Questo studio adattato con successo videofluoroscopia deglutizione studio (VFSS) metodi umani per l'utilizzo con modelli di malattia murini al fine di facilitare la ricerca traslazionale disfagia.
Questo studio adattato videofluoroscopia umana deglutizione studio (VFSS) metodi per l'utilizzo con modelli di malattia murini al fine di facilitare la ricerca traslazionale disfagia. I risultati di successo dipendono tre componenti critici: camere di prova che permettono di auto-alimentazione, mentre in piedi sfrenato in uno spazio ristretto, le ricette che mascherano la avversiva gusto / odore di mezzi di contrasto per via orale disponibili in commercio, e un protocollo di step-by-step test che consente la quantificazione di rondine fisiologia. Eliminazione di uno o più di questi componenti avranno un impatto negativo sui risultati dello studio. Inoltre, la capacità di livello di energia del sistema di fluoroscopia determinerà che ingoiare parametri può essere esaminato. La maggior parte dei centri di ricerca hanno fluoroscopes alta energia progettati per essere utilizzati con le persone e gli animali più grandi, che si traduce in eccezionalmente scarsa qualità delle immagini durante il test di topi e altri piccoli roditori. Nonostante questa limitazione, abbiamo identificato sette VFSParametri S che sono costantemente quantificabili in topi quando si utilizza un fluoroscopio alta energia in combinazione con il nuovo protocollo VFSS murino. Recentemente abbiamo ottenuto un sistema a bassa fluoroscopia energetico con capacità eccezionalmente alta di imaging e di ingrandimento che è stato progettato per l'uso con topi e altri piccoli roditori. Operazioni preliminari con questo nuovo sistema, in combinazione con il nuovo protocollo VFSS murino, ha identificato 13 parametri di rondine che sono costantemente quantificabile nei topi, che è quasi il doppio del numero ottenuto con convenzionali (cioè ad alta energia) fluoroscopes. Individuazione di parametri aggiuntivi rondine è atteso come ottimizziamo le capacità di questo nuovo sistema. Risultati finora dimostrano l'utilità di utilizzare un sistema di fluoroscopia a bassa energia per rilevare e quantificare i cambiamenti sottili rondine fisiologia che potrebbero altrimenti essere trascurati quando si utilizza fluoroscopes alta energia per studiare modelli di malattia murini.
La disfagia (deglutizione impairment) è un sintomo comune di numerose condizioni di salute che interessano le persone di tutte le età. Gli esempi includono ictus, morbo di Parkinson, il morbo di Alzheimer, la paralisi cerebrale, distrofia muscolare, sclerosi laterale amiotrofica (SLA), malattia di Batten, della testa e del collo, nascita prematura, e l'invecchiamento avanzato. Disfagia è fortemente correlata con la mortalità, tipicamente come conseguenza di malnutrizione grave o polmonite batterica che si sviluppa quando carichi alimentare / liquido / saliva viene aspirato nei polmoni 1-4. Questa condizione medica debilitante e pericolosa per la vita colpisce oltre 15 milioni di persone ogni anno negli Stati Uniti da soli 3. Nonostante l'alta prevalenza e gli esiti negativi associati, attuali opzioni di trattamento per la disfagia sono limitati a palliative (piuttosto che curativo) approcci, come la modificazione della dieta (per esempio, evitando specifiche consistenze cibo / liquidi), cambiamenti posturali (ad esempio, Tucking mento durante la deglutizione), approcci motore (ad esempio, esercita il targeting muscoli nella cavità orale, faringe e laringe), approcci sensoriali (ad esempio, il sapore di attuazione, la temperatura, stimolazione e / o meccanico), e il tubo di alimentazione (ad esempio, la nutrizione e idratazione somministrato per via nasogastrica (NG) tubo o gastrostomia endoscopica percutanea (PEG) tube). Questi trattamenti servono soltanto come terapia sintomatica, piuttosto che prendere di mira le cause di fondo del problema. Infatti, uno dei principali ostacoli alla scoperta di nuovi, trattamenti efficaci per la disfagia è la conoscenza scientifica limitata dei meccanismi patologici responsabili, che sono probabilmente diverso per ogni malattia.
