Name: studying murine small bowel mechanosensing of luminal particulates
Uploaded: 2022-03-18T15:00:00
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Nous remercions Mme Lyndsay Busby pour son aide administrative et M. Joel Pino pour son soutien aux médias. Les subventions des NIH ont soutenu ce travail: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 et Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) de la Mayo Clinic.
1. Configuration
<ol><li>Souris rapides de 8 à 10 semaines pendant 4 h. Fournir aux souris un accès à l’eau. REMARQUE: Nous utilisons des souris mâles C57BL / 6J de type sauvage pour toutes les expériences présentées ici, mais elles peuvent être effectuées sur des souris de n’importe quelle souche, sexe et g?...

<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>

Le tractus gastro-intestinal, comme d’autres organes tubulaires, tels que les vaisseaux sanguins, nécessite des capteurs et des effecteurs mécaniques pour maintenir l’homéostasie26,27,28. Cependant, le tractus gastro-intestinal est unique en ce sens que les propriétés physiques des matériaux qui le traversent ne sont pas constantes d’un repas à l’autre. Les contenus intraluminaux de diverses propriétés physiques...

Le tractus gastro-intestinal (GI) humain est un système organique de plusieurs pieds de long, approximatif comme un tube de dimensions et de propriétés physiquesvariables 1. Au fur et à mesure que le contenu se déplace sur toute sa longueur, la fonction principale du tractus gastro-intestinal est d’absorber les substances essentielles à la vie. L’intestin grêle est spécifiquement responsable de l’absorption des nutriments. Le transit de l’intestin grêle est étroitement régulé pour correspondre aux fonctions de digestion et d’absorption, ce qui entraîne divers modèles de motilité. Bayliss et Starling ont décrit la « loi de l’intestin »2 en 1899, montrant le programme de propulsion contractile dans l’intestin connu aujourd’hui sous le nom de réflexe péristaltique; Le segment proximal au bol alimentaire se contracte pour le propulser vers l’avant, et le segment distal se détend pour le recevoir. En théorie, ce modèle seul pourrait suffire à transporter le matériau par voie aborale, mais plus d’un siècle de recherche a brossé un tableau plus complexe de l’activité contractile dans le tractus gastro-intestinal. Trois périodes de motilité de l’intestin grêle sont reconnues chez l’homme : le complexe moteur migrant (MMC), la période de jeûne et la période postprandiale3. Les mêmes tendances ont été rapportées chez les souris 4,5. La MMC est un moteur cyclique conservé chez la plupart des mammifères 6,7. La MMC a un schéma caractéristique en quatre phases qui sert de marqueur clinique utile dans les troubles gastro-intestinaux fonctionnels7. Les quatre phases, par ordre d’occurrence, sont (I) la quiescence, (II) les contractions irrégulières de faible amplitude, (III) les contractions régulières de haute amplitude, et (IV) la période de ralentissement de l’activitédéclinante 7. Le MMC marque le schéma moteur majeur de la période de jeûne3. Les MMC de la période de jeûne éclaircissent le contenu de l’intestin grêle en préparation du prochain repas.
Les schémas moteurs de la période postprandiale sont optimisés pour les fonctions digestives et absorbantes3. Quelle que soit la composition calorique, le transit initial est rapide le long de l’intestin grêle, le contenu est réparti le long de l’intestin et le transit ralentit ensuite8. L’absorption est optimisée en augmentant la surface de contact et en la ralentissant pour augmenter le temps de séjour. Une fois que les nutriments sont à l’intérieur de la lumière, le schéma dominant consiste en des contractions étroites (<2 cm espacées) non coordonnées (contractions de segmentation), avec quelques contractions superposées de grande amplitude couvrant toute la longueur de l’intestin grêle (contractions péristaltiques)9. Les contractions de segmentation mélangent les contenus intraluminaux en place. Les grandes contractions péristaltiques occasionnelles propulsent le contenu vers le côlon.
Le moment de cette transition vers les CMM dépend du volume alimentaire et de la composition calorique10. Ainsi, l’intestin grêle échantillonne des indices luminaux pour réguler le moment de la transition entre les périodes de motilité. Des indices mécaniques, tels que les propriétés physiques du contenu luminal11, le volume luminal et la tension de la paroi, engagent les cellules mécanoréceptrices dans la paroi gastro-intestinale 12,13,14,15,16. En effet, l’augmentation de la composante solide d’un repas entraîne une augmentation du transit intestinal grêle17. Nous supposons que les propriétés physiques, telles que l’état liquide ou solide du contenu intraluminal, doivent engager différents mécanorécepteurs en raison des diverses forces qu’ils génèrent sur la paroi gastro-intestinale18.
L’étalon-or pour mesurer le transit gastro-intestinal in vivo chez l’homme, comme chez la souris, est l’utilisation de traceurs radioactifs mesurés par scintigraphie lorsqu’ils sortent de l’estomac ou transitent le long du côlon19,20. Chez les mammifères, l’intestin grêle boucle de manière imprévisible, ce qui rend l’intestin grêle difficile à imager in vivo de manière fiable, mais des progrès sont réalisés21. De plus, il y a actuellement un manque d’outils pour quantifier la façon dont l’intestin grêle traite les particules de propriétés et de tailles variables. Le point de départ ici était une technique de référence qui standardise l’étude du transit de l’intestin grêle 22,23,24 et de la fonction barrière 22. Il consiste à gaver des souris avec un matériau fluorescent, à attendre que la motilité gastro-intestinale transporte le matériau, à exciser le tractus gastro-intestinal, à le segmenter en plusieurs sections de l’estomac au côlon, à sectionner et à homogénéiser le contenu intraluminal pour la quantification de la fluorescence. Nous avons apporté deux améliorations. Tout d’abord, nous avons modifié la composition du contenu gavé pour inclure des billes microscopiques fluorescentes afin de déterminer comment l’intestin grêle distribue les particules physiques. Deuxièmement, nous avons amélioré la résolution spatiale en imageant l’ensemble du tractus gastro-intestinal de l’estomac au côlon ex vivo et en utilisant un regroupement de taille variable pour normaliser notre analyse chez les animaux. Nous postulons que cela révèle de nouvelles perspectives sur l’équilibre des contractions propulsives et segmentées pendant la phase postprandiale.

