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 tackar fru Lyndsay Busby för administrativ hjälp och Joel Pino för mediestöd. NIH-bidrag stödde detta arbete: DK123549, AT010875, DK052766, DK128913 och Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology (DK084567).

Alla metoder som beskrivs här har godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid Mayo Clinic.
1. Inställning
<ol><li>Snabba 8- till 10-veckors gamla möss i 4 timmar. Ge möss tillgång till vatten. OBS: Vi använder vildtyps manliga C57BL / 6J-möss för alla experiment som presenteras här, men de kan utföras på möss av vilken stam, kön och genotyp som helst.</li>
	<li>Kyl 15 ml destillerat vatten i ett 50 ml koniskt rör i ett 4 °C kylskåp...

<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>

Mag-tarmkanalen, liksom andra rörformiga organ, såsom blodkärl, kräver mekaniska sensorer och effektorer för att upprätthålla homeostas26,27,28. Mag-tarmkanalen är dock unik genom att de fysiska egenskaperna hos de material som passerar den inte är konstanta över måltiderna. Intraluminalt innehåll av olika fysikaliska egenskaper (fast, flytande och gas) passerar tarmen och genererar olika mekaniska ingångar till GI-...

Den mänskliga gastrointestinala (GI) kanalen är ett flera fot långt organsystem, ungefär approximerat som ett rör med varierande dimensioner och fysikaliska egenskaper1. När innehållet rör sig genom dess längd är mag-tarmkanalens primära funktion att absorbera ämnen som är kritiska för livet. Tunntarmen är specifikt ansvarig för näringsupptag. Tunntarmens transitering är hårt reglerad för att matcha matsmältnings- och absorptionsfunktionerna, vilket resulterar i olika rörlighetsmönster. Bayliss och Starling beskrev "tarmens lag"2 1899 och visade kontraktilframdrivningsprogrammet i tarmen som idag kallas den peristaltiska reflexen; segmentet proximalt till matboluskontrakten för att driva det framåt, och det distala segmentet slappnar av för att ta emot det. I teorin kan detta mönster ensamt vara tillräckligt för att transportera material aboralt, men över ett sekel av forskning har målat en mer komplex bild av kontraktil aktivitet i mag-tarmkanalen. Tre tunntarmsmotilitetsperioder känns igen hos människor: det migrerande motorkomplexet (MMC), fasteperioden och den postprandiala perioden3. Samma mönster har rapporterats hos möss 4,5. MMC är ett cykliskt motormönster bevarat över de flesta däggdjur 6,7. MMC har ett karakteristiskt fyrfasmönster som fungerar som en användbar klinisk markör vid funktionella GI-störningar7. De fyra faserna, i ordning efter förekomst, är (I) quiescence, (II) oregelbundna, låga amplitudkontraktioner, (III) regelbundna sammandragningar med hög amplitud och (IV) nedtrappningsperiod med minskande aktivitet7. MMC markerar det viktigaste motormönstret för fasteperioden3. MMC under fasteperioden rensar upp innehållet i tunntarmen som förberedelse för nästa måltid.
Motormönstren i den postprandiala perioden är optimerade för matsmältnings- och absorptionsfunktionerna3. Oavsett kalorisammansättning är den första transiteringen snabb längs tunntarmen, innehållet sprids längs tarmens längd och transiteringen saktar därefter ner8. Absorptionen optimeras genom att öka kontaktytan och sakta ner den för att öka uppehållstiden. När näringsämnena väl är inne i lumen består det dominerande mönstret av nära (<2 cm från varandra) okoordinerade sammandragningar (segmenterande sammandragningar), med några överlagrade sammandragningar med stor amplitud som sträcker sig över hela tunntarmens längd (peristaltiska sammandragningar)9. Segmentering av sammandragningar blandar det intraluminala innehållet på plats. De enstaka stora peristaltiska sammandragningarna driver innehållet mot tjocktarmen.
Tidpunkten för denna övergång tillbaka till MMC beror på matvolym och kalorisammansättning10. Således tar tunntarmen prov på luminala ledtrådar för att reglera när man ska övergå mellan motilitetsperioder. Mekaniska signaler, såsom fysikaliska egenskaper hos luminalt innehåll11, luminal volym och väggspänning, engagerar mekanoreceptorceller i GI-väggen 12,13,14,15,16. Faktum är att en ökning av den fasta komponenten i en måltid leder till en ökning av tunntarmstransitering17. Vi spekulerar i att fysikaliska egenskaper, såsom flytande eller fast tillstånd av intraluminalt innehåll, måste engagera olika mekanoreceptorer på grund av de olika krafter de genererar på GI-väggen18.
Guldstandarden för mätning av in vivo GI-transitering hos människor, som hos möss, är användningen av radioaktiva spårämnen mätt med scintigrafi när de lämnar magen eller transiterar längs tjocktarmen19,20. Hos däggdjur gör tunntarmen slingor på oförutsägbara sätt tunntarmen svår att avbilda in vivo på ett tillförlitligt sätt, men framsteg görs21. Vidare saknas det idag verktyg för att kvantifiera hur tunntarmen hanterar partiklar av varierande egenskaper och storlek. Utgångspunkten här var en guldstandardteknik som standardiserar studien av tunntarmstransitering 22,23,24 och barriärfunktion 22. Den består av att sondge möss med ett fluorescerande material, vänta på GI-motilitet för att transportera materialet, excitera mag-tarmkanalen, segmentera det i flera sektioner från mage till kolon, sektionering och homogenisering av intraluminalt innehåll för fluorescenskvantifiering. Vi gjorde två förbättringar. Först ändrade vi sammansättningen av det sonderade innehållet för att inkludera fluorescerande mikroskopiska pärlor för att bestämma hur tunntarmen fördelar fysiska partiklar. För det andra förbättrade vi den rumsliga upplösningen genom att avbilda hela mag-tarmkanalen från mage till kolon ex vivo och använde binning av variabel storlek för att standardisera vår analys över djur. Vi postulerar att detta avslöjar nya insikter i balansen mellan framdrivande kontra segmenterande sammandragningar under den postprandiala fasen.