Diagnosi disfagia è prevalentemente realizzato utilizzando una procedura radiografica chiamata videofluoroscopia deglutizione studio (VFSS), noto anche come studio bario modificato. Nel corso degli ultimi 30 e più anni, questo test diagnostico è stato considerato il gold-standard per evaluating funzione rondine 5-7. Questo test comporta avere il paziente seduto o in piedi all'interno del percorso del fascio di raggi X di una macchina fluoroscopia mentre l'ingestione volontaria di cibo e consistenze liquidi mescolati con un mezzo di contrasto per via orale, di solito solfato di bario 8,9 o ioexolo 10. Come il paziente inghiotte, cibo e liquidi contenenti mezzo di contrasto può essere visto in tempo reale tramite un monitor di un computer durante il viaggio dalla bocca allo stomaco. Strutture dei tessuti molli sono visibili e possono essere valutati rispetto alla struttura e funzione. Ai pazienti viene chiesto di eseguire diverse rondini di ogni alimento e consistenza liquida, che sono tutti video registrato per la successiva visualizzazione e l'analisi fotogramma per fotogramma per quantificare la presenza e il grado di disfagia. Numerosi componenti fisiologiche di deglutizione sono tipicamente analizzati, come il punto anatomica grilletto della rondine faringea, tempo di transito del bolo attraverso la faringe e dell'esofago, la portata e la durata della LarynGEAL elevazione, la posizione e la quantità di residui post-rondine, e la presenza e la ragione fisiologica per aspirazione 7,11.
Aspetti del protocollo VFSS umana sono stati recentemente adattati per lo studio ratti liberamente comportano; Tuttavia, i risultati sono stati limitati perché i topi non sono rimasti nel campo videofluoroscopia di vista durante i test 12. VFSS non è stata tentata con i topi. Adattamento di successo del protocollo VFSS umana per l'uso con i topi e ratti potrebbe fornire un metodo di ricerca romanzo di indagare le centinaia di murino attualmente esistenti (topi e ratti) modelli di malattie che sono noti per causare disfagia negli esseri umani. Questo nuovo metodo (di seguito anche VFSS murine) sarebbe quindi accelerare l'identificazione e la validazione di modelli murini di disfagia che sono adatti per lo studio dei meccanismi neurofisiologici alla base all'interno dei tessuti muscolari, i nervi, e il cervello che sono patologici e contribuire alla disfagia in uomo. Inoltre, murino VFSS consentirebbe l'identificazione delle misure oggettive (biomarkers) di funzione di rondine / disfunzioni che potrebbero essere confrontato direttamente con gli esseri umani. Questi incrociati specie biomarcatori videofluoroscopia potrebbero poi servire misure di esito in quanto nuovi per quantificare l'efficacia del trattamento in studi preclinici con i topi e ratti, che meglio tradurre a sperimentazioni cliniche con le persone.
A tal fine, il protocollo VFSS murino è stata stabilita utilizzando ~ 100 topi di entrambi i sessi. Tutti i topi erano o C57 o ibridi C57 / SJL ceppi. I topi C57 non sono stati geneticamente modificati, mentre C57 / SJL era il ceppo sfondo per una colonia di transgenico SOD1-G93A (o SOD1) topo, il modello animale più diffuso della SLA. La colonia SOD1 è un approssimativo 50-50 mix di transgenici (cioè ALS colpiti) topi e nontransgenic (cioè, non affetti) fratellini.
Il protocollo VFSS murino costituito da tre componenti:
L'effetto combinato produce un comodo basso stress, ambiente esame, auto-alimentazione che consente di valutare l'alimentazione tipica e deglutizione comportamenti dei topi.
Centinaia di modelli murini (topi e ratti) sono disponibili in commercio per lo studio delle malattie umane. Tuttavia, solo tre modelli di malattia murini sono stati specificamente studiati rispetto a disfagia: un modello murino di SLA 13,14 e ratto modelli di Parkinson malattia 12,15-17 e ictus 18. Ciascuno di questi studi preliminari utilizzati metodologie diverse per valutare disfagia, rendendo impossibile derivare confronti significativi tra le specie e le malattie. Questo importante limitazione può essere superata in studi futuri utilizzando il protocollo VFSS murino di nuova concezione che consente la quantificazione oggettiva dei numerosi parametri di rondine in animali auto-alimentazione.
