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

Мы благодарим г-жу Линдсей Басби за административную помощь и г-на Джоэла Пино за поддержку со стороны средств массовой информации. Гранты NIH поддержали эту работу: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 и Центр клеточной сигнализации в гастроэнтерологии клиники Майо (DK084567).

Все методы, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) клиники Майо.
1. Настройка
<ol><li>Быстрые 8-10-недельные мыши в течение 4 ч. Обеспечьте мышам доступ к воде. ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех экспериментов, представлен...

<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>

Желудочно-кишечный тракт, как и другие трубчатые органы, такие как кровеносные сосуды, требует механических датчиков и эффекторов для поддержания гомеостаза 26,27,28. Тем не менее, желудочно-кишечный тракт уникален тем, что физические сво?...

Желудочно-кишечный тракт человека (ЖКТ) представляет собой систему органов длиной в несколько футов, примерно аппроксимированную как трубка различных размеров и физических свойств1. По мере того, как содержимое движется по своей длине, основная функция желудочно-кишечного тракта заключается в поглощении веществ, критически важных для жизни. Тонкая кишка специально отвечает за всасывание питательных веществ. Транзит тонкой кишки жестко регулируется, чтобы соответствовать функциям пищеварения и всасывания, что приводит к различным моделям моторики. Бейлисс и Старлинг описали «закон кишечника»2 в 1899 году, показав сократительную двигательную программу в кишечнике, известную сегодня как перистальтический рефлекс; сегмент, близкий к пищевому болюсу, сжимается, чтобы продвинуть его вперед, а дистальный сегмент расслабляется, чтобы получить его. Теоретически одной этой модели может быть достаточно для транспортировки материала аборально, но более века исследований нарисовали более сложную картину сократительной активности в желудочно-кишечном тракте. У человека выделяют три периода моторики тонкой кишки: мигрирующий двигательный комплекс (MMC), период голодания и постпрандиальный период3. Такие же закономерности были зарегистрированы у мышей 4,5. MMC представляет собой циклическую моторную модель, сохраненную у большинства млекопитающих 6,7. MMC имеет характерную четырехфазную картину, которая служит полезным клиническим маркером при функциональных расстройствах ЖКТ7. Четырьмя фазами, в порядке возникновения, являются (I) покое, (II) нерегулярные сокращения с низкой амплитудой, (III) регулярные сокращения с высокой амплитудой и (IV) период снижения активности7. MMC отмечает основную двигательную картину периода голодания3. ММК периода натощак очищают содержимое тонкой кишки при подготовке к следующему приему пищи.
Двигательные паттерны постпрандиального периода оптимизированы для пищеварительной и абсорбционной функций3. Независимо от калорийного состава, начальный транзит происходит быстро по тонкому кишечнику, содержимое распространяется по всей длине кишечника, а транзит впоследствии замедляется8. Абсорбция оптимизируется за счет увеличения площади контактной поверхности и ее замедления для увеличения времени пребывания. Как только питательные вещества находятся внутри просвета, доминирующий рисунок состоит из близких (<2 см друг от друга) нескоординированных сокращений (сегментирующих сокращений), с несколькими наложенными сокращениями с большой амплитудой, охватывающими всю длину тонкой кишки (перистальтические сокращения)9. Сегментирующие сокращения смешивают внутрипросветное содержимое на месте. Случайные большие перистальтические сокращения продвигают содержимое к толстой кишке.
Сроки этого перехода обратно к ММК зависят от объема пищи и калорийности10. Таким образом, тонкая кишка пробует просветные сигналы, чтобы регулировать, когда переходить между периодами моторики. Механические сигналы, такие как физические свойства просветного содержимого11, объем просвета и напряжение стенки, задействуют механорецепторные клетки в стенке ЖКТ 12,13,14,15,16. Действительно, увеличение твердого компонента пищи приводит к увеличению транзита тонкой кишки17. Мы предполагаем, что физические свойства, такие как жидкое или твердое состояние внутрипросветного содержимого, должны задействовать различные механорецепторы из-за различных сил, которые они генерируют на стенке ЖКТ18.
Золотым стандартом для измерения транзита IN vivo GI у людей, как и у мышей, является использование радиоактивных индикаторов, измеренных сцинтиграфией, когда они выходят из желудка или проходят по толстой кишке19,20. У млекопитающих тонкая кишка петляет непредсказуемым образом, что затрудняет надежное изображение тонкой кишки in vivo, но прогресс достигается21. Кроме того, в настоящее время не хватает инструментов для количественной оценки того, как тонкая кишка обрабатывает частицы различных свойств и размеров. Отправной точкой здесь был метод золотого стандарта, который стандартизирует изучение транзита тонкой кишки 22,23,24 и барьерной функции22. Он состоит из обжига мышей флуоресцентным материалом, ожидающих подвижности ЖКТ для транспортировки материала, иссечения желудочно-кишечного тракта, сегментации его на несколько секций от желудка до толстой кишки, секционирования и гомогенизации внутрипросветного содержимого для количественной оценки флуоресценции. Мы сделали два улучшения. Во-первых, мы изменили состав гаваированного содержимого, включив флуоресцентные микроскопические шарики, чтобы определить, как тонкая кишка распределяет физические частицы. Во-вторых, мы улучшили пространственное разрешение, визуализируя весь желудочно-кишечный тракт от желудка до толстой кишки ex vivo и использовали биннинг переменного размера для стандартизации нашего анализа на животных. Мы постулируем, что это раскрывает новое понимание баланса пропульсивных и сегментирующих сокращений во время постпрандиальной фазы.

