1769 (2014).</li><li>Mercado-Perez, A., Beyder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gut+feelings:+mechanosensing+in+the+gastrointestinal+tract.">Gut feelings: mechanosensing in the gastrointestinal tract.</a> Nature Reviews Gastroenterology &amp; Hepatology. , 1-14 (2022).</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=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>Inoue, Y., 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=Diet+and+abdominal+autofluorescence+detected+by+in+vivo+fluorescence+imaging+of+living+mice.">Diet and abdominal autofluorescence detected by in vivo fluorescence imaging of living mice.</a> Molecular Imaging. 7 (1), 21-27 (2008).</li><li>Szarka, L. A., Camilleri, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+the+assessment+of+small-bowel+and+colonic+transit.">Methods for the assessment of small-bowel and colonic transit.</a> Seminars in Nuclear Medicine. 42 (2), 113-123 (2012).</li><li>Padmanabhan, P., 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=Gastrointestinal+transit+measurements+in+mice+with+99mTc-DTPA-labeled+activated+charcoal+using+NanoSPECT-CT.">Gastrointestinal transit measurements in mice with 99mTc-DTPA-labeled activated charcoal using NanoSPECT-CT.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 3 (1), 1-8 (2013).</li><li>Jang, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+discrimination+in+rat+and+mouse+gastric+emptying.">Size discrimination in rat and mouse gastric emptying.</a> Biopharmaceutics and Drug Disposition. 34 (2), 107-124 (2013).</li><li>Zhu, Y. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enteric+sensory+neurons+communicate+with+interstitial+cells+of+Cajal+to+affect+pacemaker+activity+in+the+small+intestine.">Enteric sensory neurons communicate with interstitial cells of Cajal to affect pacemaker activity in the small intestine.</a> Pfl&#252;gers Archiv: European Journal of Physiology. 446 (7), 1467-1475 (2014).</li><li>Treichel, A. J., Farrugia, G., Beyder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+touchy+business+of+gastrointestinal+(GI)+mechanosensitivity.">The touchy business of gastrointestinal (GI) mechanosensitivity.</a> Brain Research. 1693, 197-200 (2018).</li></ol>

Het maagdarmkanaal vereist, net als andere buisvormige organen, zoals bloedvaten, mechanische sensoren en effectoren om de homeostase 26,27,28 te behouden. Het maagdarmkanaal is echter uniek omdat de fysieke eigenschappen van de materialen die het doorkruisen niet constant zijn tijdens maaltijden. Intraluminale inhoud van verschillende fysische eigenschappen (vast, vloeibaar en gas) passeert de darm en genereert verschillende me...

