Deze studie succesvol menselijk Videofluoroscopisch slikken studie (VFSS) methoden voor gebruik met murine ziektemodellen behoeve van translationeel dysfagie onderzoek vergemakkelijken aangepast.
Deze studie aangepaste menselijke Videofluoroscopisch slikken studie (VFSS) methoden voor gebruik met murine ziektemodellen behoeve van translationeel dysfagie onderzoek vergemakkelijkt. Succesvolle resultaten zijn afhankelijk van drie belangrijke componenten: testkamers die zichzelf voeden toestaan terwijl ongebreidelde in een afgesloten ruimte, recepten die de aversieve smaak / geur van commercieel beschikbare orale contrastmiddelen maskeren, en een stap-voor-stap testprotocol dat maakt kwantificering van zwaluw fysiologie. Eliminatie van één of meer van deze componenten een nadelig effect op de studieresultaten hebben. Bovendien zal het energieniveau vermogen van het fluoroscopie systeem welke slikken parameters onderzocht kan. De meeste onderzoekscentra hoge energie doorlichting ontworpen voor gebruik bij mensen en grotere dieren, hetgeen resulteert in uitzonderlijk slechte beeldkwaliteit bij het testen van muizen en andere kleine knaagdieren. Ondanks deze beperking, hebben we zeven VFS geïdentificeerdS parameters die consequent kwantificeerbaar muizen bij gebruik van een hoge energie fluoroscoop in combinatie met de nieuwe muis VFSS protocol. We hebben onlangs een lage energie fluoroscopie systeem verkregen met een uitzonderlijk hoge beeldresolutie en vergroting mogelijkheden die is ontworpen voor gebruik met muizen en andere kleine knaagdieren. Voorbereiding gebruik van dit nieuwe systeem, in combinatie met de nieuwe muizen VFSS protocol, heeft 13 slik parameters die consequent kwantificeerbaar muizen, die bijna het dubbele aantal verkregen met conventionele (dat wil zeggen, hoge energie) geïdentificeerd doorlichting. Identificatie van bijkomende zwaluw parameters wordt verwacht aangezien we het optimaliseren van de mogelijkheden van dit nieuwe systeem. De resultaten tot nu toe tonen het nut van het gebruik van een lage energie fluoroscopie systeem op te sporen en te kwantificeren subtiele veranderingen in zwaluw fysiologie die anders misschien over het hoofd gezien bij het gebruik van hoge energie doorlichting om muizen ziekte modellen te onderzoeken.
Dysfagie (slikken impairment) is een veel voorkomend symptoom van een groot aantal medische aandoeningen die mensen van alle leeftijden. Voorbeelden omvatten beroerte, ziekte van Parkinson, ziekte van Alzheimer, hersenverlamming, spierdystrofie, amyotrofe laterale sclerose (ALS), de ziekte van Batten, hoofd en halskanker, vroeggeboorte en geavanceerde veroudering. Dysfagie is sterk gecorreleerd met mortaliteit, gewoonlijk als gevolg van ernstige ondervoeding of longontsteking die ontstaat wanneer bacteriën beladen voedsel / vloeistof / speeksel in de longen ingeademd 1-4. Deze slopende en levensbedreigende medische aandoening treft meer dan 15 miljoen mensen per jaar in de Verenigde Staten alleen al 3. Ondanks de hoge prevalentie en bijbehorende negatieve resultaten zijn de huidige behandelingsmogelijkheden voor dysfagie beperkt tot palliatieve (plaats curatief) benaderingen, zoals dieet modificatie (bijv vermijden specifieke voedsel / vloeistof consistenties), orthostatische veranderingen (bijvoorbeeld, Tucking de kin bij het slikken), motor benaderingen (bijv oefent gericht spieren in de mondholte, keelholte, strottenhoofd en), sensorische benaderingen (bijv uitvoering smaak, temperatuur, en / of mechanische stimulatie) en sondevoeding (bijvoorbeeld voeding en hydratatie toegediend via nasogastrische (NG) buis of percutane endoscopische gastrostomie (PEG) buis). Deze behandelingen dienen slechts als symptomatische behandeling in plaats van gericht op de onderliggende oorzaken van het probleem. Inderdaad, een belangrijke belemmering voor de ontdekking van nieuwe, effectieve behandelingen voor dysfagie is de beperkte wetenschappelijke kennis van de verantwoordelijke pathologische mechanismen die waarschijnlijk verschillend voor elke ziekte.