Risultati VFSS di successo dipendono tre componenti critici: 1) camere di prova che permettono di auto-alimentazione, mentre in piedi sfrenato in uno spazio ristretto, 2) ricette che mascherano la avversiva gusto / odore di disponibile in commercio contrasto ag oraleents, e 3) un protocollo passo-passo test che consente di quantificare rondine fisiologia. L'effetto combinato produce un comodo basso stress, ambiente esame, auto-alimentazione che evoca l'alimentazione tipica e comportamenti deglutizione. Eliminazione di uno o più di questi componenti avranno un impatto negativo sui risultati dello studio. Esempi di esiti negativi comprendono incapacità di mantenere gli animali nel campo fluoroscopia di vista, comportamenti indesiderati che distraggono da bere, l'avversione per il mezzo di contrasto per via orale, e l'incapacità di quantificare i parametri di rondine a causa di episodi di bere insufficienti.
Una sfida importante per ottenere risultati ottimali VFSS stava progettando una camera di prova adeguato. Numerose revisioni della nostra progettazione del prototipo culminarono in una camera di osservazione che mantiene sufficientemente topi nel campo visivo e previene comportamenti che distraggono dal bere. Le camere sono state effettuate utilizzando frese per ottenere dimensioni uniformi di thtubi elettronici e testate, garantendo così intercambiabilità di componenti per diverse camere osservazione dello stesso diametro. Le dimensioni interne (diametro e lunghezza) sono stati abbinati per essere leggermente più grande del formato il corpo di un topo adulto, che ha portato in una camera di prova stretta che consente sufficiente camminare in linea retta e girando intorno. Il disegno stretto, in combinazione con il posizionamento strategico del beccuccio e peg-ciotola a soli fine, mantiene la testa e il corpo di topi allineati lungo la lunghezza della camera bevendo. Una volta impegnati nel bere, topi rimangono notevolmente auto-stabilizzata al beccuccio o ciotola per alcuni secondi alla volta, con conseguente minima circolazione artefatto di interferire con i test. Così, è possibile ottenere falsata, primo piano osservazione registrazione / video e immagini videofluoroscopia di topi bevendo nei piani laterali e dorsale-ventrale.
Mice (e altri piccoli roditori) sono naturalmente inclini a vederek riparo in piccoli spazi. Come risultato, essi liberamente entrano nella camera di prova (con un'estremità già chiuso da un tappo terminale) quando è posto nella gabbia casa, eliminando così lo stress / ansia causata da manipolazione (cioè, raccogliendo manualmente l'animale di immissione nella camera). Una volta che il mouse entra nella camera, l'altra estremità è chiusa attaccando un fondello 2 nd. Questo design impedisce fuga durante la creazione di un basso camera di prova ansia per i topi di esplorare liberamente.
La forma quadrata della camera fornisce incorporato stabilità di movimento che consente di essere utilizzato in modo autoportante, eliminando così la necessità di test all'interno di una gabbia roditori standard. L'intero apparato è leggero, portatile, impilabile per fini di stoccaggio, robusti, facili da pulire, e può essere sterilizzato in autoclave. Mentre le camere sono stati inizialmente progettati per l'utilizzo con fluoroscopia, essi sono anche compatibili con spot-film di radiografia, neuroimaging (ad esempio, la risonanza magnetica, PET, CT), e Visual osservazione / registrazione video di vari comportamenti.