Het menselijke maagdarmkanaal (GI) is een orgaansysteem van meerdere meters lang, ruwweg benaderd als een buis van verschillende afmetingen en fysieke eigenschappen1. Naarmate de inhoud door de lengte beweegt, is de primaire functie van het maagdarmkanaal het absorberen van stoffen die van cruciaal belang zijn voor het leven. De dunne darm is specifiek verantwoordelijk voor de opname van voedingsstoffen. De transit van de dunne darm is strak gereguleerd om overeen te komen met de spijsvertering en absorptiefuncties, wat resulteert in verschillende beweeglijkheidspatronen. Bayliss en Starling beschreven de "wet van de darm"2 in 1899, met het contractiele voortstuwingsprogramma in de darm dat tegenwoordig bekend staat als de peristaltische reflex; het segment proximaal aan de voedselbolus trekt samen om het voort te stuwen, en het distale segment ontspant om het te ontvangen. In theorie zou dit patroon alleen al voldoende kunnen zijn om materiaal aboraal te transporteren, maar meer dan een eeuw onderzoek heeft een complexer beeld geschetst van contractiele activiteit in het maagdarmkanaal. Drie dunne darmmotiliteitsperioden worden bij mensen herkend: het migrerende motorische complex (MMC), de vastenperiode en de postprandiale periode3. Dezelfde patronen zijn gemeld bij muizen 4,5. De MMC is een cyclisch motorisch patroon dat bij de meeste zoogdieren bewaardblijft 6,7. Het MMC heeft een karakteristiek vierfasenpatroon dat dient als een nuttige klinische marker bij functionele GI-stoornissen7. De vier fasen, in volgorde van voorkomen, zijn (I) rust, (II) onregelmatige contracties met lage amplitude, (III) regelmatige contracties met hoge amplitude en (IV) ramp-down periode van afnemende activiteit7. De MMC markeert het belangrijkste motorische patroon van de vastenperiode3. MMC's van de vastenperiode ruimen de inhoud van de dunne darm op ter voorbereiding op de volgende maaltijd.
De motorische patronen van de postprandiale periode zijn geoptimaliseerd voor de spijsverterings- en absorptiefuncties3. Ongeacht de calorische samenstelling, de eerste doorvoer is snel langs de dunne darm, de inhoud wordt verspreid over de lengte van de darm en de doorvoer vertraagt vervolgens8. De absorptie wordt geoptimaliseerd door het contactoppervlak te vergroten en te vertragen om de verblijftijd te verlengen. Zodra de voedingsstoffen zich in het lumen bevinden, bestaat het dominante patroon uit nauwe (<2 cm uit elkaar) ongecoördineerde contracties (segmenteringscontracties), met een paar over elkaar geplaatste contracten met grote amplitude over de hele lengte van de dunne darm (peristaltische contracties)9. Segmenterende contracties mengen de intraluminale inhoud op zijn plaats. De incidentele grote peristaltische samentrekkingen stuwen de inhoud naar de dikke darm.
De timing van deze overgang terug naar MMC's hangt af van het voedselvolume en de calorische samenstelling10. De dunne darmmonsters geven dus luminale aanwijzingen om te regelen wanneer de overgang tussen motiliteitsperioden moet worden overgezet. Mechanische aanwijzingen, zoals fysische eigenschappen van luminale inhoud11, luminaal volume en wandspanning, betrekken mechanoreceptorcellen in de GI-wand 12,13,14,15,16. Inderdaad, het verhogen van de vaste component van een maaltijd leidt tot een toename van de dunne darmtransit17. We speculeren dat fysische eigenschappen, zoals de vloeibare of vaste toestand van intraluminale inhoud, verschillende mechanoreceptoren moeten aanspreken vanwege de verschillende krachten die ze genereren op de GI-wand18.
De gouden standaard voor het meten van in vivo GI-transit bij mensen, zoals bij muizen, is het gebruik van radioactieve tracers gemeten door scintigrafie als ze de maag verlaten of langs de dikke darm19,20. Bij zoogdieren loopt de dunne darm op onvoorspelbare manieren waardoor de dunne darm moeilijk in vivo betrouwbaar in beeld kan worden gebracht, maar er wordt vooruitgang geboekt21. Verder is er momenteel een gebrek aan hulpmiddelen om te kwantificeren hoe de dunne darm omgaat met deeltjes van verschillende eigenschappen en groottes. Het uitgangspunt hier was een gouden standaardtechniek die de studie van dunne darmtransit22,23,24 en barrièrefunctie22 standaardiseert. Het bestaat uit het verbijsteren van muizen met een fluorescerend materiaal, wachten op GI-beweeglijkheid om het materiaal te transporteren, het maagdarmkanaal uit te schakelen, het in verschillende secties van maag tot dikke darm te segmenteren, te sectieren en intraluminale inhoud te homogeniseren voor fluorescentiekwantificering. We hebben twee verbeteringen aangebracht. Ten eerste hebben we de samenstelling van de gegavaagde inhoud gewijzigd om fluorescerende microscopische kralen op te nemen om te bepalen hoe de dunne darm fysieke deeltjes verdeelt. Ten tweede hebben we de ruimtelijke resolutie verbeterd door het hele maagdarmkanaal van maag tot dikke darm ex vivo in beeld te brengen en binning van variabele grootte te gebruiken om onze analyse over dieren te standaardiseren. We stellen dat dit nieuwe inzichten onthult in de balans tussen propulsieve versus segmenterende contracties tijdens de postprandiale fase.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>C57BL/6J mice</td>
			<td>Jackson Laboratory</td>
			<td>664</td>
			<td>other mice can be used with this protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissection tools</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel software</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>n/a</td>
			<td>used for spreadsheet analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent Green Polyethylene Microspheres 1.00g/cc 75-90um - 10g</td>
			<td>Cospheric</td>
			<td>UVPMS-BG-1.00 75-90um - 10g</td>
			<td>&#34;smaller beads&#34; in the manuscript</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent Green Polyethylene Microspheres 1.00g/cc 180-212um - 10g</td>
			<td>Cospheric</td>
			<td>UVPMS-BG-1.00 180-212um - 10g</td>
			<td>&#34;larger beads&#34; in the manuscript</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gavage needles</td>
			<td>Instech</td>
			<td>FTP-18-50-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>used to extract fluorescence profile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminated ruler paper (prepared in-house)</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl cellulose (viscosity: 400 cP)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>M0262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoshop software</td>
			<td>Adobe</td>
			<td>n/a</td>
			<td>used for image processing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhodamine B isothiocyanate-Dextran</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>r8881-100mg</td>
			<td>&#34;liquid&#34; condition in the manuscript</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xenogen IVIS 200</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>124262</td>
			<td>In vivo imaging system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying murine small bowel mechanosensing of luminal particulates