Dysfagie diagnose wordt voornamelijk gemaakt met behulp van een radiografisch procedure genaamd een Videofluoroscopisch slikken studie (VFSS), ook bekend als een aangepaste barium slikken studie. In de afgelopen 30-plus jaren is deze diagnostische test beschouwd als de gouden standaard voor evaluating zwaluw functie 5-7. Deze test houdt in dat de patiënt zitten of staan op het pad van de X-stralen van een fluoroscopie machine, terwijl vrijwillig inname van voedsel en vloeibare consistenties gemengd met een oraal contrastmiddel, meestal bariumsulfaat 8,9 of iohexol 10. Als de patiënt slikt, kan voedsel en vloeistof bevattende contrastmiddel zien in real time via een computermonitor op weg van de mond naar de maag. Weke delen ook zijn zichtbaar en kunnen worden beoordeeld ten opzichte van de structuur en functie. Patiënten worden gevraagd om de verschillende zwaluwen van elk voedsel en vloeibare consistentie te voeren, die allemaal op video opgenomen voor latere weergave en beeld-voor-beeld-analyse om de aanwezigheid en de mate van dysfagie te kwantificeren. Talrijke fysiologische componenten van slikken zijn meestal geanalyseerd, zoals de anatomische triggerpoint van de keelholte zwaluw, bolus transittijd via de keelholte en de slokdarm, omvang en duur van larynGeal hoogte, locatie en hoeveelheid post-zwaluw residu, en het optreden van en fysiologische reden voor aspiratie 7,11.
Aspecten van het menselijk VFSS protocol werden onlangs aangepast voor het bestuderen van de vrij te gedragen ratten; werden echter resultaten beperkt, omdat de ratten in het Videofluoroscopisch gezichtsveld is gebleven tijdens de test 12. VFSS niet eerder geprobeerd muizen. Succesvolle aanpassing van de menselijke VFSS protocol voor muizen en ratten zou een nieuwe onderzoeksmethode de honderden thans bestaande murine (muis en rat) modellen van ziekten waarvan bekend is dat dysfagie veroorzaken bij de mens kunnen onderzoeken. Deze nieuwe methode (hierna te noemen muizen VFSS) zou dus haasten identificatie en validatie van muismodellen van dysfagie die geschikt zijn voor het onderzoeken van de onderliggende neurofysiologische mechanismen in spieren, zenuwen, en hersenweefsel dat pathologisch zijn en bijdragen aan dysfagie zijn in mens. Bovendien zou muizen VFSS identificatie van objectieve metingen (biomarkers) van zwaluw functie / dysfunctie die rechtstreeks kan worden vergeleken met de mens mogelijk te maken. Deze cross-species Videofluoroscopisch biomarkers kan dan als nieuwe uitkomstmaten behandelingseffectiviteit preklinische studies met muizen en ratten, die beter zou vertalen naar klinische proeven met mensen kwantificeren.
Hiertoe werd het muriene VFSS protocol vastgesteld middels -100 muizen van beide geslachten. Alle muizen waren ofwel C57 of hybride C57 / SJL stammen. De C57 muizen werden niet genetisch veranderde, terwijl C57 / SJL was de achtergrond stam voor een kolonie van transgene SOD1-G93A (of SOD1) muizen, de meest gebruikte diermodel van ALS. De SOD1 kolonie was een geschatte 50-50 mix van transgene (dat wil zeggen, ALS getroffen) muizen en niet-transgene (dat wil zeggen, onaangetast) nestgenoten.