Una seconda sfida da superare è mascherare il avversiva gusto / odore di agenti di contrasto per via orale (ad esempio, solfato di bario e ioexolo). Dato che la sensibilità gusto varia ampiamente tra ceppi di topi 19-21 e forse con 22,23 età, era necessario individuare una soluzione di prova singola che era accettabile per tutti i topi, indipendentemente ceppo ed età. Questo risultato è essenziale per consentire il confronto diretto dei funzione rondine / disfunzione di tutti i ceppi ed età, eliminando risultati confondenti dovuti a differenze reologiche (ad esempio, viscosità, densità, ecc) e le proprietà chimiche delle soluzioni di prova. A questo scopo, abbiamo sviluppato un rapido appetibilità semplice approccio di screening per identificare l'esaltatore di sapidità preferito per mascherare il gusto avversivo / odore di mezzi di contrasto per via orale nel VFSS murino. I metodi sono stati modellati dopo la breve prova di esposizione, che richiede una manoometer (cioè, sensore leccare) per registrare i tassi di leccare durante i primi 2 minuti dopo un periodo di regolazione dell'acqua (ad esempio, ritenuta acqua durante la notte) per indurre la sete 24,25. Un lickometer non era disponibile per questo studio; Pertanto, la preferenza è stata valutata da osservazioni comportamentali, così come i metodi di registrazione video standard per tasso leccare precedentemente validati nel nostro laboratorio 13,14. Usando questo approccio di screening appetibilità, il cioccolato è stato identificato come l'esaltatore di sapidità preferito da ceppi C57 e C57 / SJL. In particolare, il 100% dei topi in ogni gabbia facilmente bevve soluzioni cioccolato aromatizzato entro 30 secondi di esposizione, con più topi simultaneamente bere al beccuccio. Tuttavia, l'aggiunta di bario provocato solo bevute brevi dalla maggior topi, indipendentemente bario o di concentrazione cioccolato.
Un'alternativa è di bario ioexolo, un agente di contrasto a base di iodio che solo recentemente riconosciuta come suitavolo alternativa al solfato di bario per VFSS umano 10; pertanto, non è ancora stata standardizzata per questo scopo. Diverse concentrazioni diverse di ioexolo al cioccolato sono stati offerti per topi. Ricette contenenti fino a una soluzione al 50% del capitale ioexolo (350 mg di iodio per ml) sono stati prontamente bevevano dalla maggior parte dei topi dopo una notte periodo di regolazione dell'acqua. Concentrazioni più elevate portato a comportamenti di evitamento. Un ioexolo 50% (350 mg di iodio per ml) soluzione prodotta radiodensity sufficiente mentre viene inghiottito dai topi, mentre le concentrazioni inferiori erano nettamente meno visibile e ostacolato la quantificazione di rondine fisiologia. Pertanto, la soluzione di test ottimale per VFSS con topi è stato identificato come una soluzione ioexolo 50% con sapore di cioccolato aggiunto. Test appetibilità ripetuta non ha determinato comportamenti di evitamento o eventi avversi.
Una terza sfida per superare impediva topi di girare / inclinare la testa mentre si beve, che oscura la visualizzazionedel meccanismo di deglutizione durante VFSS. Bere da un piolo-ciotola posizionata appena sopra il pavimento ad una estremità della camera risolto questo problema. Ci sono diversi vantaggi aggiuntivi di un piolo-ciotola invece di una bottiglia tubo aspirazione. Ad esempio, un volume calibrata di liquido può essere pipettato nel peg-ciotola attraverso un foro di ventilazione nel tappo terminale del tubo di osservazione. Questo approccio consente di quantificare il volume minuto di soluzione di prova consumata durante la breve durata della prova VFSS. Inoltre, l'aumento della superficie della soluzione in esame nel peg-ciotola, a fronte di una piccola apertura del tubo di aspirazione, può offrire una maggiore stimolazione olfattiva per motivare ulteriormente bere. PEG-ciotole può essere più adatto per lo studio giovani o più piccoli topi deformazione, come l'altezza ciotola è una distanza standardizzata dal pavimento. Al contrario, le lunghezze dei tubi sipper devono essere regolati per topi di dimensioni diverse, che aggiunge un'altra variabile potenzialmente confusione da considerare. Inoltre, la modalità del mousels di malattie neurologiche possono avere difficoltà a raggiungere una bottiglia tubo sipper grazie al motore compromissione degli arti, mentre si può facilmente raggiungere una ciotola piolo. I topi con la lingua e / o disfunzione della mascella potrebbe non essere in grado di premere adeguatamente la palla in bocca per accedere al liquido; con PEG-ciotole in grado di eliminare questo confound. Per questi motivi, l'uso di PEG-bocce su bottiglie tubo sipper è il metodo preferito di test VFSS murino. Tuttavia, le camere di osservazione sono stati progettati per ospitare beccuccio bere come necessario. Un avvertimento importante da considerare è che i tassi di leccare sono noti per differire da beccuccio e ciotola bere 13,26. Pertanto, la scelta di beccuccio o peg-ciotola per VFSS deve essere coerente all'interno e tra esperimenti.
