Методическая статья

Регистрация моторики желудочно-кишечного тракта с помощью баллонного введения

DOI:

10.3791/68404

⸱

20 июня 2025 г.

 , 
1Institute of Acupuncture and Moxibustion, China Academy of Chinese Medical Sciences

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом протоколе описан метод регистрации двигательной активности желудочно-кишечного тракта. Он использует презерватив и пластиковую трубку для создания системы, которая визуализирует моторику желудочно-кишечного тракта с помощью баллонного давления. Этот метод может быть использован при исследовании заболеваний, связанных с нарушениями моторики желудочно-кишечного тракта.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Моторика желудочно-кишечного тракта является одной из важнейших физиологических функций пищеварительной системы. Мигрирующий двигательный комплекс (ММК) – характерная форма движения, возникающая в желудочно-кишечном тракте во время голодания. ГМК присутствует у многих видов, в том числе и у человека. Хотя физиологическая роль ГМК до конца не изучена, ее аномалии связаны с различными заболеваниями. Измерение моторики желудочно-кишечного тракта имеет важное значение для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Таким образом, была сконструирована система с использованием резинового презерватива и полиэтиленовой (ПЭ) трубки, одна сторона которой была помещена в желудочно-кишечный тракт мышей, а другая сторона была подключена к датчику давления. Желудочно-кишечные движения визуализировались при сжатии баллона во время желудочно-кишечных движений. В данной исследовательской работе представлен подробный протокол проектирования и функционирования системы, а также представлены репрезентативные результаты, демонстрирующие ее эффективность. С помощью этого системного устройства моторная функция желудочно-кишечного тракта может быть записана in vivo. Это дает дополнительные подходы для будущих исследований желудочно-кишечных расстройств.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мигрирующий двигательный комплекс (ММК) представляет собой особый паттерн циркуляционного движения желудочно-кишечного тракта у человека и других животных, который происходит в периоды голодания и межпищеварительного периода1. MMC участвует в транспортировке непереваренной пищи и помогает в транспортировке бактерий из тонкой кишки в толстую кишку2. Code и Marlett3 разделили MMC на четыре фазы. В фазе I гладкая мускулатура желудочно-кишечного тракта находится в состоянии покоя. Во II фазе повышалась перистальтическая активность желудочно-кишечного тракта. В фазе III сократительная активность высокая, что называется характерной фазой ГМК. Поскольку привратник остается открытым, позволяя непереваренной пище перемещаться в тонкую кишку, фаза III начинается внезапно и заканчивается всплеском сокращений с максимальной амплитудой и продолжительностью. IV фаза характеризуется быстрым уменьшением схваток, что является коротким переходом в следующий цикл. Учитывая важнейшую роль ГМК, она стала одной из актуальных тем исследований для ученых.

Правильно функционирующая ММК имеет важное значение для поддержания гомеостаза желудочно-кишечного тракта. Аномалии ММК связаны с различными желудочно-кишечными расстройствами, такими как гастропарез, псевдообструкция и избыточный бактериальный рост в тонком кишечнике1. Аномалии в разных фазах ВМК связаны с различными заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Продолжительная фаза I может привести к задержке опорожнения желудка. Это часто наблюдается у пациентов с сахарным диабетом или идиопатическим гастропарезом4. Аномальное сокращение фазы II может привести к более медленному опорожнению желудка, что может вызвать вздутие живота, раннее насыщение и т.д. Снижение активности фазы II может привести к задержке содержимого тонкого кишечника, увеличивая риск избыточного бактериального роста5. Сниженная или отсутствующая активность фазы III может привести к задержке кишечного содержимого, что приводит к хронической кишечной непроходимости 6,7. Аномалии IV фазы могут быть связаны с рефлюксом желудочного содержимого в пищевод и ухудшением симптомов рефлюкса8. Между тем, нервная анорексия также связана с аномалиями IV фазы9. В целом, понимание временных характеристик ММК и его связи с заболеванием имеет важное значение в диагностике и лечении желудочно-кишечных расстройств.