De muizen VFSS protocol bestaat uit drie componenten:
Het gecombineerde effect van een comfortabele, lage spanning, zichzelf voeden onderzoek omgeving die de beoordeling van de typische voeden en slikken gedrag van muizen toelaat.
Honderden murine (muis en rat) modellen beschikbaar waarmee menselijke ziekten te bestuderen. Slechts drie murine ziektemodellen zijn specifiek onderzocht opzichte van dysfagie: een muismodel 13,14 en ratmodellen Parkinson 12,15-17 en beroerte 18. Elk van deze voorstudies gebruikt verschillende methoden om dysfagie te beoordelen, waardoor het onmogelijk is om zinvolle vergelijkingen tussen soorten en ziekten veroorzaakt worden. Deze belangrijke beperking kan in toekomstige studies worden opgelost door gebruik te maken van de nieuw ontwikkelde muizen VFSS protocol dat objectieve kwantificering van talrijke zwaluw parameters in zelf-voeden van dieren mogelijk maakt.
Succesvolle VFSS uitkomsten zijn afhankelijk van drie belangrijke componenten: 1) testkamers die zichzelf voeden toestaan terwijl ongebreidelde in een afgesloten ruimte, 2) recepten die de aversieve smaak / geur van commercieel beschikbare orale contrast ag maskerenents, en 3) een stap voor stap testprotocol dat kwantificering van slikken fysiologie toelaat. Het gecombineerde effect van een comfortabele, lage spanning, zichzelf voeden onderzoek omgeving die typische voeden en slikken gedrag oproept. Eliminatie van één of meer van deze componenten een nadelig effect op de studieresultaten hebben. Voorbeelden van negatieve resultaten zijn onvermogen om de dieren in fluoroscopie gezichtsveld, ongewenst gedrag dat afleiden van alcoholgebruik, afkeer orale contrastmiddel behouden en onvermogen om te slikken parameters vanwege onvoldoende drinken episodes kwantificeren.
Een belangrijke uitdaging in het verkrijgen van een optimale VFSS uitkomsten was het ontwerpen van een geschikte testkamer. Talrijke herzieningen van onze prototype culmineerde in een observatie kamer die voldoende onderhoudt muizen in het gezichtsveld en voorkomt gedragingen die afleiden van het drinken. De kamers werden gemaakt met behulp van freesmachines uniforme afmetingen van th te verkrijgene buizen en eindkappen, waardoor de uitwisselbaarheid van componenten zorgen voor enkele observatie kamers van dezelfde diameter. De inwendige afmetingen (diameter en lengte) werden vergeleken met iets groter dan lichaamslengte volwassen muis, wat resulteerde in een smalle testkamer die voldoende toelaat lopen in een rechte lijn en draaien rond zijn. De smalle ontwerp, in combinatie met de strategische positionering van de uitloop en peg-bowl op slechts het einde, houdt het hoofd en lichaam van muizen uitgelijnd langs de lengte van de kamer, terwijl het drinken. Eenmaal bezig drinken, muizen blijft opmerkelijk zichzelf gestabiliseerd op de tuit of schaal gedurende meerdere seconden, wat resulteert in minimale beweging artefact verstoren testen. Zo is het mogelijk om een onvervalste, close-up observatie / video-opname en Videofluoroscopisch beeldvorming van muizen, terwijl het drinken in de laterale en dorsale-ventrale vliegtuigen te verkrijgen.
Muizen (en andere kleine knaagdieren) zijn van nature geneigd om te zienk onderdak in kleine ruimtes. Daardoor zij vrij voert de testkamer (met één uiteinde reeds gesloten door een eindkap) wanneer deze zich in de kooi, zodat er geen spanning / angst veroorzaakt door het hanteren (bijvoorbeeld handmatig oppakken van het dier te plaatsen in de kamer). Zodra de muis komt in de kamer, wordt het andere uiteinde afgesloten door het aanbrengen van een 2e end-cap. Dit ontwerp voorkomt ontsnappen terwijl het creëren van een lage angst testkamer voor muizen om vrij te verkennen.