Gastro-intestinale (GI) motiliteit is van cruciaal belang voor een normale spijsvertering en absorptie. In de dunne darm, die voedingsstoffen absorbeert, optimaliseert beweeglijkheid de spijsvertering en absorptie. Om deze reden omvatten sommige van de beweeglijkheidspatronen in de dunne darm segmentatie voor het mengen van luminale inhoud en peristaltiek voor hun voortstuwing. Fysische eigenschappen van luminale inhoud moduleren de patronen van dunne darmmotiliteit. De mechanische stimulatie van GI-mechanosensorische circuits door luminale inhoud en onderliggende darmmotiliteit initiëren en moduleren complexe GI-motorpatronen. Toch blijven de mechanosensorische mechanismen die dit proces aansturen slecht begrepen. Dit is voornamelijk te wijten aan een gebrek aan hulpmiddelen om te ontleden hoe de dunne darm omgaat met materialen met verschillende fysieke eigenschappen. Om te bestuderen hoe de dunne darm omgaat met deeltjes van verschillende groottes, hebben we een gevestigde in vivo methode aangepast om de doorvoer van de dunne darm te bepalen. We vangen levende muizen met fluorescerende vloeistof of kleine fluorescerende kralen. Na 30 minuten ontleden we de darmen om de verdeling van fluorescerende inhoud over het hele maagdarmkanaal in beeld te brengen. Naast metingen met hoge resolutie van het geometrische centrum, gebruiken we binning van variabele grootte en spectrale analyse om te bepalen hoe verschillende materialen de doorvoer van de dunne darm beïnvloeden. We hebben onderzocht hoe een recent ontdekt "darmaanraking" -mechanisme de beweeglijkheid van de dunne darm beïnvloedt met behulp van deze aanpak.

We tonen representatieve resultaten vanaf stap 3. Figuur 1 toont de intacte geëxplanteerde darmen, met fluorescerende metingen eroverheen. De maag (paars) wordt langs dezelfde as gelegd als de dunne darm (oranje), maar we geven er de voorkeur aan om de blindedarm (blauw) naar de zijkant te verplaatsen om overlapping met de dikke darm (oranje) te voorkomen. Zoals blijkt uit het linkerpaneel, is dit niet altijd mogelijk vanwege de grootte van het orgaan. We snijden de dunne darm op ~ 200 mm o...

Watch this Scientific Journal Video about Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates at JoVE.com

Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates

Om te bestuderen hoe de dunne darm omgaat met deeltjes van verschillende groottes, hebben we een gevestigde in vivo methode aangepast om de doorvoer van de dunne darm te bepalen.