<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

Моторика желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) имеет решающее значение для нормального пищеварения и всасывания. В тонкой кишке, которая усваивает питательные вещества, моторика оптимизирует пищеварение и всасывание. По этой причине некоторые из паттернов моторики в тонкой кишке включают сегментацию для смешивания просветного содержимого и перистальтику для их движения. Физические свойства просветного содержимого модулируют паттерны моторики тонкой кишки. Механическая стимуляция механосенсорных цепей ЖКТ путем транзита просветного содержимого и лежащей в основе подвижности кишечника инициирует и модулирует сложные двигательные паттерны ЖКТ. Тем не менее, механосенсорные механизмы, которые управляют этим процессом, остаются плохо изученными. В первую очередь это связано с отсутствием инструментов для вскрытия того, как тонкая кишка обрабатывает материалы различных физических свойств. Чтобы изучить, как тонкая кишка обрабатывает частицы различных размеров, мы модифицировали установленный метод in vivo для определения транзита тонкой кишки. Мы обоживаем живых мышей флуоресцентной жидкостью или крошечными флуоресцентными шариками. Через 30 минут мы рассекаем кишечник, чтобы изобразить распределение флуоресцентного содержимого по всему желудочно-кишечному тракту. В дополнение к измерениям геометрического центра с высоким разрешением мы используем биннинг переменного размера и спектральный анализ, чтобы определить, как различные материалы влияют на транзит тонкой кишки. Мы изучили, как недавно обнаруженный механизм «прикосновения к кишечнику» влияет на моторику тонкой кишки, используя этот подход.

Мы показываем репрезентативные результаты, начиная с Шага 3. На рисунке 1 показаны неповрежденные эксплантированные кишечники с флуоресцентными измерениями. Желудок (фиолетовый) укладывается вдоль той же оси, что и тонкая кишка (оранжевый), но мы предпочитаем перемещать...

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

Чтобы изучить, как тонкая кишка обрабатывает частицы различных размеров, мы модифицировали установленный метод in vivo для определения транзита тонкой кишки.