De vierkante vorm van de kamer biedt ingebouwde motion stabiliteit die haar toestaat om te worden gebruikt in een vrijstaande mode, waardoor de noodzaak voor het testen binnen een standaard knaagdieren kooi. De gehele inrichting is licht van gewicht, draagbaar, stapelbaar voor opslag, stevige, gemakkelijk schoon te maken, en kan worden geautoclaveerd. Terwijl de kamers oorspronkelijk ontworpen voor gebruik met fluoroscopie, ze ook geschikt spot film radiografie, neuroafbeeldings- (bijvoorbeeld MRI, PET, CT) en Visual observatie / video-opname van verschillende gedragingen.
Een tweede belangrijke uitdaging te overwinnen was het maskeren van de aversieve smaak / geur van orale contrastmiddelen (dwz, bariumsulfaat en iohexol). Aangezien smaakgevoeligheid grote verschillen tussen muizenstammen 19-21 en misschien met de leeftijd 22,23, was het noodzakelijk om een testoplossing die was smakelijk alle muizen, ongeacht stam en leeftijd identificeren. Deze uitkomst is essentieel om directe vergelijkingen van slik functie / dysfunctie in stammen en leeftijden toe, terwijl tegelijkertijd verstorende als gevolg van verschillen in rheologische (bijvoorbeeld viscositeit, dichtheid, enz.) En chemische eigenschappen van de testoplossingen. Hiervoor hebben we een eenvoudige, snelle smakelijkheid screening benadering de voorkeur smaakversterker het aversieve smaak / geur van orale contrastmiddelen masker tijdens murine VFSS identificeren. Methoden werden gemodelleerd na de korte blootstelling test, die een lik vereistometer (dat wil zeggen, likken sensor) te likken tarieven opnemen tijdens de eerste 2 min na een water reguleringsperiode (dat wil zeggen, het achterhouden van water 's nachts) om de dorst 24,25 induceren. Een lickometer was niet beschikbaar voor deze studie; Daarom werd de voorkeur beoordeeld door gedragsobservaties, evenals standaard video-opname methoden voor het likken rente die eerder zijn gevalideerd in ons lab 13,14. Met behulp van deze smakelijkheid screening aanpak werd chocolade geïdentificeerd als de voorkeur smaakversterker door C57 en C57 / SJL stammen. Specifiek, 100% van de muizen in elke kooi gemakkelijk dronken chocolade gearomatiseerde oplossingen binnen 30 seconden blootstelling, met meerdere muizen gelijktijdig drinken aan de tuit. De toevoeging van barium had slechts kort drinkgelagen meeste muizen, ongeacht barium of chocolade concentratie.
Een alternatief voor barium is iohexol, een jodium-gebaseerde contrastmiddel dat pas recent volledig erkend als een suitabel alternatief voor bariumsulfaat voor menselijke VFSS 10; dus het is nog niet gestandaardiseerd hiervoor. Verschillende concentraties chocoladesmaak iohexol kregen muizen. Recepten die tot een oplossing leverbaar iohexol (350 mg jodium per ml) 50% waren direct dronken meeste muizen na een nacht waterhuishouding periode. Hogere concentraties resulteerde in vermijdingsgedrag. Een 50% iohexol (350 mg jodium per ml) oplossing geproduceerd voldoende radiodensity terwijl wordt opgeslokt door muizen, terwijl lagere concentraties waren duidelijk minder zichtbaar en gehinderd kwantificering van zwaluw fysiologie. Daarom is de optimale testoplossing VFSS muizen werd geïdentificeerd als 50% iohexol oplossing chocoladesmaak toegevoegd. Herhaal smakelijkheid tests niet tot vermijdingsgedrag of bijwerkingen.