Поэтому мы вводим метод измерения ГМК, визуализируя его. Мы считаем, что этот метод предоставит дополнительную информацию о динамике желудочно-кишечного тракта.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протокол исследования был одобрен Комитетом по уходу и использованию животных Института акупунктуры и прижигания (Одобрение No Y2023-03-14-02). В этом исследовании учитывалось Руководство Национальных институтов здравоохранения США по уходу за лабораторными животными и их использованию.

1. Генерация капсулы воздушного шара

  1. Сломайте иглу шприца, снимите металлическую сторону и вставьте ее в полиэтиленовую (ПЭ) трубку.
  2. После шага 1.1 вставьте полиэтиленовую трубку в презерватив и завяжите его медицинским швом на расстоянии 0,5 см от конца. Следите за тем, чтобы шов был плотным и не протекал при перевязке.
  3. Разрежьте оставшийся презерватив, чтобы баллон был гладким.
  4. Наполните капсулу чистой водой, чтобы выпустить воздух из баллона и катетера, и подключите катетер к датчику давления подвижности через медицинский трехходовой клапан.

2. Хирургия

  1. Используйте самцов/самок крыс SD в возрасте 6-8 недель. Перед операцией дайте крысам пищу, но не воду, в течение 12-18 часов, чтобы желудок был пустым.
  2. Обезболить крысу изофлураном (поддерживается 2% газом изофлураном), побрить брюшную область, простерилизовать крысу йодафором.
  3. Положите его на спину (рисунок 1А) и поддерживайте температуру тела с помощью одеяла с подогревом.
  4. Сделайте разрез по средней линии кожи живота на участке на 1 см ниже мечевидного отростка, примерно на 2 см в длину (рисунок 1В). Отделяйте слой за слоем от кожи к мышцам, чтобы убедиться, что другие внутренние органы не будут порезаны.
  5. Обнажите живот и сделайте разрез вдоль двенадцатиперстной кишки на расстоянии примерно 2 см от привратника, с длиной разреза 0,2 см. Поместите капсулу баллона в двенадцатиперстную кишку через разрез и протолкните ее вверх по двенадцатиперстной кишке, но не помещайте ее в желудочный антральный отдел через привратник (рисунок 1C). Закрепите хирургический разрез и зафиксируйте катетер.
  6. Наконец, используйте стерильную марлю (смоченную физиологическим раствором), чтобы закрыть разрез. Подсоедините другую сторону трубки к датчику давления.
  7. В это время возможна процедура записи в прямую кишку. Запись движений прямой кишки не требует хирургического вмешательства. Воздушный шар вводится непосредственно через анус на 0,5-1 см.

3. Регистрация желудочного давления

  1. Перед записью наполните преобразователь давления двойной дистиллированной водой.
  2. Откройте нейроусилитель, блок сбора данных и программное обеспечение для анализа данных. Задайте параметры системы записи прибора с частотой дискретизации 1 кГц. Откройте трехходовой клапан, чтобы убедиться, что давление в колбе связано с давлением воздуха. Затем поверните ручку нуля на усилителе, чтобы отрегулировать базовую линию на 0 mmHh2O.
  3. Введите примерно 0,5 мл дважды дистиллированной воды в баллон и поддерживайте давление на уровне 20-40 ммН2О, слегка регулируя объем воды в баллоне.
  4. Подсоедините ступицу иглы к трехходовому клапану, а другую сторону — к датчику давления, который преобразует механический сигнал в электрический.
  5. После того как форма волны стабилизируется (базовая линия стабильно сохраняется в течение >30 мин), начните регистрировать давление двенадцатиперстной кишки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Принципиальная схема представлена на рисунке 1D, готовая система вставки баллона показана на рисунке 1E, а установка записи показана на рисунке 1F.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Во время эксперимента тщательно контролируются такие физиологические показатели, как дыхание, роговичный рефлекс и цвет кожи. Также необходимо одеяло с подогревом. Эксперимент следует немедленно прекратить, если наблюдаются какие-либо отклонения в физиологическом состоянии крыс.