Una quarta sfida era quella di identificare i parametri di rondine quantificabili per i topi che sono paragonabili ai parametri VFSS comunemente utilizzati negli studi di ricerca umana e la pratica clinica. I nostri risultati preliminari hanno mostrato latipo di sistema di fluoroscopia determina quali ingoiare parametri possono essere studiati in topi. La maggior parte dei centri di ricerca e strutture mediche hanno alta energia (75-95 kV, 1-5 mA) fluoroscopes progettato per l'uso con le persone e gli animali più grandi, che si traducono in eccezionalmente scarsa qualità delle immagini durante il test topi e altri piccoli animali. A titolo di esempio, un recente studio con un fluoroscopio alta energia con i ratti è stato in grado di identificare solo 4 parametri quantificabili rondine 12, e siamo stati in grado di identificare solo 7 parametri di rondine per topi in questo studio. Per superare questa limitazione importante, abbiamo recentemente ottenuto un sistema di bassa fluoroscopia energetico chiamato The LabScope (Glenbrook Technologies). Il sistema è un fluoroscopio miniatura che genera una continua cono-fascio di raggi X con energie fotoni tra 15 e 40 kV e corrente del tubo di picco di 0,2 mA (8 W potenza massima). I livelli di energia inferiore di tale sistema sono meglio attenuati dall'osso sottile e tessuti molli di topi e quindi forniscono higherisoluzione di contrasto r rispetto ai convenzionali (cioè ad alta energia) fluoroscopes. Il fascio di raggi X di The LabScope è diretto a 5 cm brillanza diametro, che è notevolmente più piccolo del 15-57 cm di diametro intensificatore di immagine fluoroscopes convenzionali. La distanza minima source-to-intensificatore (SID) di The LabScope è ~ 6 cm (a differenza di ~ 30 cm per fluoroscopes convenzionali), che offre una maggiore capacità di ingrandimento. Inoltre, The LabScope utilizza la tecnologia brevettata che ingrandisce digitalmente l'immagine fino a 40 volte in tempo reale, senza alterare il SID. Il risultato è in sostanza un microscopio a raggi X che può ingrandire e in tempo reale per visualizzare piccole regioni di interesse, come il meccanismo di deglutizione di un mouse.
Un importante vantaggio di questo sistema di fluoroscopia a bassa energia viene migliorata la sicurezza radiazioni. Oltre agli animali trattati con dosi di radiazioni inferiore con il LabScope, ricercatori utilizzando il sistema sono esposti a significativamente less dispersione di radiazioni. L'esposizione a radiazioni direttamente davanti dell'unità sul pannello di controllo è 10,3 mR / hr. Ad una distanza di 1 m davanti dell'unità, l'esposizione scende a 580 μR / hr. La maggior parte delle altre posizioni nella stanza hanno molto bassa esposizione al di sotto del 10 μR / hr. Nonostante questo miglioramento, abbiamo preso misure supplementari per migliorare la protezione dalle radiazioni. Ad esempio, piombo schermatura acrilico è stato aggiunto intorno Il LabScope di bloccare fotoni sparsi raggi X, che consente ai ricercatori di condurre test VFSS murino senza indossare schermatura personale (ad esempio, grembiuli di piombo, scudi della tiroide, e bicchieri). Inoltre, l'acrilico permette la visualizzazione del mouse a distanza. Ulteriore protezione dalle radiazioni è provvisto da un tavolo a forbice motorizzato, che è controllato a distanza dallo sperimentatore. Da una distanza fino a 3 m dal fluoroscopio, i ricercatori possono utilizzare il dispositivo telecomandato per regolare la posizione verticale e orizzontale della camera di osservazione all'interno bea X-raym. Di conseguenza, le regioni anatomiche di interesse possono essere mantenuti all'interno del campo di vista fluoroscopia mentre il mouse si muove liberamente all'interno della camera di osservazione. Anche se la forbice è stato progettato per l'utilizzo con la LabScope, è anche compatibile per l'utilizzo con fluoroscopes convenzionali per migliorare la sicurezza di radiazione per i ricercatori. Un passo finale per migliorare la sicurezza radiazioni durante murino VFSS comporta l'uso di un sistema di erogazione siringa per liquidi. Questo sistema comprende un piede 3-4 (o più, se necessario) pezzo di tubo PE, che consente la consegna veloce ed efficiente di liquidi nel peg-ciotola a distanza. Questo sistema di erogazione siringa per liquidi, in combinazione con le camere di osservazione, può anche essere utilizzato con fluoroscopes convenzionali.