Een derde uitdaging om te overwinnen is het voorkomen van muizen uit te draaien / kantelen hun hoofd terwijl het drinken, die visualisatie verduistertvan het slikmechanisme tijdens VFSS. Het drinken van een pin-bowl net boven de grond aan een einde van de kamer opgelost probleem. Er zijn een aantal extra voordelen van een pen-schaal plaats van een druppelbuis fles. Bijvoorbeeld kan een gekalibreerde volume van vloeistof in de pen-bowl worden gepipetteerd via een ventilatie-opening in de eindkap van de waarneming buis. Deze aanpak maakt kwantificering van de minuut volume van de testoplossing verbruikt tijdens de korte VFSS duur van de test. Bovendien is het grotere oppervlak van de testoplossing in de pin-bowl, vergeleken met een kleine druppelbuis opening kan zorgen voor meer olfactorische stimulatie drinken verder te motiveren. Peg-schalen kunnen beter geschikt voor het bestuderen van jonge of kleiner stam muizen, aangezien de schaal hoogte een gestandaardiseerde afstand van de vloer. In tegenstelling, moet sipper buis lengtes worden aangepast aan verschillende grootte muizen, die voegt een andere potentieel verstorende variabele om te overwegen tegemoet. Ook, muis-modusls van neurologische aandoeningen kan moeite hebben het bereiken van een sipper buis fles vanwege motorische beperking van de ledematen hebben, terwijl ze gemakkelijk een pin kom kan bereiken. Muizen met tong en / of kaak dysfunctie onvoldoende kunnen drukken de bal in de tuit om de vloeistof; met behulp van peg-kommen kan dit verwarren elimineren. Om deze redenen is het gebruik van PEG-kommen over druppelbuis flessen is de voorkeursmethode van muizen VFSS testen. Echter, de waarneming kamers ontworpen tuit drinken geschikt als nodig. Een belangrijke kanttekening te overwegen is dat likken tarieven bekend zijn verschillen tussen uitloop en kom drinken 13,26. Daarom moet de keuze van een van beide uitloop of peg-bowl voor VFSS consistente binnen en tussen experimenten.
Een vierde uitdaging was om kwantificeerbare zwaluw parameters te identificeren voor muizen die vergelijkbaar is met de VFSS parameters vaak gebruikt in de menselijke studies en de klinische praktijk zijn. Onze voorlopige bevindingen toonden detype fluoroscopie systeem bepaalt welke slikken parameters kunnen worden onderzocht bij muizen. De meeste onderzoekscentra en medische instellingen hebben een hoge energie (75-95 kV, 1-5 mA) doorlichting ontworpen voor gebruik met mensen en grotere dieren, die resulteren in een uitzonderlijk slechte beeldkwaliteit bij het testen van muizen en andere kleine dieren. Als voorbeeld, een recente studie met een hoge energie fluoroscope met ratten kon slechts 4 kwantificeerbare zwaluw parameters 12 te identificeren, en we waren in staat om slechts 7 zwaluw parameters in deze huidige studie te identificeren voor muizen. Om deze belangrijke beperking te omzeilen, hebben we onlangs verkregen een lage energie fluoroscopie systeem genaamd The LabScope (Glenbrook Technologies). Het systeem is een miniatuur fluoroscoop die een continue kegelbundel van röntgenstralen met foton-energieën tussen 15 en 40 kV en een piek buis stroom van 0,2 mA (8 W maximaal vermogen) opwekt. De lagere energieniveaus van dit systeem beter gedempt door de dunne bot en weke delen van muizen en leveren daarmee higher contrast resolutie dan conventionele (dat wil zeggen, hoge energie) doorlichting. De röntgenbundel van de LabScope is gericht op een 5 cm diameter image intensifier, dat aanzienlijk kleiner is dan de 15-57 cm diameter beeld beeldversterker conventionele doorlichting. De minimale source-naar-intensifier afstand (SID) van de LabScope is ~ 6 cm (in tegenstelling tot ~ 30 cm conventionele doorlichting), die voorziet in verhoogde vergroting mogelijkheden. Bovendien, De LabScope maakt gebruik van gepatenteerde technologie die digitaal het beeld vergroot tot 40 keer in real-time, zonder wijziging van de SID. Het resultaat is in wezen een röntgenmicroscoop die in en uit kunnen opnieuw in realtime kleine gebieden van belang, zoals het slikmechanisme van een muis zien.
