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

Ringraziamo la signora Lyndsay Busby per l'assistenza amministrativa e il signor Joel Pino per il supporto dei media. Le sovvenzioni NIH hanno sostenuto questo lavoro: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 e Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) della Mayo Clinic.
1. Configurazione
<ol><li>Topi veloci da 8 a 10 settimane per 4 ore. Fornire ai topi l'accesso all'acqua. NOTA: Utilizziamo topi C57BL / 6J maschi wild-type per tutti gli esperimenti presentati qui, ma possono essere eseguiti su topi di qualsiasi ceppo, sesso e genotipo.</li>
	<li>Raffreddare 15 mL di acqua distillata in un tubo conico da 50 mL in ...

<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>

Il tratto gastrointestinale, come altri organi tubulari, come i vasi sanguigni, richiede sensori meccanici ed effettori per mantenere l'omeostasi26,27,28. Tuttavia, il tratto gastrointestinale è unico in quanto le proprietà fisiche dei materiali che lo attraversano non sono costanti tra i pasti. Contenuti intraluminali di varie proprietà fisiche (solido, liquido e gas) transitano nell'intestino, generando diversi input meccan...

Il tratto gastrointestinale umano (GI) è un sistema di organi lungo più piedi, approssimativamente approssimato come un tubo di varie dimensioni e proprietà fisiche1. Mentre il contenuto si muove attraverso la sua lunghezza, la funzione primaria del tratto gastrointestinale è quella di assorbire sostanze critiche per la vita. L'intestino tenue è specificamente responsabile dell'assorbimento dei nutrienti. Il transito dell'intestino tenue è strettamente regolato per abbinare le funzioni di digestione e assorbimento, con conseguente vari modelli di motilità. Bayliss e Starling descrissero la "legge dell'intestino"2 nel 1899, mostrando il programma di propulsione contrattile nell'intestino noto oggi come riflesso peristaltico; Il segmento prossimale al bolo alimentare si contrae per spingerlo in avanti e il segmento distale si rilassa per riceverlo. In teoria, questo modello da solo potrebbe essere sufficiente per trasportare materiale abortivamente, ma oltre un secolo di ricerca ha dipinto un quadro più complesso dell'attività contrattile nel tratto gastrointestinale. Nell'uomo sono riconosciuti tre periodi di motilità dell'intestino tenue: il complesso motorio migrante (MMC), il periodo di digiuno e il periodo postprandiale3. Gli stessi modelli sono stati riportati nei topi 4,5. La MMC è un modello motorio ciclico conservato nella maggior parte dei mammiferi 6,7. La MMC ha un caratteristico pattern a quattro fasi che funge da utile marcatore clinico nei disturbi gastrointestinali funzionali7. Le quattro fasi, in ordine di occorrenza, sono (I) quiescenza, (II) contrazioni irregolari a bassa ampiezza, (III) contrazioni regolari ad alta ampiezza e (IV) periodo di rampa dell'attività decrescente7. L'MMC segna il principale modello motorio del periodo di digiuno3. Le MMC del periodo di digiuno chiariscono il contenuto dell'intestino tenue in preparazione del pasto successivo.
I modelli motori del periodo postprandiale sono ottimizzati per le funzioni digestive e assorbenti3. Indipendentemente dalla composizione calorica, il transito iniziale è rapido lungo l'intestino tenue, il contenuto viene distribuito lungo la lunghezza dell'intestino e il transito successivamente rallenta8. L'assorbimento è ottimizzato aumentando la superficie di contatto e rallentandola per aumentare il tempo di permanenza. Una volta che i nutrienti sono all'interno del lume, il modello dominante consiste in contrazioni ravvicinate (<2 cm di distanza) non coordinate (contrazioni segmentanti), con alcune contrazioni sovrapposte di grande ampiezza che coprono l'intera lunghezza dell'intestino tenue (contrazioni peristaltiche)9. Le contrazioni segmentanti mescolano i contenuti intraluminali in posizione. Le occasionali grandi contrazioni peristaltiche spingono il contenuto verso il colon.
