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

Vi takker fru Lyndsay Busby for administrativ hjelp og Mr. Joel Pino for mediestøtte. NIH-tilskudd støttet dette arbeidet: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 og Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

Alle metoder beskrevet her er godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved Mayo Clinic.
1. Oppsett
<ol><li>Raske 8- til 10 uker gamle mus i 4 timer. Gi mus tilgang til vann. MERK: Vi bruker villtype mannlige C57BL / 6J-mus for alle eksperimenter som presenteres her, men de kan utføres på mus av hvilken som helst stamme, kjønn og genotype.</li>
	<li>Avkjøl 15 ml destillert vann i et 50 ml konisk rør i et 4 °C kjøleskap.</li>
	<li>Varm ytterlig...

<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>

GI-kanalen, som andre rørformede organer, som blodkar, krever mekaniske sensorer og effektorer for å opprettholde homeostase26,27,28. Imidlertid er GI-kanalen unik ved at de fysiske egenskapene til materialene som krysser den ikke er konstante over måltider. Intraluminal innhold av forskjellige fysiske egenskaper (fast, flytende og gass) passerer tarmen, genererer forskjellige mekaniske innganger til GI-mekanoreceptorene. Fak...

Den menneskelige gastrointestinale (GI) kanalen er et flere fot langt organsystem, omtrent tilnærmet som et rør av varierende dimensjoner og fysiske egenskaper1. Når innholdet beveger seg gjennom lengden, er GI-kanalens primære funksjon å absorbere stoffer som er kritiske for livet. Tynntarmen er spesielt ansvarlig for næringsopptak. Tynntarmens transitt er tett regulert for å matche fordøyelses- og absorpsjonsfunksjonene, noe som resulterer i forskjellige motilitetsmønstre. Bayliss og Starling beskrev "tarmens lov"2 i 1899, og viste det kontraktile fremdriftsprogrammet i tarmen kjent i dag som den peristaltiske refleksen; segmentet proksimalt for matbolusen trekker seg sammen for å drive den fremover, og det distale segmentet slapper av for å motta det. I teorien kan dette mønsteret alene være tilstrekkelig til å transportere materiale aboralt, men over et århundre med forskning har malt et mer komplekst bilde av kontraktil aktivitet i GI-kanalen. Tre tynntarmmotilitetsperioder er anerkjent hos mennesker: det migrerende motorkomplekset (MMC), fasteperioden og den postprandiale perioden3. De samme mønstrene er rapportert hos mus 4,5. MMC er et syklisk motormønster som er bevart over de fleste pattedyr 6,7. MMC har et karakteristisk firefasemønster som fungerer som en nyttig klinisk markør ved funksjonelle GI-lidelser7. De fire fasene, i rekkefølge av forekomst, er (I) hvile, (II) uregelmessige, lave amplitudekontraksjoner, (III) regelmessige sammentrekninger med høy amplitude og (IV) nedtrappingsperiode med fallende aktivitet7. MMC markerer det viktigste motormønsteret i fasteperioden3. MMC i fasteperioden rydder opp innholdet i tynntarmen som forberedelse til neste måltid.
Motormønstrene i postprandialperioden er optimalisert for fordøyelses- og absorberende funksjoner3. Uavhengig av kalorisammensetning er den første transitten rask langs tynntarmen, innholdet spres langs tarmens lengde, og transitt bremser deretter8. Absorpsjon optimaliseres ved å øke kontaktflaten og bremse den ned for å øke oppholdstiden. Når næringsstoffene er inne i lumen, består det dominerende mønsteret av nære (<2 cm fra hverandre) ukoordinerte sammentrekninger (segmenteringskontraksjoner), med noen få overliggende store amplitudekontraksjoner som spenner over hele tynntarmens lengde (peristaltiske sammentrekninger)9. Segmenteringskontraksjoner blander det intraluminale innholdet på plass. De sporadiske store peristaltiske sammentrekningene driver innholdet mot tykktarmen.
Tidspunktet for denne overgangen tilbake til MMC avhenger av matvolum og kalorisammensetning10. Dermed er tynntarmprøvene luminale signaler for å regulere når man skal overgang mellom motilitetsperioder. Mekaniske signaler, for eksempel fysiske egenskaper til luminalinnhold11, luminalvolum og veggspenning, engasjerer mekanoreceptorceller i GI-veggen 12,13,14,15,16. Å øke den faste komponenten i et måltid fører faktisk til en økning i tynntarmstransitt17. Vi spekulerer i at fysiske egenskaper, som flytende eller fast tilstand av intraluminal innhold, må engasjere forskjellige mekanoreceptorer på grunn av de forskjellige kreftene de genererer på GI-veggen18.
Gullstandarden for måling in vivo GI-transitt hos mennesker, som hos mus, er bruk av radioaktive sporstoffer målt ved scintigrafi når de går ut av magen eller passerer langs tykktarmen19,20. Hos pattedyr sløyfer tynntarmen på uforutsigbare måter som gjør tynntarmen vanskelig å avbilde in vivo pålitelig, men det gjøres fremskritt21. Videre mangler det i dag verktøy for å kvantifisere hvordan tynntarmen håndterer partikler av varierende egenskaper og størrelser. Utgangspunktet her var en gullstandardteknikk som standardiserer studiet av tynntarmstransitt 22,23,24 og barrierefunksjon 22. Den består av gavaging mus med et fluorescerende materiale, venter på GI-motilitet for å transportere materialet, excising GI-kanalen, segmentering i flere seksjoner fra mage til tykktarm, seksjonering og homogenisering av intraluminal innhold for fluorescenskvantifisering. Vi gjorde to forbedringer. Først endret vi sammensetningen av gavaged innholdet for å inkludere fluorescerende mikroskopiske perler for å bestemme hvordan tynntarmen fordeler fysiske partikler. For det andre forbedret vi den romlige oppløsningen ved å avbilde hele GI-kanalen fra mage til kolon ex vivo og brukte binning med variabel størrelse for å standardisere analysen vår på tvers av dyr. Vi postulerer at dette avslører ny innsikt i balansen mellom propulsive versus segmenterende sammentrekninger i postprandialfasen.