Een groot voordeel van deze lage-energie-fluoroscopie systeem werkt beter straling veiligheid. Naast de dieren die lagere stralingsdoses met The LabScope, zijn onderzoekers met behulp van het systeem blootgesteld aan beduidend less straling scatter. De blootstelling aan straling direct voor de eenheid op het bedieningspaneel 10,3 mR / hr. Op een afstand 1 m voor de eenheid, blootstelling daalt tot 580 μR / uur. De meeste andere locaties in de kamer hebben een zeer lage blootstelling onder de 10 μR / uur. Ondanks deze verbetering, hebben we extra maatregelen om de veiligheid van straling te verbeteren. Zo heeft loodhoudende acryl afscherming is toegevoegd rond De LabScope om verspreide X-ray fotonen, die onderzoekers in staat stelt muizen VFSS testen uit te voeren zonder het dragen van persoonlijke afscherming (bijvoorbeeld lood schorten, schildklier schilden, en glazen) te blokkeren. Bovendien, het helder acryl maakt visualisatie van de muis op afstand. Verder stralingsveiligheid wordt geleverd door een gemotoriseerde schaarheftafel, die op afstand wordt bestuurd door de onderzoeker. Van een afstand tot 3 m van het fluoroscope, kunnen onderzoekers de op afstand bestuurbare apparaat gebruiken om de verticale en horizontale positie van de observatie kamer binnen de X-ray bea passenm. Hierdoor kan de anatomische gebieden van belang worden gehandhaafd binnen het fluoroscopie gezichtsveld terwijl de muis vrij binnen de waarnemingskamer beweegt. Hoewel de schaarhoogwerker is ontworpen voor gebruik met de LabScope is ook geschikt voor gebruik met conventionele doorlichting stralingsveiligheid voor onderzoekers verbeteren. Een laatste stap stralingsveiligheid verbeteren tijdens murine VFSS omvat het gebruik van een injectiespuit afgiftesysteem voor vloeistoffen. Dit systeem omvat een 3-4 voet (of meer, indien nodig) lengte van PE buis, dat snelle en efficiënte levering van vloeistoffen in de pen-bowl afstand toelaat. Deze injectiespuit afgiftesysteem voor vloeistoffen, in combinatie met de waarneming kamers, ook kan worden gebruikt met conventionele doorlichting.
Voorbereiding middels de LabScope, in combinatie met de nieuwe muizen VFSS protocol toont een belangrijk voordeel boven conventionele systemen: het aantal slikken parameters die ik betrouwbaar worden gekwantificeerds bijna verdubbeld. Echter, weke delen van de slikmechanisme (bijv, tong, velum, farynxachterwand en epiglottis) van muizen zijn niet direct zichtbaar bij gebruik van lage of hoge energie fluoroscopiesystemen. Daarom hebben we ons gericht op het kwantificeren van bolus stroom maatregelen in plaats van de biomechanica van het slikken. We waren vooral geïnteresseerd in de parameters die kunnen worden gekwantificeerd op basis van eenheden van tijd, ruimte, afstand, volume, enz., In plaats van met behulp van Likertschaal maatregelen. Talrijke bolus stromingsparameters vergadering deze eis zijn beschreven in het menselijk VFSS literatuur, zoals orale transittijd 27-29, keelholte transittijd 27-33, en slokdarmkanker transittijd 34-36, om er maar een paar te noemen. Bolus transport via de mondholte niet gemakkelijk zichtbaar bij muizen, waarschijnlijk vanwege de kleine afmeting bolus bij spontane drinken. Echter, waren we in staat om op betrouwbare wijze te kwantificeren keelholte en slokdarm transittijden, alsookals een aantal andere maatregelen met betrekking tot bolus doorstroming en de klaring. Identificatie van bijkomende translationeel zwaluw parameters wordt verwacht aangezien we het optimaliseren van de mogelijkheden van de LabScope.