<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

La motilité gastro-intestinale (GI) est essentielle à une digestion et une absorption normales. Dans l’intestin grêle, qui absorbe les nutriments, la motilité optimise la digestion et l’absorption. Pour cette raison, certains des modèles de motilité dans l’intestin grêle comprennent la segmentation pour le mélange du contenu luminal et le péristaltisme pour leur propulsion. Les propriétés physiques du contenu luminal modulent les modèles de motilité de l’intestin grêle. La stimulation mécanique des circuits mécanosensoriels gastro-intestinaux par le transit du contenu luminal et la motilité intestinale sous-jacente initie et module des schémas moteurs gastro-intestinaux complexes. Pourtant, les mécanismes mécanosensoriels qui conduisent ce processus restent mal compris. Cela est principalement dû à un manque d’outils pour disséquer la façon dont l’intestin grêle manipule des matériaux de différentes propriétés physiques. Pour étudier comment l’intestin grêle traite les particules de différentes tailles, nous avons modifié une méthode in vivo établie pour déterminer le transit de l’intestin grêle. Nous gavage des souris vivantes avec un liquide fluorescent ou de minuscules billes fluorescentes. Après 30 minutes, nous disséquons les intestins pour imager la distribution du contenu fluorescent sur l’ensemble du tractus gastro-intestinal. En plus des mesures à haute résolution du centre géométrique, nous utilisons le regroupement de taille variable et l’analyse spectrale pour déterminer comment différents matériaux affectent le transit de l’intestin grêle. Nous avons exploré comment un mécanisme de « toucher intestinal » récemment découvert affecte la motilité de l’intestin grêle en utilisant cette approche.

Nous montrons des résultats représentatifs à partir de l’étape 3. La figure 1 montre les intestins explantés intacts, avec des mesures fluorescentes superposées. L’estomac (violet) est posé le long du même axe que l’intestin grêle (orange), mais nous préférons déplacer le caecum (bleu) sur le côté pour éviter le chevauchement avec le gros intestin (orange). Comme en témoigne le panneau de gauche, cela n’est pas toujours possible en raison de la taille de l’organe. N...

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Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates

Pour étudier comment l’intestin grêle traite les particules de différentes tailles, nous avons modifié une méthode in vivo établie pour déterminer le transit de l’intestin grêle.

