Cette étude a adapté avec succès vidéofluoroscopie avaler étude (BVF) méthodes humaines pour l'utilisation avec des modèles murins de la maladie dans le but de faciliter la recherche translationnelle de dysphagie.
Cette étude adapté vidéofluoroscopie humaine avaler étude (BVF) méthodes pour une utilisation avec des modèles murins de la maladie dans le but de faciliter la recherche translationnelle de dysphagie. Les résultats positifs dépendent trois composantes essentielles: chambres d'essai qui permettent auto-alimentation en position debout sans retenue dans un espace confiné, des recettes qui masquent l'aversion goût / odeur de disponibles dans le commerce des agents de contraste par voie orale, et un protocole étape par étape test permet la quantification de la déglutition physiologie. Élimination de l'un ou plusieurs de ces composants aura un impact négatif sur les résultats de l'étude. En outre, la capacité de niveau d'énergie du système de fluoroscopie avaler qui déterminera les paramètres peuvent être étudiés. La plupart des centres de recherche ont fluoroscopes élevés de l'énergie conçus pour être utilisés avec des personnes et des animaux plus gros, ce qui entraîne exceptionnellement mauvaise qualité d'image lors de l'essai souris et autres petits rongeurs. Malgré cette limitation, nous avons identifié sept VFSparamètres S qui sont toujours quantifiable chez la souris lors de l'utilisation d'un amplificateur de brillance de haute énergie en combinaison avec le nouveau protocole de BVF murin. Nous avons récemment obtenu un système de radioscopie à faible énergie avec des capacités exceptionnellement haute résolution d'imagerie et grossissement qui a été conçu pour une utilisation avec souris et autres petits rongeurs. Les travaux préliminaires en utilisant ce nouveau système, en combinaison avec le nouveau protocole de BVF murin, a identifié 13 paramètres d'hirondelle qui sont toujours quantifiable chez la souris, ce qui est presque le double du nombre obtenu à l'aide conventionnelle (ce est à dire, à haute énergie) fluoroscopes. Identification des paramètres d'hirondelle supplémentaires est prévu que nous optimisons les capacités de ce nouveau système. Les résultats démontrent jusqu'à présent l'utilité d'utiliser un système de radioscopie à faible énergie pour détecter et quantifier les changements subtils dans la physiologie hirondelle qui pourraient autrement être négligés lors de l'utilisation fluoroscopes élevés de l'énergie pour enquêter sur des modèles murins de la maladie.
Dysphagie (déglutition) est un symptôme fréquent de nombreuses conditions médicales qui touchent les personnes de tous âges. Les exemples incluent accident vasculaire cérébral, la maladie de Parkinson, la maladie d'Alzheimer, la paralysie cérébrale, la dystrophie musculaire, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la maladie de Batten, la tête et du cou, de naissance prématurée, et le vieillissement avancé. Dysphagie est fortement corrélée à la mortalité, généralement comme une conséquence de la malnutrition sévère ou pneumonie bactérienne qui se développe lorsque chargé alimentaire / liquide / la salive est aspiré dans les poumons 1-4. Cette condition médicale débilitante et mortelle affecte plus de 15 millions de personnes chaque année aux États-Unis seulement trois. Malgré la prévalence élevée et les résultats négatifs associés, les options de traitement actuelles pour dysphagie sont limités aux soins palliatifs (plutôt que curative) approches, telles que la modification de l'alimentation (par exemple, en évitant les consistances aliments / liquides spécifiques), les changements de posture (par exemple, Tucking le menton en avalant), les approches de moteur (par exemple, des exercices ciblant les muscles dans la cavité buccale, du pharynx et du larynx), les approches sensorielles (par exemple, la saveur la mise en œuvre, de la température, et de stimulation / ou mécanique), et le tube d'alimentation (par exemple, la nutrition et l'hydratation administré par sonde nasogastrique (NG) tube ou percutanée gastrostomie (PEG) tube). Ces traitements ne servent qu'à la thérapie symptomatique plutôt que de cibler les causes sous-jacentes du problème. En effet, un obstacle majeur à la découverte de nouveaux traitements efficaces, de la dysphagie est la connaissance scientifique limitée des mécanismes pathologiques responsables, qui sont probablement différentes pour chaque maladie.