Het bestuderen van Murine Small Bowel Mechanosensing van luminale deeltjes

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

Dit is een protocol dat bestudeert hoe de dunne darm omgaat met materialen met verschillende fysieke eigenschappen en hoe het die materialen in de ruimte verdeelt. Het is een aanvullend hulpmiddel in onze studie van darmmechanosensitiviteit. De belangrijkste voordelen van dit protocol zijn dat het kan worden gebruikt om materialen of mengsels met verschillende fysische eigenschappen te bestuderen en dat de resolutie ons in staat stelt om regionale transits over korte darmsegmenten op te lossen.Deze techniek draagt bij aan ons begrip van darmmechanosensitiviteit. Het helpt ons te begrijpen hoe de dunne darm transitbeslissingen neemt op basis van de mechanische signalen die het ontvangt van de intraluminale inhoud. Bereid om te beginnen de maagsonde voor door een voedingssonde van 18 gauge dikte en 50 millimeter lengte aan een spuit van 1 milliliter te bevestigen en 200 microliter RITC-oplossing of microsfeeroplossing te trekken.Houd vervolgens het nuchtere dier handmatig vast met behulp van de eenhandige beveiligingstechniek en steek vervolgens voorzichtig de voedingssonde door de mond en slokdarm van de muis totdat deze in de maag komt. Eenmaal ingebracht, verwijdert u langzaam de inhoud van de spuit in de maag en verwijdert u voorzichtig de buis uit de muis. Volg de maagsonde en breng de muis terug naar de kooi.Voordat u met de dissecties begint, schakelt u het in vivo beeldvormingsinstrument in zodat het de gewenste temperatuur bereikt. Plaats na euthanasie de muis in rugligging op een dissectiefase en speld zijn vier aanhangsels op het podium om toegang te krijgen tot de buik. Maak vervolgens het oppervlak van de buik nat met 70% ethanol.Gebruik vervolgens een microdissectietang om de huid te trekken en maak een dwarse incisie met een scherpe chirurgische schaar op 1 centimeter boven de anus. Om de intraperitoneale holte bloot te leggen, zet u de incisie verticaal op de buik voort tot aan de ribbenkast. Behandel de darmen voorzichtig en waardeer hun oriëntatie in de buikholte voordat je ze manipuleert.Snijd de proximale naar de gastro-oesofageale overgang, waardoor de maag van de slokdarm wordt gescheiden en de dikke darm, de blindedarm en de dunne darm voorzichtig worden ontrafeld door langzaam in de tegenovergestelde richting te trekken. Gebruik een microdissectieschaar om de aanhechtingen van het mesenterium aan de darmen te scheiden. Breng later met behulp van de tang de ontlede darmen over naar het meetblad.Plaats de maag op 0 millimeter en schik de darmen langs de liniaal tot 200 millimeter, snijd vervolgens de darm op 200 millimeter met een microdissectieschaar en herhaal deze procedure van darmuitlijning. Zodra het weefsel op de liniaal is gerangschikt, rangschikt u de blindedarm parallel aan het weefsel, maar niet in direct contact ermee. Plaats het meetblad met het ontleedde weefsel in een donker gebied, zodat de fluorescentie kan worden bewaard totdat het tijd is om te fotograferen.Om ex vivo beeldvorming te starten, opent u de beeldbewerkingssoftware. Log in en initialiseer het beeldinstrument om klaar te zijn voor beeldacquisitie. Stel voor RITC-gasscherm Excitatie in op 535 nanometer en Emissies op 600 nanometer.Terwijl voor groene microsfeerkralen Excitatie op 465 nanometer en Emissie op 520 nanometer wordt ingesteld. Stel nu de belichting in op Automatisch en selecteer het gezichtsveld. Nadat u ervoor hebt gezorgd dat de darmen tijdens het transport niet zijn verschoven, plaatst u het meetblad in het instrument binnen het gezichtsveld.Sluit de deur van het instrument veilig en selecteer Snapshot om het gezichtsveld te fotograferen. Sla verzamelde foto's op een flashstation op voor analyse. Sla vervolgens individuele opnamen van de fluorescerende en fotografische afbeeldingen op.Een overlay van de foto en fluorescentie geeft de locatie van fluorescerende materialen in het maagdarmkanaal aan. Open de fluorescerende en fotografische afbeeldingsbestanden in beeldbewerkingssoftware voor analyse. Pas de pixelgrootte van beide afbeeldingen aan om de exacte afmetingen te hebben en sluit het fotobestand.Gebruik voor de fluorescerende afbeelding een gumgereedschap om de