Étude de la mécanodétection de l’intestin grêle murin des particules luminales

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

Il s’agit d’un protocole qui étudie comment l’intestin grêle traite les matériaux de différentes propriétés physiques et comment il distribue ces matériaux dans l’espace. C’est un outil complémentaire dans notre étude de la mécanosensibilité intestinale. Les principaux avantages de ce protocole sont qu’il peut être utilisé pour étudier des matériaux ou des mélanges ayant des propriétés physiques différentes et que la résolution nous permet de résoudre les transits régionaux sur des segments intestinaux courts.Cette technique ajoute à notre compréhension de la mécanosensibilité intestinale. Il nous aide à comprendre comment l’intestin grêle prend des décisions de transit basées sur les signaux mécaniques qu’il reçoit du contenu intraluminal. Pour commencer, préparez le gavage en attachant un tube d’alimentation de 18 épaisseurs de calibre et 50 millimètres de longueur à une seringue de 1 millilitre et en prélevant 200 microlitres de solution RITC ou de solution de microsphère.Ensuite, immobilisez manuellement l’animal à jeun à l’aide de la technique de contention à une main, puis insérez doucement la sonde d’alimentation dans la bouche et l’œsophage de la souris jusqu’à ce qu’elle pénètre dans l’estomac. Une fois inséré, expulsez lentement le contenu de la seringue dans l’estomac et retirez délicatement le tube de la souris. Après le gavage, remettez la souris dans la cage.Avant de commencer les dissections, allumez l’instrument d’imagerie in vivo afin qu’il atteigne la température désirée. Après l’euthanasie, placez la souris en décubitus dorsal sur une scène de dissection et épinglez ses quatre appendices sur la scène pour accéder à l’abdomen. Ensuite, mouillez la surface de l’abdomen avec de l’éthanol à 70%.Ensuite, utilisez des pinces à micro-dissection pour tirer la peau et faites une incision transversale à l’aide de ciseaux chirurgicaux tranchants à 1 centimètre au-dessus de l’anus. Pour exposer la cavité intrapéritonéale, continuez l’incision verticalement jusqu’à la cage thoracique. Manipulez délicatement les intestins et appréciez leur orientation dans la cavité abdominale avant de les manipuler.Coupez le proximal à la jonction gastro-œsophagienne, séparant ainsi l’estomac de l’œsophage et démêlez doucement le côlon, le caecum et l’intestin grêle en tirant lentement dans la direction opposée. Utilisez des ciseaux de microdissection pour séparer les attaches du mésentère aux intestins. Plus tard, à l’aide de la pince, transférez les intestins disséqués sur la feuille de mesure.Placez l’estomac à 0 millimètre et disposez les intestins le long de la règle jusqu’à 200 millimètres, puis coupez l’intestin à 200 millimètres avec des ciseaux à micro-dissection et répétez cette procédure d’alignement intestinal. Une fois que le tissu est disposé sur la règle, disposez le caecum parallèlement au tissu, mais pas en contact direct avec lui. Placez la feuille de mesure avec le tissu disséqué dans une zone sombre afin que la fluorescence puisse être préservée jusqu’à ce qu’il soit temps d’imager.Pour démarrer l’imagerie ex vivo, ouvrez le logiciel d’imagerie. Connectez-vous et initialisez l’instrument d’imagerie pour être prêt pour l’acquisition d’images. Pour le gavage RITC, réglez Excitation à 535 nanomètres et Émissions, 600 nanomètres.Alors que pour les perles de microsphère vertes, réglez Excitation à 465 nanomètres et Emission à 520 nanomètres. Maintenant, réglez l’exposition sur Auto et sélectionnez le champ de vision. Après vous être assuré que les intestins ne se sont pas déplacés pendant le transport, placez la feuille de mesure dans l’instrument dans le champ de vision.Fermez solidement la porte de l’instrument et sélectionnez Instantané pour photographier le champ de vision. Enregistrez les images collectées sur un lecteur flash pour analyse. Ensuite, enregistrez les captures individuelles des images fluorescentes et photographiques.Une superposition de la photographie et de la fluorescence indique l’emplacement des matériaux fluorescents dans le tractus gastro-intestinal. Ouvrez les fichiers d’images fluorescentes et photographiques dans le logiciel de retouche d’image pour analyse. Ajustez la taille en pixels des deux images pour