le diagnostic de la dysphagie est principalement faite en utilisant une procédure radiographique appelé vidéofluoroscopie avaler étude (BVF), aussi connu comme une étude de baryum hirondelle modifié. Au cours des dernières années plus de 30, ce test de diagnostic a été considérée comme la norme d'or pour evaluating fonction hirondelle 5-7. Ce test consiste à avoir le patient assis ou debout à l'intérieur du trajet du faisceau de rayons X d'un appareil de fluoroscopie pendant l'ingestion de nourriture et volontairement consistance liquide mélangé à un agent de contraste oral, typiquement le sulfate de baryum ou l'iohexol 10 8,9. Comme le patient avale, de la nourriture et de liquide contenant un agent de contraste peut être vu en temps réel via un écran d'ordinateur tout en voyageant de la bouche à l'estomac. Structures des tissus mous sont également visibles et peuvent être évalués par rapport à structure et la fonction. Les patients sont invités à effectuer plusieurs hirondelles de chaque aliment et de consistance liquide, qui sont tous des vidéo enregistrée pour la visualisation et l'analyse subséquentes image par image à quantifier la présence et le degré de dysphagie. De nombreux composants physiologiques de la déglutition sont généralement analysés, tels que le point de déclenchement anatomique de l'hirondelle pharyngée, bolus temps de transit par le pharynx et de l'oesophage, de l'étendue et la durée de Laryngeal élévation, l'emplacement et la quantité de résidu post-hirondelle, et la présence et la raison physiologique pour l'aspiration 7,11.
Aspects du protocole de BVF humaine ont été récemment adaptés pour étudier les rats se comporter librement; cependant, les résultats ont été limités parce que les rats ne sont pas restés dans le domaine vidéofluoroscopie de vue lors des essais 12. BVF n'a pas déjà été tentée avec des souris. Une adaptation réussie du protocole de BVF humaine pour une utilisation avec des souris et des rats fournirait une méthode de recherche novatrice pour enquêter sur les centaines de murin existant actuellement (de la souris et le rat) modèles de maladies qui sont connus pour causer la dysphagie chez les humains. Cette nouvelle méthode (ci-après dénommée BVF murin) serait donc d'accélérer l'identification et la validation de modèles murins de la dysphagie qui sont appropriés pour enquêter sur les mécanismes neurophysiologiques sous-jacents dans le tissu muscles, les nerfs et le cerveau qui sont pathologiques et de contribuer à la dysphagie in humains. En outre, murin BVF permettrait l'identification des mesures objectives (biomarqueurs) de la fonction hirondelle / dysfonctionnement qui pourrait être directement comparé avec les humains. Ces inter-espèces biomarqueurs vidéofluoroscopie pourraient alors servir de nouvelles mesures de résultats pour quantifier l'efficacité du traitement dans les essais précliniques sur des souris et des rats, qui permettrait de mieux traduire les essais cliniques avec les gens.
A cet effet, le protocole de BVF murin a été établie en utilisant ~ 100 souris des deux sexes. Toutes les souris étaient soit des souches hybrides C57 ou C57 / SJL. Les souris C57 ne ont pas été génétiquement modifiés, alors que C57 / SJL était la souche de fond pour une colonie de transgéniques SOD1 G93A (ou SOD1) chez la souris, modèle animal le plus largement utilisé de la SLA. La colonie de SOD1 était une participation d'environ 50 à 50 mélange de transgénique (ce est à dire, la SLA-souris touchées) et non transgéniques de la même portée (ce est à dire, ne sont pas touchés).