4. Анализ данных

  1. Используйте программное обеспечение для анализа данных для анализа сигналов о движении желудочно-кишечного тракта. Получите частоту и амплитуду волны сжатия из программного обеспечения.
  2. Используйте правую кнопку мыши для добавления курсоров в программное обеспечение, чтобы получить интервал между двумя курсорами. Точно так же используйте правую кнопку мыши для добавления горизонтальных линий, чтобы узнать амплитуду.
  3. Анализируйте движения желудочно-кишечного тракта на основе изменений продолжительности и амплитуды. Как показано на рисунке 2А, в качестве базовой линии обозначена плавная горизонтальная линия. Амплитуда и продолжительность выше исходного уровня были измерены для определения различных стадий MMC.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

На рисунке 2А показана траектория ГМК, прослеживаемая в двенадцатиперстной кишке нормальных крыс. У нормальных крыс моторика желудка характеризуется регулярными и ритмичными сокращениями, которые можно наблюдать по форме волны, регистрируемой капсулой баллона. Пол подопытных животных не влияет на ММК, и статистически значимых различий между полами нет. На рисунке 2A форма сигнала MMC обычно демонстрирует четыре фазы:

Фаза I

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом протоколе описывается метод обнаружения моторики желудочно-кишечного тракта in vivo путем визуализации процесса MMC. Этот метод важен для изучения динамики желудочно-кишечного тракта. Во-первых, при изготовлении капсулы баллона убедитесь, что интерфейс хорошо соединен и убедитесь, что медицинский шов плотно прилегает и не протекает. Перед операцией капсулу баллона можно протестировать в стакане объемом 50 мл, наполненном деионизированной водой. Вся система помещается в де...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано финансированием Национального фонда естественных наук Китая (8230143752), программы подготовки талантов Китайской академии медицинских наук (ZZ17-YQ-029) и проекта инновационных талантов Института акупунктуры и прижигания Китайской академии медицинских наук (ZZ-YC2023002).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Сборщик данных физиологических сигналов животныхCambridge Electronic DesignMicro1401-4Для регистрации моторики желудочно-кишечного тракта (система сбора данных)
Усилитель биосигналовDigitimer-нейрологическая системаNL900DДля регистрации моторики желудочно-кишечного тракта (нейроусилитель)
Преобразователь моторики желудочно-кишечного трактаBeijing Xinhangxingye Science and Trade Co., Ltd.WS100Для мониторинга моторики желудочно-кишечного тракта
ГрелкаKobayashi Pharmaceutical Co., Ltd., Китай03721Для поддержания температуры тела крыс; игла для
подкожных инъекцийShanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd.GB15811-2001Для производства водных баллонов
IsofluraneLunan BETTER Pharmaceutical Co., Ltd.H20020267Для обезболивания крыс
Натуральный латексный презерватив с гладкойповерхностью Okamoto, Япония20172186398Для производства водяных баллонов
Полиэтиленовый катетерBeijing Tajiin Technology Co., Ltd.PE90Для производства водяных шаров; внешний диаметр 0,94 мм и внутренний диаметр 0,51 мм
Система сбора и анализа сигналов PowerlabAD Instruments, АвстралияPL3508Для мониторинга перистальтики желудочно-кишечного тракта
Программное обеспечение Spike Cambridge Electronic DesignSpike 2.0Для регистрации сигналов моторики желудочно-кишечного тракта (программное обеспечение для анализа данных)
Стерильная марляHebei Kangji Medical Instrument Co., Ltd.20232140292Для хирургических операций
Трехходовой клапанJiangsu Essica Healthcare Co., Ltd.20203140477Для мониторинга моторики желудочно-кишечного тракта
95 мм и 70 мм

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

in vivo
Видео скоро будет доступно

Похожие статьи