Il lavoro preliminare usando LabScope, in combinazione con il nuovo protocollo VFSS murino, dimostra un importante vantaggio rispetto ai sistemi tradizionali: il numero di parametri rondine che può essere quantificato attendibilmente is quasi raddoppiato. Tuttavia, le strutture dei tessuti molli del meccanismo di deglutizione (ad esempio, lingua, velo, parete faringea posteriore e epiglottide) di topi non sono facilmente visibili quando si utilizzano sistemi di fluoroscopia a bassa o ad alta energia. Pertanto, ci siamo concentrati sulla quantificazione misure di flusso in bolo, piuttosto che la biomeccanica di deglutizione. Eravamo principalmente interessati a parametri che potrebbero essere quantificati sulla base di unità di tempo, zona, distanza, volume, ecc, invece di usare misure Likert-tipo di scala. Numerosi parametri di flusso bolo soddisfino questa condizione sono stati descritti in letteratura VFSS umana, come il tempo di transito 27-29 orale, faringea tempo di transito 27-33, e il tempo di transito esofageo 34-36, per citarne alcuni. Trasporto bolo attraverso la cavità orale non era facilmente visibile nei topi, probabilmente a causa delle ridotte dimensioni del bolo durante potabile spontanea. Tuttavia, siamo stati in grado di quantificare in modo affidabile faringei e di transito esofageo volte, come purecome diverse altre misure relative al flusso di bolo e spazio. Individuazione di ulteriori parametri di traslazione di rondine è atteso come ottimizziamo le capacità del LabScope.
I risultati di questo studio hanno mostrato che i topi prendono diversi fraseggi ritmici per rondine durante bere spontaneo, con ogni piccola sequenza bolo liquido riempiendo lo spazio vallecula prima di far scattare la rondine faringeo. Questo comportamento, che è tipico per i mammiferi che usano leccare come mezzo principale di ingestione di liquido 37-40, assomiglia al modello ritmico suck-sorso di deglutizione infantile umana e di tutti i mammiferi neonati in generale. Infant deglutizione la fisiologia è caratterizzata da diversi ritmica succhia seguita da una faringeo rondine riflessiva, comunemente descritta come il ciclo di succhiare-rondine 37,41-43. Così, i movimenti della lingua e della mandibola ritmici coinvolti nei comportamenti Ingestive leccate di topi possono essere più paragonabile a Ingestive succhiare comportamenti di ronzioun infanti anziché coppa per bambini e adulti. Abbiamo quindi quantificare il tasso di leccare e leccare-rondine rapporto di topi per i confronti futuri con il rapporto di succhiare tasso e succhiare-sorso di neonati umani. Forse la ricerca VFSS murino fornirà spaccato disturbi della deglutizione sviluppo.
Come con qualsiasi nuovo metodo di ricerca, sono state individuate le aree di miglioramento. Ad esempio, il protocollo VFSS murino è stato sviluppato utilizzando solo C57 e C57 / topo SJL ceppi; non è stato ancora testato con ratti. Le camere di osservazione dovranno essere scalato in dimensioni (diametro e lunghezza) per accogliere la dimensione del corpo più grande di ratti. Inoltre, non è noto se ioexolo cioccolato aromatizzato è adatto come soluzione campione VFSS murino universale. Pertanto, maggiore scala test con più ceppi di topi e ratti è garantito per questo scopo. Inoltre, l'uso di bario come agente di contrasto per murino VFSS non dovrebbe essere esclusa. Mice chiaramente preferito la iohexol ricette oltre bario; tuttavia più rigorosi e sistematici tentativi di mascherare la avversiva gusto / odore di bario possono fornire alternative appetibile per ioexolo. Futuri studi che confrontano gli effetti di solfato ioexolo e bario (così come altri potenziali agenti di contrasto per via orale) sul gusto preferenza e ingoiare la fisiologia in topi e ratti sarebbe senza dubbio fornire informazioni importanti che è direttamente rilevante e traslazionale per VFSS umana.