Le protocole de BVF murin compose de trois éléments:
L'effet combiné produit un faible niveau de stress, environnement confortable, auto-alimentation examen que l'évaluation de l'alimentation typique et comportements déglutition de souris permet.
Des centaines de modèles murins (souris et rats) sont disponibles dans le commerce pour étudier les maladies humaines. Cependant, seulement trois modèles murins de la maladie ont été spécifiquement étudiée par rapport à la dysphagie: modèles d'un modèle souris de la SLA 13,14 et le rat de la maladie de Parkinson 12,15-17 et d'AVC 18. Chacune de ces études préliminaires différentes méthodologies utilisées pour évaluer la dysphagie, rendant impossible de tirer des comparaisons significatives entre les espèces et les maladies. Cette limitation majeure peut être surmonté dans les études futures en utilisant le protocole de BVF murin nouvellement développé qui permet la quantification objective de nombreux paramètres d'hirondelle chez les animaux d'auto-alimentation.
Résultats de BVF réussies dépendent de trois composantes essentielles: 1) des chambres de test qui permettent auto-alimentation en position debout sans retenue dans un espace confiné, 2) les recettes qui masquent le goût aversif / odeur de disponible dans le commerce orale contraste agents, et 3) un protocole étape par étape test qui permet la quantification de la physiologie hirondelle. L'effet combiné produit un faible niveau de stress, environnement confortable, auto-alimentation Examen qui évoque l'alimentation typique et comportements de déglutition. Élimination de l'un ou plusieurs de ces composants aura un impact négatif sur les résultats de l'étude. Des exemples de résultats négatifs incluent l'incapacité de maintenir les animaux dans le domaine radioscopie de vue, les comportements indésirables qui distraient de boire, l'aversion à l'agent de contraste par voie orale, et l'incapacité de quantifier les paramètres d'hirondelle en raison de l'insuffisance des épisodes de consommation.
Un défi majeur dans l'obtention de résultats optimaux de BVF a été la conception d'une chambre de test approprié. De nombreuses révisions de notre conception du prototype abouti à une chambre d'observation qui maintient suffisamment souris dans le champ de vision et empêche les comportements qui distraient de boire. Les chambres ont été faites en utilisant des machines de fraisage pour obtenir des dimensions uniformes de etubes électroniques et embouts, assurant ainsi l'interchangeabilité des composants pour plusieurs chambres d'observation de même diamètre. Les dimensions intérieures (diamètre et longueur) ont été appariés à être légèrement plus grand que la taille du corps d'une souris adulte, ce qui a entraîné dans une chambre de test étroite qui permet suffisamment marcher en ligne droite et en tournant autour. La conception étroite, en combinaison avec le positionnement stratégique du bec et peg-bol à la fin seulement, maintient la tête et le corps de souris alignés le long de la longueur de la chambre tout en buvant. Une fois engagé dans l'eau potable, les souris restent remarquablement auto-stabilisé à bec ou un bol pendant quelques secondes à la fois, résultant en un minimum de mouvement artefact interférer avec les tests. Ainsi, il est possible d'obtenir non faussée, l'observation close-up / enregistrement vidéo et l'imagerie vidéofluoroscopie de souris tout en buvant dans les plans latéraux et dorsale-ventrale.
(Souris et autres petits rongeurs) sont naturellement enclins à voirk refuge dans les petits espaces. Par conséquent, ils entrent librement la chambre d'essai (avec une extrémité déjà fermé par un bouchon) lorsqu'il est placé dans la cage d'accueil, ce qui élimine le stress / anxiété causée par la manipulation (par exemple, choisir manuellement l'animal à placer dans la chambre). Une fois que la souris pénètre dans la chambre, l'autre extrémité est fermée par la fixation d'un bouchon 2 e. Cette conception empêche évasion tout en créant une chambre basse de test d'anxiété pour les souris à explorer librement.
