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

אנו מודים לגברת לינדזי באזבי על הסיוע האדמיניסטרטיבי ולמר ג'ואל פינו על התמיכה התקשורתית. מענקי NIH תמכו בעבודה זו: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913, ומרכז מאיו קליניק לאיתות תאי בגסטרואנטרולוגיה (DK084567).

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של מאיו קליניק.
1. התקנה
<ol><li>צמו עכברים בני 8 עד 10 שבועות למשך 4 שעות. ספק לעכברים גישה למים. הערה: אנו משתמשים בעכברי C57BL/6J זכרים מסוג בר עבור כל הניסויים המוצגים כאן, אך ניתן לבצע אותם ע...

<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>

מערכת העיכול, כמו איברים צינוריים אחרים, כגון כלי דם, דורשת חיישנים מכניים ואפקטים כדי לשמור על הומאוסטזיס26,27,28. עם זאת, מערכת העיכול ייחודית בכך שהתכונות הפיזיקליות של החומרים החוצים אותה אינן קבועות לאורך ארוחות. תכולה תוך-גופית בעלת תכ?...

מערכת העיכול האנושית (GI) היא מערכת איברים באורך של מספר מטרים, בערך כמו צינור בעל ממדים שונים ותכונות פיזיות1. כאשר התכולה נעה לאורכה, תפקידה העיקרי של מערכת העיכול הוא לספוג חומרים חיוניים לחיים. המעי הדק אחראי באופן ספציפי לספיגת חומרים מזינים. המעבר במעי הדק מווסת באופן הדוק כדי להתאים לתפקודי העיכול והספיגה, וכתוצאה מכך נוצרים דפוסי תנועתיות שונים. בייליס וסטארלינג תיארו את "חוק המעי"2 בשנת 1899, והראו את תוכנית ההנעה ההתכווצותית במעי הידועה כיום כרפלקס פריסטלטי; הקטע הפרוקסימלי לבולוס המזון מתכווץ כדי להניע אותו קדימה, והקטע הדיסטלי נרגע לקבל אותו. בתיאוריה, תבנית זו לבדה יכולה להספיק כדי להעביר חומר באופן תמוה, אך למעלה ממאה שנים של מחקר ציירו תמונה מורכבת יותר של פעילות התכווצות במערכת העיכול. שלוש תקופות תנועתיות של המעי הדק מוכרות בבני אדם: קומפלקס המנועים הנודדים (MMC), תקופת הצום והתקופה שלאחר הלידה3. אותם דפוסים דווחו בעכברים 4,5. ה-MMC הוא תבנית מוטורית מחזורית הנשמרת ברוב היונקים 6,7. ל- MMC דפוס אופייני בן ארבעה שלבים המשמש סמן קליני שימושי בהפרעות GI תפקודיות7. ארבעת השלבים, לפי סדר ההתרחשות, הם (I) התכווצויות, (II) התכווצויות לא סדירות, משרעת נמוכה, (III) התכווצויות משרעת גבוהה רגילות, ו-(IV) תקופתירידה בפעילות 7. ה- MMC מסמן את התבנית המוטורית העיקרית של תקופת הצום3. MMCs של תקופת הצום לנקות את התוכן של המעי הדק לקראת הארוחה הבאה.
הדפוסים המוטוריים של התקופה שלאחר הלידה מותאמים לתפקודי העיכול והספיגה3. ללא קשר להרכב הקלורי, המעבר הראשוני מהיר לאורך המעי הדק, התוכן מתפשט לאורך המעי, והמעבר מאט לאחר מכן8. הספיגה ממוטבת על ידי הגדלת שטח הפנים במגע והאטתו כדי להאריך את זמן המגורים. ברגע שהחומרים המזינים נמצאים בתוך הלומן, התבנית הדומיננטית מורכבת מהתכווצויות קרובות (<2 ס"מ זו מזו) לא מתואמות (התכווצויות פילוח), עם כמה התכווצויות על גבי משרעת גדולה המשתרעות לכל אורך המעי הדק (התכווצויות פריסטלטיות)9. התכווצויות פילוח מערבבות את התכולה התוך-לומינלית במקום. התכווצויות פריסטלטיות גדולות מדי פעם מניעות את התוכן לכיוון המעי הגס.
עיתוי המעבר חזרה ל-MMCs תלוי בנפח המזון ובהרכב הקלורי10. לפיכך, המעי הדק דוגם רמזים לומינליים כדי לווסת מתי לעבור בין תקופות תנועתיות. רמזים מכניים, כגון תכונות פיזיקליות של תכולה לומינלית11, נפח לומינלי ומתח דופן, מעסיקים תאים מכנורצפטורים בקיר מערכת העיכול 12,13,14,15,16. ואכן, הגדלת המרכיב המוצק בארוחה מובילה לעלייה במעבר המעי הדק17. אנו משערים כי תכונות פיזיקליות, כגון המצב הנוזלי או המוצק של תוכן תוך-לומינלי, חייבות להעסיק מכנורצפטורים שונים בשל הכוחות השונים שהם מייצרים על קיר מערכת העיכול18.
תקן הזהב למדידת מעבר in vivo GI בבני אדם, כמו בעכברים, הוא השימוש בעוקבים רדיואקטיביים הנמדדים על ידי scintigraphy כשהם יוצאים מהקיבה או עוברים לאורך המעי הגס 19,20. ביונקים, לולאות המעי הדק בדרכים בלתי צפויות מה שמקשה על הדמיית in vivo באופן אמין, אך ההתקדמות נעשית21. יתר על כן, כיום חסרים כלים לכימות האופן שבו המעי הדק מטפל בחלקיקים בעלי תכונות וגדלים שונים. נקודת המוצא כאן הייתה טכניקה של תקן זהב שמתקננת את המחקר של מעבר מעי דק 22,23,24 ותפקוד מחסום 22. הוא מורכב מגידול עכברים עם חומר פלואורסצנטי, המתנה לתנועתיות של מערכת העיכול כדי להעביר את החומר, כריתת מערכת העיכול, פילוחו למספר חלקים מהקיבה ועד המעי הגס, חתך, והומוגניות של תוכן תוך-לומינלי לכימות פלואורסצנטי. עשינו שני שיפורים. ראשית, שינינו את ההרכב של תכולת ה-gavaged כך שיכלול חרוזים מיקרוסקופיים פלואורסצנטיים כדי לקבוע כיצד המעי הדק מפיץ חלקיקים פיזיים. שנית, שיפרנו את הרזולוציה המרחבית על ידי הדמיה של כל מערכת העיכול מהקיבה ועד המעי הגס, והשתמשנו בבינוי בגודל משתנה כדי לתקנן את הניתוח שלנו בין בעלי חיים. אנו מניחים כי זה חושף תובנות חדשות על האיזון של התכווצויות הנעה לעומת פילוח בשלב שלאחר הלידה.