<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 är avgörande för normal matsmältning och absorption. I tunntarmen, som absorberar näringsämnen, optimerar rörligheten matsmältningen och absorptionen. Av denna anledning innefattar några av motilitetsmönstren i tunntarmen segmentering för blandning av luminalt innehåll och peristaltik för deras framdrivning. Fysikaliska egenskaper hos luminalt innehåll modulerar mönstren för tunntarmsmotilitet. Den mekaniska stimuleringen av GI-mekanosensoriska kretsar genom att transitera luminalt innehåll och underliggande tarmmotilitet initierar och modulerar komplexa GI-motormönster. Ändå är de mekanosensoriska mekanismerna som driver denna process fortfarande dåligt förstådda. Detta beror främst på brist på verktyg för att dissekera hur tunntarmen hanterar material med olika fysikaliska egenskaper. För att studera hur tunntarmen hanterar partiklar av varierande storlek har vi modifierat en etablerad in vivo-metod för att bestämma tunntarmstransitering. Vi sonderade levande möss med fluorescerande vätska eller små fluorescerande pärlor. Efter 30 minuter dissekerar vi ut tarmarna för att avbilda fördelningen av fluorescerande innehåll över hela mag-tarmkanalen. Förutom högupplösta mätningar av det geometriska centret använder vi binning av variabel storlek och spektralanalys för att bestämma hur olika material påverkar tunntarmstransitering. Vi har undersökt hur en nyligen upptäckt "tarmberöring" -mekanism påverkar tunntarmens rörlighet med hjälp av detta tillvägagångssätt.

Vi visar representativa resultat från steg 3 och framåt. Figur 1 visar de intakta explanterade tarmarna, med fluorescerande mätningar överlagrade. Magen (lila) läggs längs samma axel som tunntarmen (orange), men vi föredrar att flytta cecum (blå) åt sidan för att förhindra överlappning med tjocktarmen (orange). Som framgår av den vänstra panelen är detta inte alltid möjligt på grund av orgelstorlek. Vi skär tunntarmen vid ~ 200 mm för att maximera täckningen av kontinuerl...

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

För att studera hur tunntarmen hanterar partiklar av varierande storlek har vi modifierat en etablerad in vivo-metod för att bestämma tunntarmstransitering.

