הדמיה וידאו ומפות Spatiotemporal לנתח תנועתיות מערכת העיכול של עכברים

מערכת העצבים enteric (ENS) היא הרשת העצבית הפנימי של מערכת העיכול ומווסת פונקציות שונות כגון עיכול של תוכן המעי, ספיגת המזון בגוף ואת הפרשת ספיגה חוזרת של נוזלים. נוירונים של ENS ממוקמים plexuses myenteric ו submucosal. מקלעת myenteric משחק תפקיד מרכזי בוויסות תנועתיות מערכת העיכול ¹ ואילו מקלעת Submucosal מטפל בעיקר בבקרה של הפרשת ^2,3. מקלעת myenteric ממוקמת בין שכבות שריר אורך וחוזר של קיר העיכול. הפעילות התכווצות של שכבות שריר חלק של לדופן המעי הופך לפשוט יותר את הפונקציות העיקריות של מערכת העיכול על ידי ערבוב הדוחף תוכן המעי לאורך המעי ^3. למרות ההיצע העצב החיצוני אל מערכת העיכול מן CNS תורם לתפקוד עיכול in vivo, את ENS מסוגל ויסות תפקוד מערכת העיכול באופן עצמאי. מאפיין ייחודי זה מאפשר חקירה תפקודית של מעגלים עצביים מעיים ותרומתם תנועתיות מערכת העיכול vivo לשעבר.

גס נודדים מתחמי מנוע (CMMCs) הם ספונטניים, אירועים נוירוגנית כי הם דפוס מנוע השולט שנצפה מעי גס עכבר מבודד בהעדר כדורי הצואה ^4-9. CMMCs מוגדרים התכווצויות קצובות כי להפיץ לאורך המרחק האופקי הוא לפחות מחצית האורך הכולל של המעי הגס (כלומר, מן cecum אל פי הטבעת) ^10. הקשר בין CMMCs ואת דפוסי ההתכווצות שמניעי כדורי צואה הוא עדיין לא נקבע בבירור, עם זאת כמה הבדלים תרופתיים דווחו ^11. עם זאת, היכולת של ENS לתפקד באופן עצמאי של מערכת עצבים מרכזיים ואת קיומם של דפוסי מנוע בתיווך עצבי כלומרהמעי הגס olated מספק מערכת assay אידיאלי לבחון הפרעות תנועתיות כתוצאה מחוסר תפקוד ENS הבסיסית. הספונטניות של דפוסי מנוע עיכול מאפשרת שינויים תפקודיים בתגובה לגירויים תרופתית להיבדק.

השימוש הדמיה וידאו ומיפוי spatiotemporal פותחה לראשונה לבחון הפריסטלטיקה של המעי הדק כמותית שרקנים ^12. הנה, טכניקת vivo לשעבר מתוארת המאפשרת חקר דפוסי תנועתיות עכבר גסים באמצעות הדמיה וידאו וניתוח של הקלטות אלה לבנות ברזולוציה גבוהה (~ 100 מיקרומטר, 33 msec) מפות של בקוטר גס כפונקציה של מיקום לאורך המעי הגס ושל זמן (מפות spatiotemporal). שימוש ללא צורך במיקור חוץ בתוכנת איתור קצה (Analyse2; על פי דרישה), נתונים מתחומי הגס באורך מלא קבלנות בזמן אמת מעובדים ליצור מפות spatiotemporal עבור כל ניסוי. בשלב זה, וידאו (AVI) הקבצים הם ייתרוrized ועל המרה מפות spatiotemporal באמצעות Analyse2. מפות Spatiotemporal (איור 2) מתארים התכווצות לאורך זמן ולאפשר מדידת פרמטרים מרובים כולל מהירות התפשטות, גודל, אורך ומשך. קוטר גוט נרשם גם לאורך כל תקופת הניסוי כאמצעי של ההתכווצות הכוללת של מגזר הרקמות. שיטה זו יכולה להיות מיושמת לזהות הבדלי נקודת חניכה של מתחמי התכווצות מה שיכול להעיד קישוריות עצבית מעיים שונה.

פרוטוקול הדמיה וידאו דומה שנועד להעריך הנעה גלולה ב שרקנים דווחה ¹³ אולם כאן נתאר את יישום הגישה הדמיה וידאו כימות של תנועתיות המעי הגס ספונטנית (כלומר, בהעדר כדורי). כמו כן אנו מספקים מידע מפורט כדי לסייע לנתיחה והכנת רקמות gastrointestinal עבור הגישה הדמיה וידאו. זֶהפרוטוקול מספק לחוקרים עם כלי נגיש לשכפל בקלות לניתוח שליטה עצבית מעיים של פונקצית עיכול במודלים של בעלי חיים של מחלה כולל מודלי עכבר גנטי.

טכניקת דימות וידאו מאפשרת ניתוח של תנועתיות המעי הגס בתגובה סוכני תרופתי שונים. סמים יכולים להיות מנוהלים באמצעות לומן המעי או באמבטית האיברים החיצוני להכנה הגסה. באזורים שונים של מערכת העיכול העכבר מפגינים דפוסי תנועתיות ספציפיות כגון פילוח של המעי הדק CMMCs במעי הגס.

טכניקה זו נעשתה שימוש כדי לזהות הבדלי זן בתפקוד המעי דק; רגישות ההפרש ל 5-HT _{3 ו} 5-HT ₄ אנטגוניסטים נצפו מְעִי צָם של Balb / c ועכברים C57 / BL6 בשל אופי צורות של הגן tph2 מתבטא ⁶ שני זנים. השפעת עיכוב 5-HT על תנועתיות נשאר conשנוי במחלוקת, כפי דווחו נתונים סותרים על החשיבות של 5-HT אנדוגני על הפריסטלטיקה במעי גס, CMMCs ^14,15. שינויים טרום תנועתיות לאחר הלידה במהלך הפיתוח ^7, ואת ההשפעות של מוטציות גנטיות על תנועתיות הקיבה והמעיים במודלים של בעלי חיים של מחלת ¹⁰ יכול גם להיבדק על ידי ניצול הדמיה וידאו. כאן אנו מדגימים שימוש בשיטת לצורכי מחקר על תנועתיות המעי הגס במודל של אוטיזם העכבר ^R451C NL3, המבטאת מוטציה missense בגן Nlgn3 המקודד את החלבון הידבקות הסינפטי Neuroligin-3 ^16. המוטציה זו זוהתה לראשונה בחולים שאובחנו עם הפרעת ספקטרום האוטיזם (ASD) ^17, אשר מזוהה מאוד עם תפקוד לקוי GI ^18-22. חקרנו אם סינפטיים מוטצית R451C NL3 משפיעה פלט עצבי ENS באמצעות טכניקת דימות וידאו. אנו מציגים נתונים מאפיינים CMMCs בתחילת מחקר בתגובת 5H serotonergicT _3/4 קולטן אנטגוניסט tropisetron במודל של אוטיזם העכבר ^R451C NL3.