<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

תנועתיות במערכת העיכול (GI) חיונית לעיכול ולספיגה תקינים. במעי הדק, אשר סופג חומרים מזינים, תנועתיות מייעלת את העיכול והספיגה. מסיבה זו, חלק מדפוסי התנועתיות במעי הדק כוללים סגמנטציה לערבוב של תוכן לומינלי ופריסטלטיקה להנעתם. תכונות פיזיקליות של תוכן לומינלי מווסתות את דפוסי תנועתיות המעי הדק. הגירוי המכני של מעגלים מכנו-חושיים במערכת העיכול על ידי מעבר תוכן לומינלי ותנועתיות מעיים בסיסית יוזמים ומווסתים תבניות מוטוריות מורכבות של GI. עם זאת, המנגנונים המכנו-חושיים המניעים את התהליך הזה עדיין אינם מובנים כהלכה. זה נובע בעיקר ממחסור בכלים לנתח כיצד המעי הדק מטפל בחומרים בעלי תכונות פיזיקליות שונות. כדי לחקור כיצד המעי הדק מטפל בחלקיקים בגדלים שונים, שינינו שיטת in vivo מבוססת כדי לקבוע את המעבר במעי הדק. אנו מגדלים עכברים חיים עם נוזל פלואורסצנטי או חרוזים פלואורסצנטיים זעירים. לאחר 30 דקות, אנו מנתחים את המעיים כדי לדמות את התפלגות התוכן הפלואורסצנטי על פני כל מערכת העיכול. בנוסף למדידות ברזולוציה גבוהה של המרכז הגיאומטרי, אנו משתמשים במדידות בגדלים משתנים ובאנליזה ספקטרלית כדי לקבוע כיצד חומרים שונים משפיעים על מעבר המעי הדק. בחנו כיצד מנגנון "מגע במעיים" שהתגלה לאחרונה משפיע על תנועתיות המעי הדק בגישה זו.