Studera murin tunntarmsmekanosens av luminala partiklar

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

Detta är ett protokoll som studerar hur tunntarmen hanterar material med olika fysikaliska egenskaper och hur den fördelar dessa material i rymden. Det är ett kompletterande verktyg i vår studie av tarmmekanosensitivitet. De främsta fördelarna med detta protokoll är att det kan användas för att studera material eller blandningar med olika fysikaliska egenskaper och att upplösningen gör det möjligt för oss att lösa regionala transiteringar över korta tarmsegment.Denna teknik bidrar till vår förståelse av tarmmekanoskänslighet. Det hjälper oss att förstå hur tunntarmen fattar transitbeslut baserat på de mekaniska ledtrådar den får från det intraluminala innehållet. Börja med att förbereda sondmatningen genom att fästa ett matningsrör med 18 gauge tjocklek och 50 millimeter längd på en 1 ml spruta och dra 200 mikroliter RTC-lösning eller mikrosfärlösning.Därefter begränsa det fasta djuret manuellt med hjälp av enhandsbegränsningstekniken och sätt sedan försiktigt in matningsröret genom musens mun och matstrupe tills det kommer in i magen. När du har satt in, utvisa långsamt sprutinnehållet i magen och ta försiktigt bort röret från musen. Efter sondmatningen, sätt tillbaka musen till buret.Innan du börjar dissektionerna, slå på in vivo-bildinstrumentet så att det når önskad temperatur. Efter eutanasi, placera musen i ryggläge på ett dissektionsstadium och fäst dess fyra bilagor på scenen för att komma åt buken. Blöt sedan ytan på buken med 70% etanol.Använd sedan mikrodissektionstångar för att dra huden och gör ett tvärgående snitt med en skarp kirurgisk sax 1 centimeter ovanför anusen. För att exponera intraperitonealhålan, fortsätt snittet vertikalt upp i buken tills ribbburet. Hantera tarmarna försiktigt och uppskatta deras orientering i bukhålan innan du manipulerar dem.Skär den proximala till gastroesofagealkorsningen, så separera magen från matstrupen och försiktigt riva upp tjocktarmen, cecum och tunntarmen genom att dra långsamt i motsatt riktning. Använd mikrodissektionssax för att separera mesenteriets fästen i tarmarna. Senare, med hjälp av pincett, överför de dissekerade tarmarna till mätarket.Placera magen på 0 millimeter och ordna tarmarna längs linjalen till 200 millimeter, skär sedan tarmen vid 200 millimeter med mikrodissektionssax och upprepa denna procedur för tarminriktning. När vävnaden är anordnad på linjalen, ordna cecum till parallell med vävnaden, men inte i direkt kontakt med den. Placera mätarket med den dissekerade vävnaden i ett mörkt område så att fluorescensen kan bevaras tills det är dags att avbilda.För att starta ex vivo-avbildning, öppna bildprogramvaran. Logga in och initiera bildinstrumentet för att vara redo för bildförvärv. För RITC-sondmatning, ställ in Excitation på 535 nanometer och Emissioner, 600 nanometer.Medan för gröna mikrosfärpärlor, ställ in Excitation på 465 nanometer och Emission på 520 nanometer. Ställ nu in exponeringen på Auto och välj synfältet. Efter att ha kontrollerat att tarmarna inte har förskjutits under transporten, placera mätbladet i instrumentet inom synfältet.Stäng dörren till instrumentet ordentligt och välj Ögonblicksbild för att fotografera synfältet. Spara insamlade bilder på en flash-enhet för analys. Spara sedan enskilda bilder av lysrörs- och fotobilderna.En överlagring av fotografiet och fluorescensen indikerar placeringen av fluorescerande material i mag-tarmkanalen. Öppna fluorescerande och fotografera bildfiler i bildredigeringsprogram för analys. Justera pixelstorleken på båda bilderna så att de har de exakta måtten och stäng fotofilen.För den fluorescerande bilden, använd ett suddgummiverktyg för att ta bort bakgrunden och göra den transparent. Skapa ett nytt lager. Välj en svart fyllning till lagret och dra lagret för att ligga under lagret med den fluorescerande bilden och skapa en helt svart bakgrund.Spara den nya fluorescerande bilden som bara innehåller den fluorescerande signalen på en svart bakgrund som en ny TIF-fil. Öppna de nya fluorescerande och fotografera bilderna i ImageJ. Förvandla varje bild till en 30-bitars bild genom att välja Bild, följt av Typ och 30-bitars.Skapa en sammanfogad bild av båda genom att välja Bild, följt av Färg och Sammanfoga kanaler. I dialogrutan som öppnas väljer du fotofilen för den grå kanalen och den fluorescerande filen Under alla färgade kanaler. Inaktivera skalan för den sammanfogade bilden genom att välja Analysera, följt av Ange skala och Klicka för att ta bort skala.Välj rektangelverktyget i ImageJ. Rita en rektangel runt en del av tunntarmen medan du är noga med bredden på denna region av intresse, eftersom den bör förbli konstant mellan alla intressanta regioner. Duplicera intresseområdet genom att välja Bild, följt av Duplicera och välj endast den kanal som motsvarar den färgade kanalen.