인간 Videofluoroscopic 삼키기 연구 방법을 적응하는 것은 검색 및 설치류 질병 모델에서 연하의 특성을
概要
본 연구는 성공적 병진 연하 연구를 촉진 할 목적으로 뮤린 질병 모델에 사용하기위한 연구 인간 videofluoroscopic 연하 (VFSS) 방법을 채택.
Abstract
이 연구는 번역 연하의 연구를 촉진하기위한 목적으로 쥐 질병 모델에 사용 연구 (VFSS) 방법을 삼키는 인간 videofluoroscopic 적응. 성공적인 결과는 세 가지 중요한 구성 요소에 따라 달라집니다 : 밀폐 된 공간에서 무제한 서있는 동안 자기 먹이를 허용 시험 챔버, 시판되는 경구 조영제의 혐오 맛 / 냄새 마스크 조리법 및 단계별 시험 프로토콜이 제비 생리학의 정량화를 허용합니다. 이들 성분 중 하나 이상의 제거는 연구 결과에 불리한 영향을 미칠 것이다. 또한, 투시 시스템의 에너지 레벨 능력 조사 될 수있는 삼 파라미터 결정한다. 대부분의 연구 센터는 마우스 및 기타 소형 설치류를 테스트 할 때 매우 열악한 화질을 사람과 더 큰 동물에 사용하기 위해 설계 높은 에너지 fluoroscopes 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고, 우리는 일곱 VFS를 확인했다뮤린 VFSS 새로운 프로토콜과 결합하여 높은 에너지 투시기를 사용하는 경우 마우스에서 일관 계량화 S 파라미터. 우리는 최근 마우스 및 기타 작은 설치류와 함께 사용하도록 설계된 매우 높은 해상도와 결상 배율 기능 저에너지 투시 시스템을 획득. 새로운 뮤린 VFSS 프로토콜과 함께이 새로운 시스템을 사용하여 예비 작업은, 종래의 (즉, 높은 에너지)를 사용하여 얻어진 두 배에 가까운 수인, 마우스에서 일관 계량화 13 삼키기 매개 변수를 확인 하였다 fluoroscopes. 우리는이 새로운 시스템의 성능을 최적화하는 등의 추가 스왈 파라미터 식별 예상된다. 결과는 지금까지 검출하고 뮤린 질병 모델을 조사하는 고 에너지 fluoroscopes 사용시 간과 될 수 스왈 생리학의 미묘한 변화를 정량화하는 저에너지 투시 시스템을 사용의 유용성을 입증한다.
Introduction
연하 곤란은 (손상을 삼키는) 모든 연령대의 사람들에 영향을 미치는 수많은 건강 상태의 일반적인 증상이다. 예로는 뇌졸중, 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 뇌성 마비, 근 이영양증, 근 위축성 측삭 경화증 (ALS), 배튼 병, 두 경부암, 조산 및 고급 노화를 포함한다. 연하 곤란은 매우 일반적으로 세균을 함유 한 식품 / 액체 / 침이 폐에 1-4로 흡입 될 때 개발 심한 영양 실조 나 폐렴의 결과로, 사망률과 상관 관계가있다. 이 쇠약과 생명을 위협하는 건강 상태는 미국에서 1500 만 명 이상이 매년 혼자 3에 영향을 미칩니다. 높은 유병률과 관련된 부정적인 결과에도 불구하고, 연하 장애에 대한 현재의 치료 방법은 자세의 변화 (예를 들어, tucki, (오히려 치료보다) (특정 음식 / 액체 일관성을 피하고, 예를 들면) 다이어트 수정과 같은 접근 완화로 제한됩니다삼키는 턱), 모터 접근법 (예를 들어, 구강, 인두의 근육을 대상으로 연습, 후두), 감각 접근법 (예를 들어, 구현 향기, 온도 및 / 또는 기계적 자극) 및 튜브 먹이 겨 (예, 영양 수화는 비위 (NG) 튜브 또는 경피적 내시경 위루 (PEG) 튜브)를 통해 관리. 이러한 치료는 단순히 오히려 문제의 근본 원인을 대상으로보다 같은 증상 치료를 제공합니다. 사실, 연하 장애에 대한 소설, 효과적인 치료법의 발견에 큰 장벽은 각 질환에 대한 가능성이 다른 책임 병리 메커니즘의 제한된 과학적 지식이다.