אנו מציגים תוצאות מייצגות משלב 3 ואילך. איור 1 מראה את המעיים המושתלים השלמים, עם מדידות פלואורסצנטיות מעליהן. הקיבה (סגולה) מונחת לאורך אותו ציר כמו המעי הדק (כתום), אך אנו מעדיפים להזיז את הצקום (כחול) לצד כדי למנוע חפיפה עם המעי הגס (כתום). כפי שמעידים בלוח השמאלי, זה לא תמיד א...

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

כדי לחקור כיצד המעי הדק מטפל בחלקיקים בגדלים שונים, שינינו שיטת in vivo מבוססת כדי לקבוע את המעבר במעי הדק.

חקר מורין מעיים קטנים מכנוסנס של חלקיקים לומינליים

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

זהו פרוטוקול החוקר כיצד המעי הדק מטפל בחומרים בעלי תכונות פיזיקליות שונות וכיצד הוא מפיץ חומרים אלה בחלל. זהו כלי משלים במחקר שלנו על רגישות למעיים. היתרונות העיקריים של פרוטוקול זה הם כי ניתן להשתמש בו כדי ללמוד חומרים או תערובות עם תכונות פיזיות שונות וכי הפתרון מאפשר לנו לפתור מעברים אזוריים על פני קטעי מעיים קצרים.טכניקה זו מוסיפה להבנתנו את הרגישות של המעי האנושי. זה עוזר לנו להבין כיצד המעי הדק מקבל החלטות מעבר על סמך הרמזים המכניים שהוא מקבל מהתוכן התוך-לומינלי. כדי להתחיל, הכינו את ה-gavage על ידי חיבור צינור הזנה בעובי של 18 מדים ובאורך 50 מילימטרים למזרק של 1 מיליליטר ושואבים 200 מיקרוליטרים של תמיסת RITC או תמיסת מיקרוספרה.לאחר מכן, לרסן ידנית את החיה בצום באמצעות טכניקת ריסון ביד אחת, ולאחר מכן בעדינות להכניס את צינור ההזנה דרך הפה והוושט של העכבר עד שהוא נכנס לקיבה. לאחר ההחדרה, לאט לגרש את תוכן המזרק לתוך הבטן בזהירות להסיר את הצינור מן העכבר. לאחר הגבאג', החזירו את העכבר לכלוב.לפני תחילת הניתוחים, הפעל את מכשיר ההדמיה in vivo כדי שיגיע לטמפרטורה הרצויה. לאחר המתת חסד, הניחו את העכבר בתנוחת שכיבה על במת דיסקציה והצמידו את ארבעת הנספחים שלו על הבמה כדי לגשת לבטן. לאחר מכן, להרטיב את פני השטח של הבטן עם 70% אתנול.לאחר מכן, השתמש מלקחיים מיקרו דיסקציה כדי למשוך את העור ולעשות חתך רוחבי באמצעות מספריים כירורגיים חדים 1 ס"מ מעל פי הטבעת. כדי לחשוף את החלל intraperitoneal, להמשיך את החתך אנכית במעלה הבטן עד כלוב הצלעות. טפל בעדינות במעיים והעריך את האוריינטציה שלהם בחלל הבטן לפני שתמרן אותם.חותכים את הפרוקסימלי לצומת הגסטרו-ווסגיאלי, ובכך מפרידים את הקיבה מהוושט ופורמים בעדינות את המעי הגס, הצקום והמעי הדק על ידי משיכה איטית בכיוון ההפוך. השתמש מספריים מיקרו דיסקציה כדי להפריד את החיבורים של mesentery למעיים. מאוחר יותר, באמצעות מלקחיים, להעביר את המעיים מנותקים לגיליון המדידה.מניחים את הבטן על 0 מילימטרים ומסדרים את המעיים לאורך הסרגל עד 200 מילימטרים, ואז חותכים את המעיים ב -200 מילימטרים עם מספריים מיקרו-דיסקציה וחוזרים על הליך זה של יישור המעי. לאחר שהרקמה מסודרת על הסרגל, מסדרים את הצקום כך שמקביל לרקמה, אך לא במגע ישיר איתה. הניחו את גיליון המדידה עם הרקמה המנותקת באזור חשוך, כך שניתן יהיה לשמר את הפלואורסצנטיות עד שיגיע הזמן לתמונה.כדי להתחיל בהדמיית ex vivo, פתח את תוכנת ההדמיה. היכנס ואתחל את מכשיר ההדמיה כדי להיות מוכן לרכישת תמונה. עבור RITC gavage, הגדר עירור ב 535 ננומטר ופליטות, 600 ננומטר.בעוד שעבור חרוזי מיקרוספרה ירוקים, קבעו עירור על 465 ננומטר ופליטה על 520 ננומטר. כעת, הגדר את החשיפה ל'אוטומטי' ובחר את שדה הראייה. לאחר שווידאת כי המעיים לא זזו במהלך ההובלה, מקם את גיליון המדידה לתוך המכשיר בתוך שדה הראייה.סגור היטב את דלת המכשיר ובחר Snapshot כדי לצלם את שדה הראייה. שמור את התמונות שנאספו בכונן הבזק לניתוח. לאחר מכן, שמור לכידות בודדות של תמונות הפלואורסצנט והצילום.