<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

Gastrointestinal (GI) motilitet er kritisk for normal fordøyelse og absorpsjon. I tynntarmen, som absorberer næringsstoffer, optimaliserer motilitet fordøyelsen og absorpsjonen. Av denne grunn inkluderer noen av motilitetsmønstrene i tynntarmen segmentering for blanding av luminalinnhold og peristaltikk for fremdrift. Fysiske egenskaper av luminalinnhold modulerer mønstrene av tynntarmmotilitet. Den mekaniske stimuleringen av GI-mekanosensoriske kretser ved å overføre luminalinnhold og underliggende tarmmotilitet initierer og modulerer komplekse GI-motormønstre. Likevel forblir de mekanosensoriske mekanismene som driver denne prosessen dårlig forstått. Dette skyldes først og fremst mangel på verktøy for å dissekere hvordan tynntarmen håndterer materialer med forskjellige fysiske egenskaper. For å studere hvordan tynntarmen håndterer partikler av varierende størrelse, har vi modifisert en etablert in vivo-metode for å bestemme tynntarmstransittrasjon. Vi gavage levende mus med fluorescerende væske eller små fluorescerende perler. Etter 30 minutter dissekerer vi tarmene for å avbilde fordelingen av fluorescerende innhold over hele GI-kanalen. I tillegg til høyoppløselige målinger av det geometriske senteret, bruker vi binning med variabel størrelse og spektralanalyse for å bestemme hvordan forskjellige materialer påvirker tynntarmstransittrasjonen. Vi har undersøkt hvordan en nylig oppdaget "gut touch" -mekanisme påvirker tynntarmmotilitet ved hjelp av denne tilnærmingen.

Vi viser representative resultater fra trinn 3 og utover. Figur 1 viser intakte eksplanterte tarmer, med fluorescerende målinger overlagt. Magesekken (lilla) legges langs samme akse som tynntarmen (oransje), men vi foretrekker å flytte cecum (blå) til siden for å hindre overlapping med tykktarmen (oransje). Som det fremgår av venstre panel, er dette ikke alltid mulig på grunn av organstørrelse. Vi kutter tynntarmen på ~ 200 mm for å maksimere dekningen av kontinuerlige segmenter, me...

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

For å studere hvordan tynntarmen håndterer partikler av varierende størrelse, har vi modifisert en etablert in vivo-metode for å bestemme tynntarmstransittrasjon.