Resultaten van deze studie toonden aan dat muizen nemen verschillende ritmische licks per zwaluw tijdens spontane drinken, met elke kleine vloeibare bolus sequentieel vullen van de vallecular ruimte vóór de inwerkingtreding van het faryngeale zwaluw. Dit gedrag, die typisch is voor zoogdieren die gebruik likken als het belangrijkste middel van inname van vloeibare 37-40, lijkt op de ritmische zuigen-slikken patroon van menselijke zuigeling slikken en al zuigeling zoogdieren in het algemeen. Zuigeling slikken fysiologie wordt gekenmerkt door verschillende ritmische zuigt gevolgd door een reflexieve pharyngeal zwaluw, algemeen omschreven als de zuigen-slikken cyclus 37,41-43. Aldus kan de ritmische tong en kaak bewegingen betrokken bij de voeropnamegedrag likken gedrag van muizen meer vergelijkbaar zijn zuigen gedrag brom voeropnamegedrageen baby in plaats beker drinken door kinderen en volwassenen. We zijn dan ook het kwantificeren van de lik tarief en lik-zwaluw verhouding van muizen voor toekomstige vergelijkingen met het zuigen tarief en zuigen-slikken verhouding van de menselijke baby's. Misschien muizen VFSS onderzoek zal inzicht geven in ontwikkelingsprocessen slikstoornissen.
Zoals met elke nieuwe onderzoeksmethode, hebben verbeterpunten geïdentificeerd. Zo werd het muriene VFSS protocol ontwikkeld met alleen C57 en C57 / SJL muizen stammen; het is nog niet getest met ratten. De waarneming kamers zal moeten worden opgeschaald in grootte (diameter en lengte) om het groter lichaam van ratten tegemoet. Ook is het onbekend of chocoladesmaak iohexol geschikt als universele murine VFSS testoplossing. Daarom wordt grotere schaal testen met meerdere stammen van muizen en ratten waarborgt daartoe. Ook moet het gebruik van barium als contrastmiddel voor muizen VFSS niet worden uitgesloten. Muizen opteert de iohexol recepten dan barium; echter meer rigoureuze en systematische pogingen tot het maskeren van de aversieve smaak / geur van barium kan smakelijk alternatief voor iohexol bieden. Toekomstige studies waarin de effecten van iohexol en bariumsulfaat (evenals andere potentiële orale contrastmiddelen) op smaak voorkeur en slikken fysiologie bij muizen en ratten zou ongetwijfeld leveren belangrijke informatie die direct relevant is en translationeel menselijke VFSS.
VFSS met mensen omvat verschillende consistenties van voedsel en vloeistof, en dysfagie is het duidelijkst bij het slikken dunne vloeistoffen en droog, vast voedsel 44,45. Het murine VFSS protocol wordt daarom uitgebreid met extra consistenties dat detectie en kwantificering van dysfagie in ziektemodellen kunnen vergemakkelijken. Het zal ook nodig zijn om de viscositeit testen van de vloeistof recepten voor muizen VFSS uit te voeren om de viscositeit aan te passen aan die gebruikt worden tijdens de menselijke VFSS overeenkomen. Het aanpakken van deze limietaties zal identificatie van translationeel VFSS biomarkers van dysfagie die rechtstreeks kunnen worden vergeleken tussen muizen, ratten en mensen te vergemakkelijken.