Изучение механозондирования просветных частиц мышей тонкой кишки

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

Это протокол, который изучает, как тонкая кишка обрабатывает материалы различных физических свойств и как она распределяет эти материалы в пространстве. Это дополнительный инструмент в нашем исследовании механочувствительности кишечника. Основные преимущества этого протокола заключаются в том, что он может быть использован для изучения материалов или смесей с различными физическими свойствами и что разрешение позволяет нам разрешать региональные транзиты по коротким сегментам кишечника.Этот метод добавляет к нашему пониманию механочувствительности кишечника. Это помогает нам понять, как тонкая кишка принимает решения о транзите на основе механических сигналов, которые она получает от внутрипросветного содержимого. Для начала подготовьте гаваж, прикрепив к шприцу 1-миллилитровую трубку толщиной 18 калибров и длиной 50 миллиметров и вытянув 200 микролитров раствора RITC или микросферного раствора.Затем вручную удерживайте голодающее животное, используя технику удержания одной рукой, затем осторожно вставьте питательную трубку через рот и пищевод мыши, пока она не попадет в желудок. После введения медленно выталкивайте содержимое шприца в желудок и осторожно извлекайте трубку из мыши. После гаважа верните мышь в клетку.Перед началом рассечения включите инструмент визуализации in vivo, чтобы он достиг желаемой температуры. После эвтаназии поместите мышь в лежачее положение на стадии рассечения и прикрепите ее четыре придатка к сцене, чтобы получить доступ к животу. Далее смачиваем поверхность живота 70% этанолом.Далее используйте микродиссекционные щипцы, чтобы потянуть кожу и сделать поперечный разрез с помощью острых хирургических ножниц на 1 сантиметр выше ануса. Чтобы обнажить внутрибрюшинную полость, продолжайте разрез вертикально вверх по брюшной полости до грудной клетки. Осторожно обрабатывайте кишечник и оцените его ориентацию в брюшной полости, прежде чем манипулировать ими.Отрежьте проксимальное к гастроэзофагеальному соединению, отделив таким образом желудок от пищевода и осторожно распутайте толстую кишку, слепую кишку и тонкую кишку, медленно потянув в противоположном направлении. Используйте микродиссекционные ножницы, чтобы отделить прикрепления брыжейки к кишечнику. Позже, используя щипцы, перенесите рассеченные кишки на измерительный лист.Поместите желудок на 0 миллиметров и расположите кишечник вдоль линейки до 200 миллиметров, затем разрежьте кишечник на 200 миллиметров ножницами для микродиссекции и повторите эту процедуру выравнивания кишечника. Как только ткань расположится на линейке, расположите слепую кишку параллельно с тканью, но не в непосредственном контакте с ней. Поместите измерительный лист с рассеченной тканью в темную область, чтобы флуоресценция могла сохраняться до тех пор, пока не придет время для изображения.Чтобы запустить ex vivo imaging, откройте программное обеспечение для обработки изображений. Войдите в систему и инициализируйте инструмент обработки изображений, чтобы быть готовым к получению изображения. Для riTC gavage установите возбуждение на 535 нанометров и emissions, 600 нанометров.В то время как для зеленых микросферных бусин установите возбуждение на 465 нанометров и излучение на 520 нанометров. Теперь установите экспозицию в Auto и выберите поле зрения. Убедившись, что кишечник не сместился во время транспортировки, поместите измерительный лист в прибор в поле зрения.Надежно закройте дверцу прибора и выберите Снимок, чтобы сфотографировать поле зрения. Сохраните собранные снимки на флешку для анализа. Затем сохраните отдельные снимки флуоресцентных и фотоизображений.Наложение фотографии и флуоресценция указывают на расположение флуоресцентных материалов в желудочно-кишечном тракте. Откройте файлы флуоресцентных и фотографий изображений в программном обеспечении для редактирования изображений для анализа. Отрегулируйте размер в пикселях обоих изображений, чтобы иметь точные размеры, и закройте файл фотографии.Для флуоресцентного изображения используйте инструмент ластика, чтобы удалить фон и сделать его прозрачным. Создайте новый слой. Выберите черную заливку слоя и перетащите слой, чтобы он лежал под слоем с флуоресцентным изображением и сделал полностью черный фон.Сохраните новое флуоресцентное изображение, содержащее только флуоресцентный сигнал на черном фоне, в качестве нового файла TIF. Откройте новые флуоресцентные и фотоизображения в ImageJ. Превратите каждое изображение в 30-битное изображение, выбрав «Изображение», затем «Тип» и «30-битное».Создайте объединенное изображение обоих, выбрав «Изображение», а затем «Цветной» и «Объединить каналы». В открывшемся диалоговом окне выберите файл фотографии для серого канала и флуоресцентный файл Под любыми цветными каналами. Отключите масштаб объединенного изображения, выбрав «Анализ», затем «Задать масштаб» и «Щелкните, чтобы удалить масштаб».