Studere Murine Small Bowel Mechanosensing av Luminal partikler

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

Dette er en protokoll som studerer hvordan tynntarmen håndterer materialer med forskjellige fysiske egenskaper og hvordan den distribuerer disse materialene i rommet. Det er et komplementært verktøy i vår studie av tarmmekanosensitivitet. De viktigste fordelene med denne protokollen er at den kan brukes til å studere materialer eller blandinger med forskjellige fysiske egenskaper, og at oppløsningen tillater oss å løse regionale passasjer over korte tarmsegmenter.Denne teknikken legger til vår forståelse av tarmmekanosensitivitet. Det hjelper oss å forstå hvordan tynntarmen tar transittbeslutninger basert på de mekaniske signalene den mottar fra det intraluminale innholdet. For å begynne, klargjør gavage ved å feste et fôringsrør med 18-gauge tykkelse og 50 millimeter lengde til en 1 milliliter sprøyte og tegne 200 mikroliter RITC-løsning eller mikrosfæreoppløsning.Deretter må du manuelt begrense det faste dyret ved hjelp av enhånds fastholdingsteknikken, og deretter forsiktig sette fôringsrøret gjennom musens munn og spiserør til det kommer inn i magen. Når sprøyteinnholdet er satt inn, må du sakte fjerne sprøyteinnholdet i magen og fjerne røret forsiktig fra musen. Etter gavage, returner musen til buret.Før du begynner disseksjonene, må du slå på in vivo bildeinstrumentet slik at det når ønsket temperatur. Etter eutanasi, plasser musen i den bakre posisjonen på et disseksjonsstadium og fest de fire vedleggene på scenen for å få tilgang til magen. Våt deretter overflaten av magen med 70% etanol.Deretter bruker du mikrodisseksjonstromper for å trekke huden og lage et tverrgående snitt ved hjelp av skarp kirurgisk saks 1 centimeter over anus. For å eksponere det intraperitoneale hulrommet, fortsett snittet vertikalt opp i magen til ribbeholderen. Håndter forsiktig tarmene og sett pris på deres orientering i bukhulen før du manipulerer dem.Klipp den proksimale til gastroøsofagealkrysset, og separer dermed magen fra spiserøret og forsiktig løs tykktarmen, cecum og tynntarmen ved å trekke sakte i motsatt retning. Bruk mikrodisseksjonssaks for å skille vedleggene til mesenteriet til tarmene. Senere, ved hjelp av tangene, overfør de dissekerte tarmene til målearket.Plasser magen på 0 millimeter og ordne tarmene langs linjalen til 200 millimeter, kutt deretter tarmen på 200 millimeter med mikrodisseksjonsaks og gjenta denne prosedyren for tarmjustering. Når vevet er ordnet på linjalen, ordne cecum til parallell med vevet, men ikke i direkte kontakt med det. Plasser målearket med det dissekerte vevet i et mørkt område slik at fluorescensen kan bevares til det er på tide å avbilde.For å starte ex vivo bildebehandling, åpne bildebehandlingsprogramvaren. Logg inn og initialiser bildeinstrumentet for å være klar for bildeopptak. For RITC gavage, sett Excitation på 535 nanometer og utslipp, 600 nanometer.Mens for grønne mikrosfæreperler, sett excitasjon på 465 nanometer og utslipp på 520 nanometer. Sett nå eksponeringen til Auto og velg synsfeltet. Etter å ha sørget for at tarmene ikke har skiftet under transport, plasser målearket i instrumentet innenfor synsfeltet.Lukk døren til instrumentet på en sikker måte, og velg Øyeblikksbilde for å fotografere synsfeltet. Lagre innsamlede bilder på en flash-stasjon for analyse. Deretter lagrer du individuelle bilder av fluorescerende og fotografiske bilder.Et overlegg av fotografiet og fluorescensen indikerer plasseringen av fluorescerende materialer i mage-tarmkanalen. Åpne fluorescerende og fotografiske bildefiler i bilderedigeringsprogramvare for analyse. Juster pikselstørrelsen på begge bildene for å få de nøyaktige dimensjonene, og lukk bildefilen.For det fluorescerende bildet, bruk et viskelærverktøy for å fjerne bakgrunnen og gjøre den gjennomsiktig. Opprett et nytt lag. Velg et svart fyll til laget og dra laget for å ligge under laget med det fluorescerende bildet og lag en helt svart bakgrunn.Lagre det nye fluorescerende bildet som bare inneholder fluorescerende signal på svart bakgrunn som en ny TIF-fil. Åpne de nye fluorescerende og fotografiske bildene i ImageJ. Gjør hvert bilde om til et 30-biters bilde ved å velge Bilde, etterfulgt av Type og 30-biters.Opprett et sammenslått bilde av begge ved å velge Bilde, etterfulgt av Farge og Slå sammen kanaler. I dialogboksen som åpnes, velger du fotografifilen for den grå kanalen og den