שכבת-על של התצלום והפלואורסצנציה מציינת את מיקומם של חומרים פלואורסצנטיים במערכת העיכול. פתח את קבצי התמונות הפלואורסצנטיים והתצלומים בתוכנת עריכת תמונות לניתוח. התאם את גודל הפיקסלים של שתי התמונות כך שיהיו במידות המדויקות וסגור את קובץ התצלום.לתמונה הפלואורסצנטית, השתמשו בכלי מחק כדי להסיר את הרקע ולהפוך אותו לשקוף. צרו שכבה חדשה. בחרו מילוי שחור לשכבה וגררו את השכבה כך שתישאר מתחת לשכבה עם התמונה הפלואורסצנטית וצרו רקע שחור לחלוטין.שמור את התמונה הפלואורסצנטית החדשה המכילה רק את האות הפלואורסצנטי על רקע שחור כקובץ TIF חדש. פתח את תמונות הפלורסנט החדשות וצלם תמונות ב- ImageJ. הפוך כל תמונה לתמונה של 30 סיביות על-ידי בחירה באפשרות 'תמונה', ואחריה 'אות' ו'30 סיביות'.צרו תמונה ממוזגת של שניהם באמצעות בחירה באפשרות 'תמונה', ואחריה 'צבע' ו'מזג ערוצים'. בתיבת הדו-שיח שנפתחת, בחר את קובץ התצלום של הערוץ האפור ואת קובץ הפלואורסצנט תחת ערוצים צבעוניים כלשהם. בטל את קנה המידה של התמונה הממוזגת על-ידי בחירה באפשרות נתח, ולאחר מכן קבע קנה מידה ולחץ כדי להסיר קנה מידה.בחרו בכלי מלבן ב-ImageJ. צייר מלבן סביב קטע של המעי הדק תוך שימת לב לרוחב של אזור עניין זה, כפי שהוא צריך להישאר קבוע בין כל אזורי העניין. שכפל את אזור העניין על-ידי בחירה באפשרות תמונה, ולאחר מכן שכפל ובחר רק את הערוץ המתאים לערוץ הצבעוני.שוב, השתמש בכלי מלבן כדי לצייר אזור עניין מעל התמונה החדשה כולה ולאחזר פרופיל פלואורסצנטי על-ידי בחירה באפשרות נתח, ולאחר מכן פרופיל התוויה. פתח את רשימת הערכים והעתק אותם לתוכנת גיליון אלקטרוני. חזור על שלבים משרטוט אזור העניין ועד לאחזור פרופיל פלואורסצנטי עבור כל מקטע של המעי הדק כפי שתואר קודם לכן בשורה אחרת של סרגל.בתוכנת הגיליון האלקטרוני, הכפל כל ערך עוצמה ממוצע באזור העניין של מלבן הרוחב הקבוע שנוצר בשלב הקודם. זה יניב את ערך העוצמה האמיתי לאורך המעי הדק בכל נקודה. מוצגים כאן עקבות פלואורסצנטיות ממוצעות לאורך המעי הדק.התפלגות החומר הפלואורסצנטי משתנה בהתאם לתכונות החומר של התוכן התוך-לומינלי. הגדלת מספר הפחים המשמשים למיון אותן ערכות נתונים גולמיות חושפת תכונות מעקב פרטניות שאינן ניתנות לפתרון עם פחות פחים. פחים קטנים יותר מפחיתים את אי-הוודאות במדידה, מגדילים את הרזולוציה המרחבית ומשקפים טוב יותר את המרכיב החלוקתי של תנועתיות המעי הדק.המרכז הגיאומטרי אינו מצליח לאפיין לחלוטין את ההתפלגות המרחבית של התוכן התוך-לומינלי. מגבלה זו של מדידת המרכז הגיאומטרי ניכרת בהשוואה בין נוזלים לחרוזים גדולים יותר. העקבות הפלואורסצנטיים של החרוזים הגדולים יותר מפוזרים יותר, אך הממוצע שלו מגיע לנקודה דומה לזו של הנוזל, ללא קשר לגרעיניות המתמזגת, מה שמדגיש את המגבלה של התמקדות אך ורק במרכז הגיאומטרי.כדי להסביר את האופי החלוקתי של התכווצויות המעי הדק, שולב במחקר הנוכחי ניתוח ספקטרלי של הספק. התוויית ספקטרום ההספק מדגימה שכאשר גדלי הפחים מתכווצים, אנו יכולים לצפות בתדרים דומיננטיים באופן משמעותי בספקטרום החרוזים הגדול יותר, אך לא בזה של החרוזים הקטנים. חלק מאותם תדרים דומיננטיים נוספים, אך לא כולם, נמצאים בספקטרום הנוזלי.השלבים העדינים ביותר של פרוטוקול זה הם הגבאג' והדיסקציה. אלה צריכים להיות סטנדרטיים על ידי הנסיינים לפני ביצוע טכניקה זו למטרות ניסוי. זהו ניסוי סופני, שכן יש להקריב את החיה.במידת האפשר, מקסם את השימוש במודל החי שלך על ידי ביצוע ניסויים לא סופניים אחרים לפני זה. הקבוצה שלנו השתמשה לאחרונה בטכניקה זו כדי לתמוך במציאת קבוצות מגע במעיים שבהן המעיים משתמשים במכנורצפטורים אפיתליאליים כדי לחוש תכונות פיזיות עדינות יותר, בדומה לאצבעות שלנו.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