연하 장애의 진단은 주로 또한 수정 된 바륨 제비 연구로 알려진 videofluoroscopic 삼키는 연구 (VFSS)라는 방사선 절차를 사용하여 이루어진다. 지난 30 플러스 년 동안,이 진단 테스트는 EV의 황금 표준을 고려하고있다제비 기능 5-7 aluating. 이 검사는 일반적으로 황산 바륨이나 8,9 iohexol 10, 환자가 앉아 있거나 자발적 식품 및 경구 조영제와 혼합 액체 일관성을 섭취하는 동안 형광 투시 장치의 X 선 빔의 경로 내에 서 갖는 수반한다. 환자가 삼킨 것처럼 위장 입에서 여행하는 동안, 음식 및 조영제를 함유 액은 컴퓨터 모니터를 통해 실시간으로 알 수있다. 연부 조직 구조도 볼 수 있으며 구조화하는 상대와 기능을 평가 될 수있다. 환자는 연하 장애의 존재와 정도를 정량화 후속보기 및 프레임 별 분석을 위해 녹화 된 영상입니다, 모두 각각의 음식과 액체 일관성 여러 제비를 수행하라는 메시지가 표시됩니다. 연하의 다양한 생리 학적 구성 요소는 일반적으로 laryn의 인두 및 식도, 범위와 기간을 통해 해부학 인두 제비의 트리거 포인트, 일시 통과 시간으로, 분석geal 고도, 위치 및 사후 제비 잔류의 양, 그리고 발생 및 포부 7,11에 대한 생리 학적 이유.
인간의 VFSS 프로토콜의 양상은 최근에 자유롭게 행동 쥐를 공부하도록 하였다 쥐 12을 테스트하는 동안 뷰의 videofluoroscopic 필드에 남아 있지 않았기 때문에 그러나, 결과는 제한되었다. VFSS 이전에 마우스를 시도되지 않았습니다. 마우스 및 래트와 함께 사용하기위한 휴먼 VFSS 프로토콜의 성공적인 적응은 현존하는 뮤린 (마우스 및 래트) 인간 연하 장애를 일으키는 것으로 공지 된 질환의 모델 수백 조사 연구 신규 한 방법을 제공하는 것이다. 이 새로운 방법 (이제부터는 쥐 VFSS로 함) 따라서 병적이다 근육, 신경 및 뇌 조직 내에서 기본이되는 신경 생리 학적 메커니즘을 조사하고 연하 곤란에 기여 적합 연하 곤란의 쥐 모델의 식별 및 검증을 촉진 i입니다n 개의 인간. 또한, 쥐 VFSS는 제비 기능 / 직접 인간과 비교 될 수있는 장애의 객관적인 측정 (바이오 마커)의 식별을 허용합니다. 이러한 크로스 종 videofluoroscopic 바이오 마커는 더 나은 사람들과 임상 시험에 번역 것 마우스 및 쥐와 임상 시험에서 치료 효과를 정량화하는 등 새로운 결과 측정 서비스를 제공 할 수있다.
이를 위해, 쥐의 VFSS 프로토콜은 ~ 성별에 100 마우스를 사용하여 설립되었다. 모든 마우스는 C57 또는 하이브리드 C57 / SJL 균주를했다. C57 / SJL 트랜스 제닉 SOD1-G93A (또는 SOD1) 마우스, ALS 중 가장 널리 사용되는 동물 모델의 콜로니에 대한 배경 균주이었던 반면 C57 마우스를 유 전적으로 변경되지 않았다. SOD1 식민지 형질 전환 (즉, ALS-영향) 마우스와 비 형질 (즉, 영향을받지) 한배 새끼의 대략 50 대 50으로 혼합했다.