La tempistica di questa transizione verso MMC dipende dal volume del cibo e dalla composizione calorica10. Pertanto, l'intestino tenue campiona segnali luminali per regolare quando passare tra i periodi di motilità. I segnali meccanici, come le proprietà fisiche del contenuto luminale11, il volume luminale e la tensione della parete, impegnano le cellule meccanorecettrici nella parete GI 12,13,14,15,16. Infatti, aumentare la componente solida di un pasto porta ad un aumento del transito dell'intestino tenue17. Ipotizziamo che le proprietà fisiche, come lo stato liquido o solido dei contenuti intraluminali, debbano impegnare diversi meccanorecettori a causa delle varie forze che generano sulla parete GI18.
Il gold standard per misurare il transito GI in vivo nell'uomo, come nei topi, è l'uso di traccianti radioattivi misurati mediante scintigrafia mentre escono dallo stomaco o transitano lungo il colon19,20. Nei mammiferi, l'intestino tenue si muove in modi imprevedibili rendendo l'intestino tenue difficile da visualizzare in vivo in modo affidabile, ma si stanno facendo progressi21. Inoltre, attualmente mancano strumenti per quantificare come l'intestino tenue gestisce particolati di varie proprietà e dimensioni. Il punto di partenza qui è stata una tecnica gold standard che standardizza lo studio del transito dell'intestino tenue 22,23,24 e della funzione barriera 22. Consiste nel gavagare topi con un materiale fluorescente, in attesa della motilità gastrointestinale per trasportare il materiale, asportando il tratto gastrointestinale, segmentandolo in diverse sezioni dallo stomaco al colon, sezionando e omogeneizzando il contenuto intraluminale per la quantificazione della fluorescenza. Abbiamo apportato due miglioramenti. In primo luogo, abbiamo modificato la composizione del contenuto gavaged per includere perline microscopiche fluorescenti per determinare come l'intestino tenue distribuisce il particolato fisico. In secondo luogo, abbiamo migliorato la risoluzione spaziale visualizzando l'intero tratto gastrointestinale dallo stomaco al colon ex vivo e abbiamo utilizzato il binning di dimensioni variabili per standardizzare la nostra analisi tra gli animali. Ipotizziamo che questo riveli nuove intuizioni sull'equilibrio delle contrazioni propulsive rispetto a quelle segmentanti durante la fase 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 motilità gastrointestinale (GI) è fondamentale per la normale digestione e assorbimento. Nell'intestino tenue, che assorbe i nutrienti, la motilità ottimizza la digestione e l'assorbimento. Per questo motivo, alcuni dei modelli di motilità nell'intestino tenue includono la segmentazione per la miscelazione dei contenuti luminali e la peristalsi per la loro propulsione. Le proprietà fisiche dei contenuti luminali modulano i modelli di motilità dell'intestino tenue. La stimolazione meccanica dei circuiti meccanosensoriali GI mediante il transito dei contenuti luminali e della motilità intestinale sottostante avvia e modula complessi schemi motori GI. Tuttavia, i meccanismi meccanosensoriali che guidano questo processo rimangono poco conosciuti. Ciò è dovuto principalmente alla mancanza di strumenti per sezionare come l'intestino tenue gestisce materiali di diverse proprietà fisiche. Per studiare come l'intestino tenue gestisce particelle di varie dimensioni, abbiamo modificato un metodo stabilito in vivo per determinare il transito dell'intestino tenue. Gavage topi vivi con liquido fluorescente o minuscole perline fluorescenti. Dopo 30 minuti, sezioniamo le viscere per visualizzare la distribuzione del contenuto fluorescente su tutto il tratto gastrointestinale. Oltre alle misurazioni ad alta risoluzione del centro geometrico, utilizziamo il binning di dimensioni variabili e l'analisi spettrale per determinare in che modo i diversi materiali influenzano il transito dell'intestino tenue. Abbiamo esplorato come un meccanismo di "tocco intestinale" recentemente scoperto influisce sulla motilità dell'intestino tenue usando questo approccio.