פרוטוקול ליפרתרמיה הארוכה משך כל גוף בעכברים

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

השתלות מעי דק orthotopic בחולדות

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

מודלים DNBS / TNBS קוליטיס: מתן תובנות מחלת מעי דלקתי והשפעות של התזונה שומן

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

עכברי Ileocolic מעי כריתה עם השקה ראשונית

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

לומד את התפקיד של מכתשיים מקרופאגים סרטן שד גרור

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

הזרקת Intracardiac מונחה אולטרה סאונד של גזע Mesenchymal האנושי כדי להגדיל את יונת אל המעי לשימוש במודלים מאתר של מחלות מעי דלקתיות ניסיוני

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

אין ויוו הערכה של שבר פיתוח קסם במהלך עצם הריפוי בעכברים שימוש בהתקן התואם ל- MRI Osteosynthesis את העכבר אתי

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

מודל בעלי חיים קטנים של זלוף הכבד Normothermic Vivo לשעבר

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

דרך יעילה Sieving כדי לבודד Glomeruli ללא פגע מן החולדה למבוגרים כליות

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

דגימת דם רציפה בפליטת פוזיטרון של בעלי חיים קטנים טומוגרפיה ממוחשבת/טומוגרפיה ממוחשבת מאפשרת את המדידה של פונקציית הקלט העורקי

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