obtenir les dimensions exactes et fermez le fichier photo.Pour l’image fluorescente, utilisez un outil de gomme pour supprimer l’arrière-plan et le rendre transparent. Créez un calque. Choisissez un fond noir sur le calque et faites glisser le calque pour qu’il se trouve sous le calque avec l’image fluorescente et crée un arrière-plan entièrement noir.Enregistrez la nouvelle image fluorescente contenant uniquement le signal fluorescent sur fond noir en tant que nouveau fichier TIF. Ouvrez les nouvelles images fluorescentes et photographiques dans ImageJ. Transformez chaque image en image 30 bits en choisissant Image, puis Type et 30 bits.Créez une image fusionnée des deux en choisissant Image, puis Couleur et Fusionner les couches. Dans la boîte de dialogue qui s’ouvre, sélectionnez le fichier photo pour la couche grise et le fichier fluorescent Sous les couches colorées. Désactivez l’échelle de l’image fusionnée en sélectionnant Analyser, puis Définir l’échelle et Cliquez pour supprimer l’échelle.Sélectionnez l’outil Rectangle dans ImageJ. Dessinez un rectangle autour d’une section de l’intestin grêle tout en portant une attention particulière à la largeur de cette région d’intérêt, car elle doit rester constante entre toutes les régions d’intérêt. Dupliquez la région d’intérêt en sélectionnant Image, puis Dupliquer et sélectionnez uniquement le canal correspondant au canal coloré.Encore une fois, utilisez l’outil Rectangle pour dessiner une région d’intérêt sur l’ensemble de la nouvelle image et récupérez un profil de fluorescence en sélectionnant Analyser, puis Profil de tracé. Ouvrez la liste des valeurs et copiez-les dans un tableur. Répétez les étapes du dessin de la région d’intérêt à la récupération d’un profil de fluorescence pour chaque section de l’intestin grêle, comme décrit précédemment sur une rangée de règles différente.Dans le tableur, multipliez chaque valeur d’intensité moyenne par la largeur constante du rectangle de région d’intérêt créée à l’étape précédente. Cela donnera la valeur d’intensité réelle le long de l’intestin grêle à chaque point. Voici les traces de fluorescence moyennes le long de l’intestin grêle.La distribution du matériau fluorescent varie en fonction des propriétés matérielles du contenu intraluminal. L’augmentation du nombre de bacs utilisés pour trier les mêmes ensembles de données brutes révèle des caractéristiques de trace granulaire insolubles avec moins de bacs. Des bacs plus petits réduisent l’incertitude de mesure, augmentent la résolution spatiale et reflètent mieux la composante distributive de la motilité de l’intestin grêle.Le centre géométrique ne parvient pas à caractériser complètement la distribution spatiale des contenus intraluminaux. Cette limitation de la mesure du centre géométrique est évidente dans la comparaison entre les liquides et les billes plus grandes. La trace fluorescente des plus grosses billes est plus distribuée, mais elle atteint en moyenne un point similaire à celui du liquide, indépendamment de la granularité de binning, ce qui souligne la limitation de la focalisation uniquement sur le centre géométrique.Pour tenir compte de la nature distributive des contractions de l’intestin grêle, une analyse spectrale de puissance a été intégrée à la présente étude. Le tracé du spectre de puissance montre qu’à mesure que la taille des bacs diminue, nous pouvons observer des fréquences significativement dominantes dans le spectre des billes plus grandes, mais pas dans celui des petites perles. Certaines de ces fréquences dominantes supplémentaires, mais pas toutes, sont présentes dans le spectre liquide.Les étapes les plus délicates de ce protocole sont le gavage et la dissection. Ceux-ci doivent être normalisés par les expérimentateurs avant d’effectuer cette technique à des fins expérimentales. Il s’agit d’une expérience terminale, car l’animal doit être sacrifié.Dans la mesure du possible, maximisez l’utilisation de votre modèle animal en effectuant d’autres expériences non terminales avant celle-ci. Notre groupe a récemment utilisé cette technique pour soutenir notre découverte d’ensembles tactiles intestinaux où l’intestin utilise des mécanorécepteurs épithéliaux pour détecter des propriétés physiques plus fines, un peu comme le font nos doigts.

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