achtergrond te verwijderen en transparant te maken. Maak een nieuwe laag. Kies een zwarte vulling naar de laag en sleep de laag om onder de laag met de fluorescerende afbeelding te liggen en maak een volledig zwarte achtergrond.Sla de nieuwe fluorescerende afbeelding met alleen het fluorescerende signaal op een zwarte achtergrond op als een nieuw TIF-bestand. Open de nieuwe fluorescerende en fotografeer afbeeldingen in ImageJ. Verander elke afbeelding in een 30-bits afbeelding door Afbeelding te kiezen, gevolgd door Type en 30-bits.Maak een samengevoegde afbeelding van beide door Afbeelding te kiezen, gevolgd door Kleur en Samenvoegkanalen. Selecteer in het dialoogvenster dat wordt geopend het fotobestand voor het grijze kanaal en het fluorescerende bestand Onder eventuele gekleurde kanalen. Schakel de schaal van de samengevoegde afbeelding uit door Analyseren te selecteren, gevolgd door Schaal instellen en Klik om schaal te verwijderen.Selecteer het gereedschap Rechthoek in ImageJ. Teken een rechthoek rond een deel van de dunne darm terwijl je goed let op de breedte van dit interessante gebied, omdat het constant moet blijven tussen alle interessante regio's. Dupliceer het interessegebied door Afbeelding te selecteren, gevolgd door Dupliceren en selecteer alleen het kanaal dat overeenkomt met het gekleurde kanaal.Gebruik opnieuw het gereedschap Rechthoek om een interessant gebied over de hele nieuwe afbeelding te tekenen en een fluorescentieprofiel op te halen door Analyseren te selecteren, gevolgd door Plotprofiel. Open de lijst met waarden en kopieer ze naar spreadsheetsoftware. Herhaal stappen van het tekenen van het interessegebied tot het ophalen van een fluorescentieprofiel voor elk deel van de dunne darm zoals eerder beschreven op een andere liniaalrij.Vermenigvuldig in de spreadsheetsoftware elke gemiddelde intensiteitswaarde met de constante breedte van de rechthoek die in de vorige stap is gemaakt. Dit levert op elk punt de werkelijke intensiteitswaarde langs de dunne darm op. Hier worden de gemiddelde fluorescentiesporen langs de lengte van de dunne darm weergegeven.De verdeling van fluorescerend materiaal varieert afhankelijk van de materiaaleigenschappen van de intraluminale inhoud. Het verhogen van het aantal bakken dat wordt gebruikt om dezelfde onbewerkte gegevenssets te sorteren, onthult granulaire traceerfuncties die onoplosbaar zijn met minder bakken. Kleinere bakken verminderen de meetonzekerheid, verhogen de ruimtelijke resolutie en weerspiegelen beter de verdelende component van de beweeglijkheid van de dunne darm.Het geometrische centrum slaagt er niet in om de ruimtelijke verdeling van intraluminale inhoud volledig te karakteriseren. Deze beperking van de geometrische centrummeting komt duidelijk naar voren in de vergelijking tussen vloeistoffen en grotere kralen. Het fluorescerende spoor van de grotere kralen is meer verdeeld, maar het gemiddelde is tot een vergelijkbaar punt als dat van de vloeistof, ongeacht de binning granulariteit, wat de beperking benadrukt van alleen focussen op het geometrische centrum.Om rekening te houden met de distributieve aard van dunne darmcontracties, werd een vermogensspectrale analyse opgenomen in deze studie. Het plotten van het vermogensspectrum toont aan dat naarmate de bakgroottes krimpen, we aanzienlijk dominante frequenties kunnen waarnemen in het grotere kralenspectrum, maar niet in dat van de kleine kralen. Sommige, maar niet alle, van die extra dominante frequenties zijn aanwezig in het vloeibare spectrum.De meest delicate stappen van dit protocol zijn de maagsonde en de dissectie. Deze moeten door de experimentatoren worden gestandaardiseerd voordat deze techniek voor experimentele doeleinden wordt uitgevoerd. Dit is een terminaal experiment, omdat het dier moet worden geofferd.Maximaliseer indien mogelijk het gebruik van uw diermodel door andere niet-terminale experimenten vóór deze uit te voeren. Onze groep heeft deze techniek onlangs gebruikt om onze bevindingen van darmaanrakingssets te ondersteunen waarbij de darm epitheliale mechanoreceptoren gebruikt om fijnere fysieke eigenschappen te detecteren, net zoals onze vingers dat doen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protocol voor Long Duration Whole Body Hyperthermie in Muizen