Het nut van murine VFSS aanzienlijk kan worden verbeterd door het implanteren radiopake markers in zachte weefselstructuren van het slikmechanisme die anders niet zichtbaar, waardoor onderzoek naar de biomechanica van slikken toelaat. Deze aanpak is met succes gebruikt voor vele jaren aan de biomechanica te bestuderen van het slikken in kindervoeding varkens, met behulp van een assortiment van metalen clips en draden 37,42. We verwachten het gebruik van gelijksoortige, maar kleiner, markers in muizen zouden kwantificering van verscheidene extra slik parameters voor vergelijking met grotere zoogdieren, waaronder mensen mogelijk. Wij ontwikkelen momenteel methodologie voor het implanteren radiopaque markers in de tong, zachte gehemelte, keelholte, strottenhoofd, en proximale slokdarm van muizen om deze hypothese te testen.
De video recording framerate van De LabScope en conventionele doorlichting is beperkt tot 30 frames per seconde (fps). Echter, onze voorlopige resultaten bleek dat de gehele faryngeale fase van het slikken van gezonde muizen bij minder dan 66 msec (dwz 2 frames), wat ongeveer 10 keer sneller dan mensen. Zo, de faryngeale fase van het slikken bij muizen gebeurt zo snel dat de details zijn niet merkbaar met een 30 fps camera. Een hogere framesnelheid (waarschijnlijk> 100 fps) is nodig om voldoende visualiseren en kwantificeren uiterst snelle en complexe bewegingen van de faryngeale fase van het slikken bij muizen en andere knaagdieren. In combinatie met een hogere framesnelheid, waarin biplanair technologie voor 3D-fluoroscopische beeldvorming zou zeker uit te breiden het hulpprogramma muizen VFSS. Daarom moet de toekomstige overwegingen bij het ontwerp onder meer een hogere framesnelheid camera en biplanair imaging-mogelijkheden.
Tenslotte heeft lage stralingsdoses aangetoond steriliteit veroorzakenvrouwelijke C57 muizen, wat resulteert in gewijzigde niveaus van ovariële gestimuleerde hormonen die levensduur studies 46 kan verwarren. Resultaten bijzonder met betrekking tot de effecten van herhaalde lage stralingsdoses blootstelling verbonden VFSS testen nog niet onderzocht bij muizen, andere dieren of mensen. Echter ovariële dysfunctie (geen blootstelling straling) in menselijke vrouwen verbonden met darmmotiliteit en specifiek dysfagie in sommige gevallen 47, die nog een waarschuwing geeft te overwegen bij het ontwerpen van toekomstige VFSS studies vrouwen (dieren en mensen omvatten ). Uitsluiting van vrouwen moet worden vermeden, aangezien significante sekseverschillen in zwaluw functie zijn gemeld voor mensen 48,49 en belangrijk op te sporen en te karakteriseren in dierziekte modellen zo goed zou komen. Derhalve resultaten van longitudinale VFSS studies bij muizen en ratten van beide geslachten enorm translationele is voor mensen opzichte van dysphagia, evenals de risico's van lage stralingsdoses blootstelling verbonden herhalen VFSS testen.
The authors have nothing to disclose.
Wij danken genadig extra leden van de Lever Lab die aan het verzamelen van gegevens bijgedragen (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce en Matan Kadosh) en manuscript beoordeling (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, en Kate Robbins). We hebben ook erkennen Roderic Schlotzhauer en Edwin Honse van de MU Natuurkunde Machine Shop voor hun ontwerp input en fabricage van het knaagdier observatie buizen gebruikt in deze studie. Wij zijn bijzonder dankbaar voor Malea Jan Kunkel (Radiologie toezichthouder in de Diergeneeskunde en chirurgie afdeling van de Universiteit van Missouri – College of Veterinary Medicine) en Jan Ivey (Manager van de Research Animal Cath Lab aan de Universiteit van Missouri – School of Medicine) voor het aantonen van een constante geduld en motivatie tijdens het bedienen van de hoge energie doorlichting als we de muizen VFSS protocol ontwikkeld. Financieringsbronnen voor deze studie omvatte NIH / NIDCD (TE Lever), NIH / NINDS (GK Pavlath), Otolaryngologie – Head and Neck Surgery start-up fondsen (TE Lever), MU Prime Fund (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever), en de MU Center on Aging (TE Lever).
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 |