La forme carrée de la chambre fournit une fonction de la stabilité de mouvement qui lui permet d'être utilisé dans un mode autonome, éliminant ainsi la nécessité pour les tests intérieur d'une cage standard pour rongeurs. L'ensemble du dispositif est léger, portable, empilable à des fins de stockage, robuste, facile à nettoyer, et peut être stérilisé à l'autoclave. Alors que les chambres ont été initialement conçus pour une utilisation avec la fluoroscopie, ils sont également compatibles avec la radiographie spot-métrage, la neuro-imagerie (par exemple, IRM, PET, CT), et Visual observation / enregistrement vidéo de divers comportements.
Un deuxième défi majeur à surmonter était masquer le goût aversif / odeur d'agents de contraste par voie orale (ce est à dire, le sulfate de baryum et iohexol). Étant donné que la sensibilité gustative varie considérablement entre les souches de souris de 19 à 21 et peut-être avec 22,23 âge, il était nécessaire de trouver une solution de test unique qui était acceptable pour toutes les souris, indépendamment de la souche et l'âge. Ce résultat est essentiel pour permettre des comparaisons directes de la fonction hirondelle / dysfonction travers souches et les âges, tout en éliminant les résultats de confusion en raison de différences dans rhéologique (par exemple, la viscosité, la densité, etc.) et les propriétés chimiques de solutions d'essai. À cette fin, nous avons développé une approche de dépistage simple, rapide appétence pour identifier le rehausseur de saveur préférée pour masquer le goût aversif / odeur d'agents de contraste oraux pendant BVF murin. Des méthodes ont été modélisés après le bref essai d'exposition, ce qui nécessite un coup de langueOmeter (c.-à-capteur lécher) pour enregistrer les taux lécher pendant les 2 premières minutes après une période de régulation de l'eau (ce est à dire, la retenue d'eau pendant une nuit) pour induire la soif 24,25. Un lickometer ne était pas disponible pour cette étude; donc, la préférence a été évaluée par l'observation du comportement, ainsi que des méthodes d'enregistrement vidéo standard pour lécher taux qui ont déjà été validée dans notre laboratoire 13,14. En utilisant cette approche de dépistage d'appétence, le chocolat a été identifié comme l'exhausteur de goût préféré par des souches C57 et C57 / SJL. En particulier, 100% des souris dans chaque cage facilement des solutions bu de chocolat aromatisé dans les 30 secondes d'exposition, avec plusieurs souris boire simultanément au bec. Cependant, l'addition de baryum entraîné que de brefs épisodes de consommation d'alcool par la plupart des souris, indépendamment de baryum ou de la concentration de chocolat.
Une alternative à baryum est iohexol, un agent de contraste à base d'iode qui n'a que récemment été reconnu comme un suiTable alternative au sulfate de baryum pour BVF humaine 10; Ainsi, il n'a pas encore été normalisés à cette fin. Plusieurs concentrations différentes de iohexol aromatisé au chocolat ont été offerts à des souris. Recettes contenant jusqu'à une solution à 50% de stock iohexol (350 mg d'iode par ml) ont été facilement bu par la plupart des souris après une période de régulation de l'eau pendant la nuit. Des concentrations plus élevées ont entraîné des comportements d'évitement. Un iohexol à 50% (350 mg d'iode par ml) de la solution produite radio-opacité suffisante, tout en étant avalé par les souris, alors que des concentrations plus faibles ont été nettement moins visibles et empêchés de quantification hirondelle physiologie. Par conséquent, la solution d'essai optimal pour BVF avec des souris a été identifié comme une solution à 50% iohexol au goût de chocolat ajouté. Tests de palatabilité Répétez n'a pas abouti à des comportements d'évitement ou d'événements indésirables.