VFSS con gli esseri umani comprende diverse consistenze di cibi e liquidi, e la disfagia è più evidente quando la deglutizione dei liquidi sottili e asciutti, cibi solidi 44,45. Il protocollo VFSS murino è quindi ampliata per includere consistenze supplementari che possono facilitare il rilevamento e la quantificazione di disfagia in modelli di malattia. Inoltre sarà necessario condurre test di viscosità delle ricette liquidi per VFSS murino al fine di adeguare le viscosità per adeguarli a quelli utilizzati durante VFSS umana. Affrontare questi limitezioni faciliteranno l'identificazione di biomarcatori VFSS traslazionale di disfagia che possono essere comparati direttamente tra topi, ratti e gli esseri umani.
L'utilità di VFSS murino può essere significativamente migliorata mediante l'impianto di marker radiopachi in strutture dei tessuti molli del meccanismo di deglutizione che altrimenti non visibili, permettendo così le indagini dei biomeccanica di deglutizione. Questo approccio è stato utilizzato con successo per molti anni a studiare la biomeccanica della deglutizione nei suini infantili, con un assortimento di clip metalliche e fili 37,42. Ci aspettiamo che l'uso di marcatori simili, ma più piccoli, nei topi permetterebbe quantificazione dei vari parametri aggiuntivi di rondine per il confronto con i grandi mammiferi, compreso l'uomo. Attualmente stiamo sviluppando una metodologia per l'impianto di marker radiopachi nella lingua, palato molle, faringe, laringe, esofago e prossimale di topi per verificare questa ipotesi.
Il video Recording frame rate di The fluoroscopes LabScope e convenzionali è limitata a 30 fotogrammi al secondo (fps). Tuttavia, i nostri risultati preliminari hanno mostrato che l'intera fase faringea della deglutizione per topi sani si verifica in meno di 66 msec (cioè, 2 fotogrammi), che è circa 10 volte più veloce di esseri umani. Pertanto, la fase faringea della deglutizione in topi avviene così rapidamente che i dettagli non sono apprezzabili con una fotocamera 30 fps. Un frame rate più elevato (probabilmente> 100 fps) sarà necessario per visualizzare e quantificare i movimenti estremamente rapidi e complessi della fase faringea della deglutizione in topi e altri roditori sufficientemente. In combinazione con un frame rate più elevato, che incorpora la tecnologia biplanare per l'imaging 3D fluoroscopico certamente espandere il murino utility VFSS. Pertanto, considerazioni progettuali futuri dovrebbero includere una più elevata fotocamera frame rate e capacità di imaging biplanare.
Infine, basse dosi di radiazioni ha dimostrato di causare sterilitàtopi C57 femminili, con conseguenti livelli alterati di ormoni ovarici stimolata che potrebbero confondere gli studi di durata della vita 46. I risultati relativi in particolare agli effetti delle radiazioni a basse dosi ripetuta associata a test VFSS non sono ancora state studiate nei topi, altri animali o esseri umani. Tuttavia, la disfunzione ovarica (non legati all'esposizione alle radiazioni) in femmine umane è stato collegato a disturbi della motilità gastrointestinale, e in particolare disfagia in alcuni casi 47, che fornisce un ulteriore avvertimento da considerare quando si progetta studi VFSS futuri che includono femmine (gli animali e gli esseri umani ). Esclusione delle femmine deve essere evitato, in quanto significative differenze di genere in funzione rondine sono stati riportati per le persone 48,49 e sarebbe importante individuare e caratterizzare in modelli di malattia animali pure. Pertanto, i risultati degli studi VFSS longitudinali su topi e ratti di entrambi i sessi hanno un potenziale enorme traslazionale per gli esseri umani relativi a dysphagia, nonché ai rischi di esposizione alle radiazioni a basso dosaggio associati a test VFSS ripetizione.
The authors have nothing to disclose.