Mostriamo risultati rappresentativi dalla fase 3 in poi. La figura 1 mostra le viscere espiantate intatte, con misurazioni fluorescenti sovrapposte. Lo stomaco (viola) è disposto lungo lo stesso asse dell'intestino tenue (arancione), ma preferiamo spostare il cieco (blu) di lato per evitare sovrapposizioni con l'intestino crasso (arancione). Come evidenziato nel pannello di sinistra, questo non è sempre possibile a causa delle dimensioni dell'organo. Tagliamo l'intestino tenue a ~ 200 mm p...

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

Per studiare come l'intestino tenue gestisce particelle di varie dimensioni, abbiamo modificato un metodo stabilito in vivo per determinare il transito dell'intestino tenue.

Studio del meccanorilevamento murino dell'intestino tenue del particolato luminale

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

Questo è un protocollo che studia come l'intestino tenue gestisce materiali di diverse proprietà fisiche e come distribuisce tali materiali nello spazio. È uno strumento complementare nel nostro studio della meccanosensibilità intestinale. I principali vantaggi di questo protocollo sono che può essere utilizzato per studiare materiali o miscele con proprietà fisiche diverse e che la risoluzione ci consente di risolvere transiti regionali su brevi segmenti intestinali.Questa tecnica si aggiunge alla nostra comprensione della meccanosensibilità intestinale. Ci aiuta a capire come l'intestino tenue prende decisioni di transito in base ai segnali meccanici che riceve dal contenuto intraluminale. Per iniziare, preparare il gavage collegando un tubo di alimentazione di spessore 18 gauge e lunghezza di 50 millimetri a una siringa da 1 millilitro e aspirando 200 microlitri di soluzione RITC o soluzione di microsfere.Quindi, trattenere manualmente l'animale a digiuno usando la tecnica di ritenuta con una sola mano, quindi inserire delicatamente il tubo di alimentazione attraverso la bocca e l'esofago del topo fino a quando non entra nello stomaco. Una volta inserito, espellere lentamente il contenuto della siringa nello stomaco e rimuovere con cautela il tubo dal mouse. Dopo il gavage, riportare il topo nella gabbia.Prima di iniziare le dissezioni, accendere lo strumento di imaging in vivo in modo che raggiunga la temperatura desiderata. Dopo l'eutanasia, posiziona il topo in posizione supina su uno stadio di dissezione e appunta le sue quattro appendici sul palco per accedere all'addome. Quindi, bagnare la superficie dell'addome con etanolo al 70%.Successivamente, utilizzare una pinza da micro-dissezione per tirare la pelle e fare un'incisione trasversale usando forbici chirurgiche affilate 1 centimetro sopra l'ano. Per esporre la cavità intraperitoneale, continuare l'incisione verticalmente sull'addome fino alla gabbia toracica. Maneggiare delicatamente l'intestino e apprezzare il loro orientamento nella cavità addominale prima di manipolarli.Tagliare il prossimale alla giunzione gastroesofagea, separando così lo stomaco dall'esofago e sbrogliare delicatamente il colon, il cieco e l'intestino tenue tirando lentamente nella direzione opposta. Utilizzare forbici da micro-dissezione per separare gli attacchi del mesentere alle viscere. Successivamente, usando la pinza, trasferire le viscere sezionate sul foglio di misurazione.Posizionare lo stomaco a 0 millimetri e disporre le viscere lungo il righello fino a 200 millimetri, quindi tagliare l'intestino a 200 millimetri con le forbici da microdissezione e ripetere questa procedura di allineamento intestinale. Una volta che il tessuto è disposto sul righello, disporre il cieco in parallelo con il tessuto, ma non a diretto contatto con esso. Posizionare il foglio di misurazione con il tessuto sezionato in un'area scura in modo che la fluorescenza possa essere conservata fino al momento dell'immagine.Per avviare l'imaging ex vivo, aprire il software di imaging. Accedi e inizializza lo strumento di imaging per essere pronto per l'acquisizione delle immagini. Per il gavage RTC, impostare l'eccitazione a 535 nanometri e le emissioni, 600 nanometri.Mentre per le sfere di microsfere verdi, impostare l'eccitazione a 465 nanometri e l'emissione a 520 nanometri. Ora, imposta l'esposizione su Auto e seleziona il campo visivo. Dopo essersi assicurati che l'intestino non si sia spostato durante il trasporto, posizionare il foglio di misurazione nello strumento all'interno del campo visivo.Chiudere saldamente lo sportello dello strumento e selezionare Istantanea per fotografare il campo visivo. Salva le immagini raccolte su un'unità flash per l'analisi. Quindi, salva le singole acquisizioni delle immagini fluorescenti e fotografiche.Una sovrapposizione della fotografia e della fluorescenza indica la posizione dei materiali fluorescenti nel tratto gastrointestinale. Aprire i file di immagine fluorescente e fotografare nel software di modifica delle immagini per l'analisi. Regola la dimensione in pixel di entrambe le immagini per avere le dimensioni esatte e chiudi il file della fotografia.Per l'immagine fluorescente, utilizzare uno strumento gomma per rimuovere lo sfondo e renderlo trasparente. Create un nuovo livello. Scegliete un riempimento nero sul livello e trascinate il livello in modo che si trovi sotto il livello con l'immagine fluorescente e create uno sfondo completamente nero.Salvare la nuova immagine fluorescente contenente solo il segnale fluorescente su sfondo nero come nuovo file TIF. Aprire le nuove immagini fluorescenti e fotografare