Un troisième défi à relever était d'empêcher les souris de tourner / incliner leur tête en buvant, qui obscurcit la visualisationdu mécanisme de la déglutition pendant BVF. Boire à une cheville-bol positionné juste au-dessus du sol à une extrémité de la chambre a résolu ce problème. Il ya plusieurs avantages supplémentaires de l'aide d'un peg-bol au lieu d'une bouteille de tube de sipper. Par exemple, un volume calibré de liquide peut être introduit à la pipette dans le peg-bol à travers un trou de ventilation dans le bouchon du tube d'observation. Cette approche permet de quantifier le volume de minutes de la solution d'essai consommée au cours de la brève durée de l'essai de BVF. En outre, l'augmentation de la surface de la solution de test dans le peg-bol, par rapport à une petite ouverture de tube de sipper, peut fournir davantage de stimulation olfactive à motiver davantage potable. PEG-bols peuvent être mieux adaptés pour l'étude de souris jeunes ou moins contrainte, que la hauteur de la cuvette est une distance normalisée du sol. En revanche, les longueurs de tubes Sipper doivent être ajustées pour tenir compte des souris de taille différente, ce qui ajoute une autre variable potentiellement confondant à considérer. En outre, le mode de la sourisls de maladies neurologiques peuvent avoir des difficultés à atteindre une bouteille de tube de sipper en raison de la déficience motrice des membres, alors ils peuvent facilement atteindre un bol de cheville. Souris avec la langue et / ou un dysfonctionnement de la mâchoire peut être incapable d'appuyer suffisamment la balle dans le bec pour accéder au liquide; utilisant du PEG-bols peut éliminer cette confondre. Pour ces raisons, l'utilisation de PEG-cuvettes sur des bouteilles de tubes Sipper est la méthode préférée de test de BVF murin. Cependant, les chambres d'observation ont été conçus pour se adapter à bec à boire selon les besoins. Une mise en garde importante à considérer est que les taux lécher sont connus pour différer entre le bec et le bol potable 13,26. Par conséquent, le choix de bec ou peg-bol pour BVF doit être conforme à l'intérieur et entre les expériences.
Un quatrième défi était d'identifier les paramètres d'hirondelle quantifiables pour les souris qui sont comparables aux paramètres de BVF couramment utilisés dans les études sur les humains et la pratique clinique. Nos résultats préliminaires ont montré latype de système de fluoroscopie détermine qui avalent paramètres peuvent être étudiés chez la souris. La plupart des centres de recherche et les milieux médicaux ont haute énergie (75-95 kV, 1-5 mA) fluoroscopes conçu pour une utilisation avec les gens et les animaux plus gros, qui se traduisent par exceptionnellement mauvaise qualité d'image lors de l'essai souris et autres petits animaux. A titre d'exemple, une étude récente utilisant une radioscopie à haute énergie avec des rats a pu identifier seulement quatre paramètres d'hirondelle quantifiables 12, et nous avons été en mesure d'identifier seulement 7 paramètres d'hirondelle pour les souris dans la présente étude. Pour surmonter cette limitation majeure, nous avons récemment obtenu un système de basse énergie appelée fluoroscopie Le LabScope (Glenbrook Technologies). Le système est un fluoroscope miniature générant un faisceau conique continu de rayons X avec des énergies de photons entre 15 et 40 kV et un courant de crête du tube de 0,2 mA (8 W puissance maximale). Les niveaux d'énergie inférieurs de ce système sont mieux atténuées par le mince os et les tissus mous de la souris et ainsi fournissent higher résolution de contraste que conventionnel (ce est à dire, à haute énergie) fluoroscopes. Le faisceau de rayons X de La LabScope est dirigée vers un 5 cm de diamètre intensificateur image, ce qui est nettement plus petit que le 15 à 57 cm de diamètre image intensificateur de fluoroscopes classiques. La distance minimale de la source au intensificateur (SID) de la LabScope est ~ 6 cm (contrairement à ~ 30 cm pour fluoroscopes conventionnels), qui permet d'accroître les capacités d'agrandissement. En outre, Le LabScope utilise une technologie brevetée qui grossit numériquement l'image jusqu'à 40 fois en temps réel, sans altérer la SID. Le résultat est essentiellement un microscope à rayons X qui peut zoomer et dézoomer en temps réel pour afficher de petites régions d'intérêt, tels que le mécanisme de déglutition d'une souris.