Abbiamo gentilmente Ringraziamo i membri aggiuntivi del Lever Lab che hanno contribuito alla raccolta dei dati (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce, e Matan Kadosh) e revisione del manoscritto (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, e Kate Robbins). Riconosciamo inoltre Roderic Schlotzhauer e Edwin Honse dal MU Fisica Machine Shop per il loro contributo la progettazione e la fabbricazione di tubi di osservazione roditori utilizzati in questo studio. Siamo particolarmente riconoscenti Malea Jan Kunkel (Radiologia Supervisor in Medicina Veterinaria e Chirurgia Dipartimento presso l'Università del Missouri – College di Medicina Veterinaria) e Jan Ivey (Responsabile del Animal Research Cath Lab dell'Università del Missouri – Facoltà di Medicina) per dimostrare la pazienza costante e motivazione durante il funzionamento i fluoroscopes ad alta energia, come abbiamo sviluppato il protocollo VFSS murino. Fonti di finanziamento per questo studio includeva NIH / NIDCD (TE Lever), NIH / NINDS (GK Pavlath), Otolaryngofondi Head and Neck Surgery start-up (TE leva), MU PRIME Fondo (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever), e il Centro di MU on Aging (TE Lever) – logia.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Polycarbonate tubing for observation chambers | McMaster-Carr | 3161T41 | Body of observation tubes, 2"X2" diameter, 0.080" thick wall |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 9115K71 | End-caps for observation tubes, 2"x12"x3/4" |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 8574K281 | Peg-bowls for observation tubes |
Silicone O-rings for end-caps of observation chambers | McMaster-Carr | 9396K108 | S1138 AS568-029, pack of 25 http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r |
Silicone stoppers for observation chambers | McMaster-Carr | 2903K22 | Package of 10 stoppers to plug the oval opening in the top of the observation chamber when using a peg-bowl http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at |
Centrifuge tubes for sipper tube bottles | Evergreen Scientific | 222-3530-G80 | 30 ml freestanding centrifuge tubes, with caps, sterile https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/ |
Silcone stoppers for sipper tube bottles | Saint-Gobain Performance Plastics | DX263031-10 | Number 31D, size: 26 mm bottom, 32 mm top, 30 mm high; 10 pack; http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&PageBrand=STOPPERS |
Stopper borers for sipper tube bottles | Thomas Scientific | 3276G40 | Cork Borer Set that ranges from 3/16-15/16 inch http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt |
Drinking tubes for sipper tube bottles | Ancare | TD-100 | 2 1/2” long drinking tubes with 5/16” opening, straight ball-spout http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point |
Iohexol for making oral contrast agent solution | GE Healthcare | 350 mg iodine per ml http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque |
|
Chocolate syrup for flavoring oral contrast agent | Herseys | ||
10 ml syringe for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 309604 | Luer lock tip syringe without needle, 100 per box http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp |
Catheter tubing for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427451 | Polyethylene Tubing (Non-Sterile) (PE 240) 100' http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp |
Needle for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427560 | 15-gauge needle, fits into PE 240 catheter tubing http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp |
Delrin acetal resin rod for syringe delivery system | McMaster-Carr | 8576K15 | 1/2 inch diameter, black http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf |
Acrylic sheeting for scissor lift | Ponoko | Laser cut http://www.ponoko.com |
|
3D printed ABS frame | Engineering Rapid Prototyping Facility, University of Missouri | ||
Brass rods for scissor lift | Amazon | TTRB-03-12-03 | made into axles http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M |
Drawer slide for scissor lift | Richelieu | 10292G116 | Attaches to base of scissor lift http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754 |
28BYJ-48 stepper motor for scissor lift | 2 each | ||
ULN2003 Darlington transistor array for scissor lift | Toshiba | ULN2003APG | Used as stepper drivers (2 each) |
ATTINY85 microcontroller for scissor lift | Atmel | ATTINY85-20PU | 2 each http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html |
Nylon spur gear | McMaster-Carr | 57655K34 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz |
Nylon spur gear rack | McMaster-Carr | 57655K62 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9 |
4-40 nylon machine screws | McMaster-Carr | 95133A315 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q |
4-40 nylon hex nuts | McMaster-Carr | 94812A200 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29 |
Buna-N O-Ring AS568A Dash No. 104 | McMaster-Carr | 9452K318 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7 |