in ImageJ. Trasforma ogni immagine in un'immagine a 30 bit scegliendo Immagine, quindi Tipo e 30 bit.Create un'immagine unita di entrambi scegliendo Immagine, quindi Colore e Unisci canali. Nella finestra di dialogo visualizzata, selezionate il file di fotografia per il canale grigio e il file fluorescente in qualsiasi canale colorato. Disattivate la scala dell'immagine unita selezionando Analizza, quindi Imposta scala e fate clic per rimuovere scala.Selezionate lo strumento rettangolo in ImageJ. Disegna un rettangolo attorno a una sezione dell'intestino tenue prestando molta attenzione alla larghezza di questa regione di interesse, poiché dovrebbe rimanere costante tra tutte le regioni di interesse. Duplicare la regione di interesse selezionando Immagine, seguita da Duplica e selezionare solo il canale corrispondente al canale colorato.Anche in questo caso, utilizzate lo strumento Rettangolo per disegnare una regione di interesse su tutta la nuova immagine e recuperate un profilo di fluorescenza selezionando Analizza, seguito da Traccia profilo. Apri l'elenco dei valori e copiali nel software del foglio di calcolo. Ripetere i passaggi dal disegno della regione di interesse al recupero di un profilo di fluorescenza per ogni sezione dell'intestino tenue come descritto in precedenza su una riga di righello diversa.Nel software del foglio di calcolo, moltiplicare ogni valore di intensità media per la larghezza costante del rettangolo della regione di interesse creata nel passaggio precedente. Questo produrrà il valore di intensità reale lungo l'intestino tenue in ogni punto. Di seguito sono mostrate le tracce medie di fluorescenza lungo la lunghezza dell'intestino tenue.La distribuzione del materiale fluorescente varia in base alle proprietà del materiale del contenuto intraluminale. L'aumento del numero di contenitori utilizzati per ordinare gli stessi set di dati grezzi rivela caratteristiche di traccia granulari irrisolvibili con un numero inferiore di contenitori. I contenitori più piccoli riducono l'incertezza di misura, aumentano la risoluzione spaziale e riflettono meglio la componente distributiva della motilità dell'intestino tenue.Il centro geometrico non riesce a caratterizzare completamente la distribuzione spaziale dei contenuti intraluminali. Questa limitazione della misura del centro geometrico è evidente nel confronto tra liquidi e perline più grandi. La traccia fluorescente delle perle più grandi è più distribuita, ma si attesta in media a un punto simile a quello del liquido, indipendentemente dalla granularità del binning, che evidenzia il limite di concentrarsi esclusivamente sul centro geometrico.Per spiegare la natura distributiva delle contrazioni dell'intestino tenue, un'analisi spettrale di potenza è stata incorporata nel presente studio. Il grafico dello spettro di potenza dimostra che man mano che le dimensioni dei contenitori si riducono, possiamo osservare frequenze significativamente dominanti nello spettro delle perle più grandi, ma non in quello delle perle piccole. Alcune, ma non tutte, di queste frequenze dominanti aggiuntive sono presenti nello spettro liquido.I passaggi più delicati di questo protocollo sono il gavage e la dissezione. Questi dovrebbero essere standardizzati dagli sperimentatori prima di eseguire questa tecnica per scopi sperimentali. Questo è un esperimento terminale, poiché l'animale ha bisogno di essere sacrificato.Quando possibile, massimizza l'uso del tuo modello animale eseguendo altri esperimenti non terminali prima di questo. Il nostro gruppo ha recentemente utilizzato questa tecnica per supportare la nostra scoperta di set di contatto intestinale in cui l'intestino utilizza meccanorecettori epiteliali per percepire proprietà fisiche più fini, proprio come fanno le nostre dita.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protocollo per lungo Ipertermia Corpo intera durata in Mouse

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 ...

Ricerca

Medicina

Orthotopic Small Bowel Transplantation in Rats

Ortotopico di intestino tenue di ratti

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 Colite Modelli: Fornire Insights Into malattia infiammatoria intestinale e gli effetti di grassi

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

Murini ileocolica resezione intestinale con anastomosi primaria

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

Studiare il ruolo dei macrofagi alveolari in Breast Cancer metastasi

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

Ultrasuono-guida di iniezione intracardiaca di cellule staminali mesenchimali umane per aumentare Homing all'intestino per l'utilizzo in modelli murini di malattie intestinali infiammatorie sperimentali

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 Valutazione dello sviluppo di callo di frattura durante la guarigione dell'osso nei topi utilizzando un MRI-compatibile con osteosintesi per il femore di Mouse

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

Un piccolo modello animale di aspersione epatica normotermica Ex Vivo

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

Un metodo efficiente di setacciatura per isolare i Glomeruli intatti dal rene di ratto adulto.

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

Il campionamento continuo del sangue nella tomografia a emissione di positroni di piccole dimensioni/tomografia computerizzata consente la misurazione della funzione di input arteriosa

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