Un avantage majeur de ce système de radioscopie à faible énergie est améliorée radioprotection. En plus des animaux recevant des doses de rayonnement inférieure avec le LabScope, les chercheurs qui utilisent le système sont exposés à beaucoup less rayonnement dispersion. L'exposition au rayonnement directement en face de l'unité sur le panneau de commande est de 10,3 mR / h. À une distance de 1 m à l'avant de l'appareil, l'exposition tombe à 580 μR / h. La plupart des autres endroits dans la salle ont une très faible exposition au-dessous de 10 μR / h. Malgré cette amélioration, nous avons pris des mesures supplémentaires pour améliorer la sécurité de rayonnement. Par exemple, le blindage acrylique au plomb a été ajoutée autour de La LabScope pour bloquer dispersés photons de rayons X, ce qui permet aux chercheurs d'effectuer des tests de BVF murin sans porter blindage personnelle (par exemple, le tablier de plomb, de boucliers de la thyroïde, et des lunettes). En outre, l'acrylique transparent permet la visualisation de la souris à distance. En outre la sécurité de rayonnement est fourni par une table élévatrice à ciseaux motorisé, qui est commandé à distance par l'investigateur. A partir d'une distance allant jusqu'à 3 m du fluoroscope, les chercheurs peuvent utiliser le dispositif télécommandé pour régler la position verticale et horizontale de la chambre d'observation dans le bea rayons Xm. En conséquence, les régions anatomiques d'intérêt puissent être maintenues dans le champ de vue de fluoroscopie alors que la souris se déplace librement à l'intérieur de la chambre d'observation. Bien que la table élévatrice à ciseaux a été conçu pour une utilisation avec Le LabScope, il est également compatible pour une utilisation avec fluoroscopes classiques pour améliorer la sécurité de rayonnement pour les chercheurs. Une étape finale consiste à améliorer la sécurité de rayonnement pendant murin BVF implique l'utilisation d'un système de distribution de la seringue pour les liquides. Ce système comprend un pied 3-4 (ou plus, si nécessaire) longueur du tube PE, qui permet une livraison rapide et efficace des liquides dans le peg-bol à distance. Ce système de distribution de la seringue pour liquides, en combinaison avec les chambres d'observation, peut également être utilisé avec fluoroscopes classiques.
Les travaux préliminaires en utilisant le LabScope, en combinaison avec le nouveau protocole de BVF murin, démontre un avantage majeur de rapport aux systèmes conventionnels: le nombre de paramètres d'hirondelle qui peut être quantifié de manière fiable is presque doublé. Cependant, les structures des tissus mous du mécanisme de déglutition (par exemple, de la langue, vélum, paroi postérieure du pharynx, et de l'épiglotte) de souris ne sont pas facilement accessibles pour l'utilisation de systèmes de radioscopie à basse ou haute énergie. Par conséquent, nous nous sommes concentrés sur la quantification des mesures de flux de bolus plutôt que la biomécanique de la déglutition. Nous étions surtout intéressés par des paramètres qui pourraient être quantifiés sur la base des unités de temps, espace, distance, volume, etc., plutôt que d'utiliser des mesures à l'échelle de type Likert. Bolus de nombreux paramètres de l'écoulement à cette exigence ont été décrits dans la littérature de BVF humaine, telles que le temps de transit par voie orale de 27 à 29, du pharynx temps de transit de 27 à 33, et le temps de transit oesophagien 34-36, pour ne en nommer que quelques-uns. transport Bolus travers la cavité buccale ne était pas facilement visible chez la souris, probablement en raison de la petite taille de bolus pendant potable spontanée. Cependant, nous étions en mesure de quantifier de façon fiable du pharynx et de transit oesophagien fois, ainsique plusieurs autres mesures relatives à l'écoulement de bolus et le dédouanement. Identification des paramètres de translation d'hirondelle supplémentaires est prévu que nous optimisons les capacités des LabScope.