Återigen, använd rektangelverktyget för att rita en intressant region över hela den nya bilden och hämta en fluorescensprofil genom att välja Analysera, följt av Diagramprofil. Öppna listan med värden och kopiera dem till kalkylprogram. Upprepa steg från ritning av regionen av intresse till att hämta en fluorescensprofil för varje sektion av tunntarmen som beskrivits tidigare på en annan linjalrad.I kalkylprogrammet multiplicerar du varje genomsnittligt intensitetsvärde med det intressanta rektangelns konstanta bredd som skapades i föregående steg. Detta ger det verkliga intensitetsvärdet längs tunntarmen vid varje punkt. Här visas de genomsnittliga fluorescensspåren längs tunntarmen.Fördelningen av fluorescerande material varierar beroende på materialegenskaperna hos det intraluminala innehållet. Att öka antalet lagerplatser som används för att sortera samma rådatauppsättningar avslöjar detaljerade spårningsfunktioner som inte kan lösas med färre lagerplatser. Mindre behållare minskar mätosäkerheten, ökar den rumsliga upplösningen och återspeglar bättre den fördelningskomponent i tunntarmens rörlighet.Det geometriska centrumet misslyckas med att helt karakterisera den rumsliga fördelningen av intraluminalt innehåll. Denna begränsning av den geometriska centrummätningen är tydlig i jämförelsen mellan vätskor och större pärlor. Det fluorescerande spåret av de större pärlorna är mer fördelat, men det är i genomsnitt till en liknande punkt som vätskans, oavsett binninggranularitet, vilket belyser begränsningen av att enbart fokusera på det geometriska centrumet.För att ta hänsyn till den fördelningsmässiga karaktären hos tunntarmskontraktioner införlivades en effektspektralanalys i den aktuella studien. Att plotta effektspektrumet visar att när fackstorlekarna krymper kan vi observera signifikant dominerande frekvenser i det större pärlspektrumet, men inte i de små pärlorna. Vissa, men inte alla, av dessa ytterligare dominerande frekvenser finns i vätskespektret.De mest känsliga stegen i detta protokoll är sondmatningen och dissektionen. Dessa bör standardiseras av experimenterna innan de utför denna teknik för experimentella ändamål. Detta är ett terminalt experiment, eftersom djuret måste offras.När det är möjligt, maximera användningen av din djurmodell genom att utföra andra icke-terminala experiment före detta. Vår grupp har nyligen använt denna teknik för att stödja vårt fynd av tarmberöringsuppsättningar där tarmen använder epitelmekanoreceptorer för att känna av finare fysiska egenskaper, ungefär som våra fingrar gör.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protokoll för Långtidskurser Whole Body hypertermi hos möss

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 tunntarmstransplantation i råttor

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 kolit modeller: Ge Insights Into inflammatorisk tarmsjukdom och effekter av Dietary Fat

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

Murina Ileocolic tarm resektion med primär anastomos

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

Att studera rollen av alveolära makrofager i bröstcancer metastasering

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

Ultraljud-guidad intrakardiellt injektion av humana mesenkymala stamceller att öka Homing till tarmen för användning i murina modeller av experimentella inflammatoriska tarmsjukdomar

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 Utvärdering av fraktur förhårdnader utveckling under läkning hos möss med en MRI-kompatibel osteosyntes enhet för mus lårbenet

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 djurmodell för Ex Vivo Normothermic lever Perfusion

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

En effektiv siktning metod att isolera intakt Glomeruli från vuxen råtta njure

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 blodprovstagning i små djur positron emissions tomografi/datortomografi möjliggör mätning av arteriell input funktion

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