Выберите инструмент «Прямоугольник» в ImageJ. Нарисуйте прямоугольник вокруг участка тонкой кишки, обращая пристальное внимание на ширину этой интересующей области, так как она должна оставаться постоянной между всеми областями интереса. Дублируйте интересующую область, выбрав Изображение, затем Дублировать и выберите только канал, соответствующий цветному каналу.Опять же, используйте инструмент «Прямоугольник», чтобы нарисовать интересующую область над всем новым изображением и получить профиль флуоресценции, выбрав «Анализ», а затем «Профиль графика». Откройте список значений и скопируйте их в программы для работы с электронными таблицами. Повторите шаги от рисования интересующей области до получения профиля флуоресценции для каждого участка тонкой кишки, как описано ранее на отдельном ряду линейки.В программном обеспечении для работы с электронными таблицами умножьте каждое среднее значение интенсивности на постоянную ширину интересующей области прямоугольника, созданную на предыдущем шаге. Это даст реальное значение интенсивности вдоль тонкой кишки в каждой точке. Здесь показаны средние следы флуоресценции по длине тонкой кишки.Распределение флуоресцентного материала изменяется в зависимости от свойств материала внутрипросветного содержимого. Увеличение количества контейнеров, используемых для сортировки одних и тех же необработанных наборов данных, показывает детализированные функции трассировки, неразрешимые с меньшим количеством контейнеров. Меньшие бункеры уменьшают погрешность измерений, увеличивают пространственное разрешение и лучше отражают дистрибутивный компонент подвижности тонкой кишки.Геометрический центр не в состоянии полностью охарактеризовать пространственное распределение внутрипросветного содержимого. Это ограничение измерения геометрического центра очевидно при сравнении жидкостей и более крупных шариков. Флуоресцентный след более крупных бусин более распределен, но он усредняется до той же точки, что и у жидкости, независимо от гранулярности биннинга, что подчеркивает ограничение сосредоточения исключительно на геометрическом центре.Чтобы учесть дистрибутивный характер сокращений тонкой кишки, в настоящее исследование был включен спектральный анализ мощности. Построение спектра мощности показывает, что по мере уменьшения размеров бункеров мы можем наблюдать значительно доминирующие частоты в более крупном спектре бусин, но не в малых бусинах. Некоторые, но не все, из этих дополнительных доминирующих частот присутствуют в жидком спектре.Наиболее деликатными шагами этого протокола являются гаваж и рассечение. Они должны быть стандартизированы экспериментаторами перед выполнением этой техники в экспериментальных целях. Это терминальный эксперимент, так как животное нужно принести в жертву.Когда это возможно, максимизируйте использование вашей животной модели, выполнив другие нетерминальные эксперименты до этого. Наша группа недавно использовала эту технику для поддержки нашего поиска сенсорных наборов кишечника, где кишечник использует эпителиальные механорецепторы для ощущения более тонких физических свойств, так же, как это делают наши пальцы.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Протокол в течение длительного периода общей управляемой гипертермии у мышей

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

Ортотопическая малого трансплантации кишечника у крыс

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 колит Модели: Предоставление взглянуть на воспалительное заболевание кишечника и эффекты диетического жира

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

Мышиные Ileocolic кишечника резекция с первичной анастомоза

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

Изучение роли альвеолярных макрофагах при раке молочной железы Метастазы

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

УЗИ руководствуясь внутрисердечной введения мезенхимальных стволовых клеток человека увеличить самонаведения для кишечника для использования в мышиных моделях экспериментальных воспалительные заболевания кишечника

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

В естественных условиях Оценка развития каллуса перелом кости Исцеление у мышей с использованием МРТ совместимое устройство остеосинтеза для мыши бедренной

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

Мелких животных модель Ex Vivo нормотермических печени перфузии

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

Эффективный метод просеивания изолировать нетронутыми клубочков из почек взрослых крыс

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

Непрерывная выборка крови в малой животной позитронно-эмиссионной томографии / компьютерная томография позволяет измерения артериальной функции ввода

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