fluoriserende filen Under alle fargede kanaler. Deaktiver skalaen for det sammenslåtte bildet ved å velge Analyser, etterfulgt av Angi skala og Klikk for å fjerne skala.Velg rektangelverktøyet i ImageJ. Tegn et rektangel rundt en del av tynntarmen mens du er oppmerksom på bredden på denne interesseområdet, da den skal forbli konstant mellom alle interesseområder. Dupliser interesseområdet ved å velge Bilde, etterfulgt av Dupliser, og velg bare kanalen som tilsvarer den fargede kanalen.Igjen, bruk rektangelverktøyet til å tegne et interesseområde over hele det nye bildet og hente en fluorescensprofil ved å velge Analyser, etterfulgt av Plott profil. Åpne listen over verdier og kopier dem til regnearkprogramvare. Gjenta trinnene fra tegning av interesseområdet til å hente en fluorescensprofil for hver del av tynntarmen som beskrevet tidligere på en annen linjalrad.I regnearkprogramvaren multipliserer du hver gjennomsnittlige intensitetsverdi med interesseområdets konstante bredde opprettet i forrige trinn. Dette vil gi den reelle intensitetsverdien langs tynntarmen på hvert punkt. Vist her er de gjennomsnittlige fluorescenssporene langs lengden av tynntarmen.Fordelingen av fluorescerende materiale varierer i henhold til materialegenskapene til det intraluminale innholdet. Å øke antall hyller som brukes til å sortere de samme rådatasettene, avslører granulære sporingsfunksjoner som ikke kan løses med færre søppelkasser. Mindre beholdere reduserer måleusikkerheten, øker romlig oppløsning og reflekterer bedre fordelingskomponenten av tynntarmmotilitet.Det geometriske senteret klarer ikke helt å karakterisere den romlige fordeling av intraluminal innhold. Denne begrensningen av den geometriske sentermålingen er tydelig i sammenligningen mellom væsker og større perler. Det fluorescerende sporet av de større perlene er mer fordelt, men det gjennomsnitt ut til et lignende punkt som væsken, uavhengig av binning granularitet, noe som fremhever begrensningen av bare å fokusere på det geometriske senteret.For å redegjøre for den distributive karakteren av tynntarmskontraksjoner ble en kraftspektralanalyse innlemmet i denne studien. Plotting av effektspekteret viser at når bin-størrelsene krymper, kan vi observere betydelig dominerende frekvenser i det større perlespekteret, men ikke i de små perlene. Noen, men ikke alle, av de ekstra dominerende frekvensene er tilstede i væskespekteret.De mest delikate trinnene i denne protokollen er gavage og disseksjon. Disse bør standardiseres av eksperimentene før de utfører denne teknikken for eksperimentelle formål. Dette er et terminalt eksperiment, da dyret må ofres.Når det er mulig, maksimer bruken av dyremodellen din ved å utføre andre ikke-terminale eksperimenter før denne. Vår gruppe har nylig brukt denne teknikken for å støtte vårt funn av tarmberøringssett der tarmen bruker epitelmekanoreceptorer for å føle finere fysiske egenskaper, akkurat som fingrene våre gjør.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protokoll for lang varighet Whole Body Hypertermi i Mus

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

Orthotopic tynntarm Transplantasjon i rotter

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 kolitt modeller: gir innsikt i inflammatorisk tarmsykdom og effekter av fett

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

Muse Ileocolic Bowel Reseksjon med Primær Anastomose

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

Studying the Role of Alveolar Macrophages in Breast Cancer Metastasis

Studerer rolle alveolære makrofager i Breast Cancer Metastase

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

Ultralyd-guidede Intracardiac injeksjon for menneskelige stamceller å øke Homing til tarmen for bruk i Murine modeller av eksperimentelle inflammatorisk tarm sykdommer

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

I Vivo Evaluering av brudd Callus utvikling i bein Healing i mus bruker en MRI-kompatibel Osteosynthesis enhet for musen Femur

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

En liten dyr modell av Ex Vivo Normothermic lever perfusjon

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

Effektiv Sieving metode å isolere intakt Glomeruli fra voksen rotte nyre

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

Kontinuerlig blodprøve i små dyr positron utslipp tomografi/beregnet tomografi muliggjør måling av arteriell input-funksjonen

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