Les résultats de cette étude ont montré que les souris prennent plusieurs lèche rythmiques par hirondelle cours potable spontanée, chaque petit bolus séquentielle liquide remplissant l'espace vallecular avant de déclencher l'hirondelle pharyngée. Ce comportement, qui est typique pour les mammifères qui utilisent lécher comme principal moyen de l'ingestion de liquide 37-40, ressemble au modèle sucer avaler rythmique de déglutition infantile humaine et tous les mammifères infantiles en général. Nourrisson avaler la physiologie est caractérisé par plusieurs rythmique suce suivie d'une hirondelle pharyngée réflexive, communément décrit comme le cycle sucer avaler 37,41-43. Ainsi, la langue et la mâchoire mouvements rythmiques impliqués dans les comportements ingestion de léchage de souris peuvent être plus comparable à l'ingestion comportements suceurs de humune nourrissons plutôt que tasse potable par les enfants et les adultes. Nous avons donc de quantifier les taux et lick-hirondelle rapport coup de souris pour de futures comparaisons avec le rapport aspirer taux et sucer avaler des nourrissons humains. Peut-être la recherche de BVF murin donnera un aperçu des troubles de la déglutition développement.
Comme avec toute nouvelle méthode de recherche, domaines d'amélioration ont été identifiés. Par exemple, le protocole de BVF murin a été développé en utilisant uniquement des souches C57 et C57 / souris SJL; il n'a pas encore été testée sur des rats. Les chambres d'observation devront être mis à l'échelle dans la taille (diamètre et longueur) pour accueillir la plus grande taille du corps de rats. En outre, on ne sait pas si l'iohexol aromatisé au chocolat est approprié en tant que solution d'essai de BVF murin universel. Par conséquent, plus grande échelle des tests avec plusieurs souches de souris et les rats est justifiée à cet effet. En outre, l'utilisation de baryum comme un agent de contraste pour murin BVF ne doit pas être exclue. Souris préfère clairement la iohexol recettes plus de baryum; tentatives cependant plus rigoureuse et systématique à masquer le goût aversif / odeur de baryum peuvent fournir des alternatives acceptables pour iohexol. Futures études comparant les effets du sulfate de baryum et iohexol (ainsi que d'autres agents potentiels de contraste oraux) sur les préférences de goût et avalent la physiologie chez les souris et les rats sans aucun doute fournir des informations importantes qui est directement pertinente et translationnelle à BVF humaine.
BVF avec les humains comprend plusieurs consistances d'aliments et de liquide, et la dysphagie est le plus évident lors de la déglutition liquides minces et des aliments solides, secs 44,45. Le protocole de BVF murin est donc élargi pour inclure les consistances supplémentaires susceptibles de faciliter la détection et la quantification de la dysphagie dans les modèles de la maladie. Il sera également nécessaire d'effectuer des tests de viscosité des liquides recettes pour BVF murin afin d'ajuster les viscosités pour correspondre à celles utilisées lors de BVF humaine. Aborder ces limitesations seront de faciliter l'identification de biomarqueurs de BVF traductionnelles de la dysphagie qui peuvent être directement comparés entre les souris, les rats et les humains.
L'utilité de BVF murin peut être considérablement améliorée par l'implantation des marqueurs radio-opaques dans les structures des tissus mous du mécanisme de déglutition qui sont par ailleurs pas visible, ce qui permet enquêtes de la biomécanique de la déglutition. Cette approche a été utilisée avec succès depuis de nombreuses années à étudier la biomécanique de la déglutition infantile chez les porcs, en utilisant un assortiment de clips et fils métalliques 37,42. Nous prévoyons l'utilisation de marqueurs similaires, mais plus petites, chez la souris permettrait quantification de plusieurs paramètres d'hirondelle supplémentaires pour comparaison avec les grands mammifères, incluant les humains. Nous développons actuellement une méthodologie pour l'implantation marqueurs radio-opaques dans la langue, le palais mou, pharynx, du larynx et de l'oesophage proximal de souris pour tester cette hypothèse.