Hyperthermia is a general term used to define the increase in core body temperature above normal. It is often used to describe the increased core body ...

Orthotopic Small Bowel Transplantation in Rats

Orthotope dunne darm bij ratten

Small  bowel transplantation has become an accepted clinical option for patients with  short gut syndrome and failure of parenteral nutrition ...

DNBS/TNBS Colitis Models: Providing Insights Into Inflammatory Bowel Disease and Effects of Dietary Fat

DNBS / TNBS Colitis modellen: Inzicht geven Into Inflammatory Bowel Disease en effecten van vet in de voeding

Inflammatory Bowel Diseases (IBD), including Crohn&#39;s Disease and Ulcerative Colitis, have long been associated with a genetic basis, and more recently ...

Murine Ileocolic Bowel Resection with Primary Anastomosis

Muizen Ileocolic darm resectie met primaire anastomose

Intestinal resections are frequently required for treatment of diseases involving the gastrointestinal tract, with Crohn&#8217;s disease and colon cancer ...

Studying the Role of Alveolar Macrophages in Breast Cancer Metastasis

Het bestuderen van de rol van alveolaire macrofagen in de uitzaaiing van borstkanker

This paper describes the application of the syngeneic model of breast cancer (4T1) to the studies on a role of pulmonary alveolar macrophages in cancer ...

Ultrasound-guided Intracardiac Injection of Human Mesenchymal Stem Cells to Increase Homing to the Intestine for Use in Murine Models of Experimental Inflammatory Bowel Diseases

Echografie-geleide Intracardiac injectie van menselijke mesenchymale stamcellen toe Homing aan de darm voor gebruik in lymfkliertest modellen van experimentele inflammatoire darmziekten

Crohn&#39;s disease (CD) is a common chronic inflammatory disease of the small and large intestines. Murine and human mesenchymal stem cells (MSCs) have ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluatie van de fractuur Callus ontwikkeling tijdens het bot genezing in muizen met behulp van een MRI-compatibele osteosynthese apparaat voor de muis dijbeen

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

Een kleine diermodel van Ex Vivo Normothermic lever perfusie

There is a significant shortage of liver allografts available for transplantation, and in response the donor criteria have been expanded. As a result, ...

An Efficient Sieving Method to Isolate Intact Glomeruli from Adult Rat Kidney

Een efficiënte zeven methode te isoleren Intact Glomeruli van de nier van volwassen ratten

Preservation of glomerular structure and function is pivotal in the prevention of glomerulonephritis, a category of kidney disease characterized by ...

Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

Continue bloedafname in kleine dierlijke positron emissie tomografie/computertomografie maakt de meting van de arteriële ingangsfunctie mogelijk

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...