Le recordin vidéog Les taux de fluoroscopes LabScope et conventionnelles cadre est limité à 30 images par seconde (fps). Cependant, nos résultats préliminaires ont montré que toute la scène pharyngée de la déglutition pour les souris saine se produit en moins de 66 ms (ce est à dire, deux cadres), qui est environ 10 fois plus vite que les humains. Ainsi, la phase pharyngée de la déglutition chez les souris se produit si rapidement que les détails ne sont pas sensibles avec un appareil photo de 30 fps. Un taux de trame supérieur (probablement> 100 fps) sera nécessaire pour visualiser suffisamment et quantifier les mouvements extrêmement rapides et complexes de la scène pharyngée de la déglutition chez les souris et autres rongeurs. En conjonction avec un taux de trame supérieur, intégrant la technologie pour l'imagerie fluoroscopique biplan 3D serait certainement élargir l'utilité murin BVF. Par conséquent, les futures considérations de conception doivent inclure un appareil photo plus élevé de taux de trame et des capacités d'imagerie biplan.
Enfin, a été montré rayonnement à faible dose pour provoquer la stérilité chez lessouris femelles C57, résultant en des niveaux modifiés de hormones ovariennes stimulée qui peuvent confondre les études de durée de vie 46. Résultats portant spécifiquement sur les effets de l'exposition répétée faibles doses de rayonnements associée au dépistage BVF ne ont pas encore été étudiés chez la souris, d'autres animaux ou des humains. Cependant, le dysfonctionnement de l'ovaire (non lié à l'exposition aux rayonnements) chez les femelles humaines a été liée à des troubles de la motilité gastro-intestinaux, et en particulier à la dysphagie dans certains cas 47, qui fournit encore une autre mise en garde à considérer lors de la conception de futures études de BVF qui incluent femelles (animaux et les humains ). Exclusion des femmes devrait être évitée, car des différences significatives entre les sexes en fonction de déglutition ont été rapportés pour les personnes 48,49 et serait important de détecter et de caractériser des modèles de maladies animales ainsi. Par conséquent, les résultats des études longitudinales de BVF dans les souris et les rats des deux sexes ont un potentiel énorme pour les humains de translation par rapport à dysphagia, ainsi que sur les risques de l'exposition aux rayonnements à faible dose associés aux tests de BVF répétition.
The authors have nothing to disclose.
Nous remercions gracieusement membres supplémentaires du levier Lab qui ont contribué à la collecte de données (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce et Matan Kadosh) et évaluation des manuscrits (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, et Kate Robbins). Nous reconnaissons également Roderic Schlotzhauer et Edwin Honse de la MU Physique Machine Shop pour leur entrée de la conception et la fabrication des tubes d'observation de rongeurs utilisés dans cette étude. Nous sommes particulièrement reconnaissants de Malea Jan Kunkel (radiologie superviseur dans la médecine et la chirurgie vétérinaires Département à l'Université de Missouri – Collège de médecine vétérinaire) et Jan Ivey (directeur du laboratoire de cathétérisme animale recherche à l'Université du Missouri – School of Medicine) pour démontrer la patience et la motivation constante, tandis que l'exploitation des fluoroscopes élevés de l'énergie que nous avons développé le protocole de BVF murin. Les sources de financement pour cette étude comprenait NIH / NIDCD (TE levier), NIH / NINDS (GK Pavlath), Otolaryngofonds Head and Neck Surgery démarrage (TE levier), Fonds MU PRIME (TE levier), Mizzou Advantage (TE levier), et le centre MU sur le vieillissement (TE levier) – logie.
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 |
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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 |
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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 |