쥐 VFSS 프로토콜은 다음과 같은 세 가지 요소로 구성
- <lI> 투시 기계 내에서 밀폐 된 공간에서 무제한 서있는 동안 자발적 공급 및 삼키는 수 있도록 맞춤 설계 관찰 실,
- 경구 조영제의 혐오 맛 / 냄새 마스크 연하의 적절한 시각화를 허용하기에 충분한 radiodensity을 생산 조리법,
- 동물의 준수를 극대화 단계별 시험 프로토콜은 전체 테스트 시간과 방사선 노출을 최소화하고 (즉, 구강, 인두, 식도)을 삼키는의 각 단계에 대한 몇 가지 제비 매개 변수의 정량화를 허용합니다.
결합 효과는 전형적인 먹이와 마우스의 삼키는 행동의 평가를 허용하는 편안하고, 낮은 스트레스, 자기 먹이 시험 환경을 생성합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
쥐 (마우스 및 쥐) 모델의 수백은 인간의 질병을 연구하기 위해 상업적으로 사용할 수 있습니다. 그러나, 세 쥐 질병 모델은 특히 연하 곤란을 기준으로 조사되었다 : 파킨슨 병 12,15-17과 뇌졸중 (18)의 마우스 ALS 13, 14의 모델 쥐 모델. 이들 예비적인 연구 각각 불가능 종과 질병 간의 의미있는 비교를 도출하도록 렌더링, 연하 곤란을 평가하기 위해 다른 방법을 이용했다. 이 주요 제한은 자기 수많은 동물 먹이 스왈 파라미터 대물 정량화를 허용 새롭게 개발 뮤린 VFSS 프로토콜을 이용하여 향후 연구에서 극복 될 수있다.
성공적인 VFSS 결과는 세 가지 중요한 구성 요소에 따라 달라집니다 : 밀폐 된 공간에서 무제한 서있는 동안 시판 구강 대비 AG의 혐오 맛 / 냄새 마스크, 2) 조리법을 자체 공급을 허용 1) 시험 챔버엔트, 3) 제비 생리학의 정량화를 허용하는 단계별 시험 프로토콜입니다. 결합 효과는 전형적인 공급 및 삼키는 행동을 불러 일으키는 편안하고, 낮은 스트레스, 자기 먹이 시험 환경을 생성합니다. 이들 성분 중 하나 이상의 제거는 연구 결과에 불리한 영향을 미칠 것이다. 부정적인 결과의 예는 부족 마시는 에피소드로 인해 제비 매개 변수를 정량화 할 수있는 경구 용 조영제에 음주, 혐오 산만보기, 바람직하지 않은 행동의 투시 분야에서 동물을 유지 할 수없는, 그리고 무능력을 포함한다.
최적의 VFSS 결과를 얻는 주요 과제는 적절한 시험 챔버를 설계했다. 우리의 프로토 타입 디자인의 많은 수정이 충분히 시야에 마우스를 유지하고 음주 산만 행동을 방지하는 관찰 실에서 절정. 챔버는 균일 한 치수의 차를 얻기 위해 밀링 기계를 사용하여 제조 된E 튜브 및 엔드 캡함으로써 동일한 직경의 몇몇 관찰 챔버 용 부품의 호환성을 보장한다. 내부 크기 (직경 및 길이)을 충분히 직선으로 걸어 도는 허용하는 좁은 시험 챔버 결과 성인 마우스의 신체 사이즈보다 약간 큰 것으로 일치했다. 좁은 디자인은, 단지 단부 스파우트 및 PEG-그릇의 전략적 위치와 함께, 마시는 동안 상기 챔버의 길이를 따라 정렬 된 쥐의 머리와 신체를 유지한다. 음주에 종사하면, 마우스는 시험에 방해가 최소한의 움직임 유물의 결과로, 한 번에 현저하게 자기 안정화 주둥이 또는 그릇에 몇 초 동안 유지됩니다. 따라서, 왜곡, 확대 관찰 / 비디오 기록 및 횡 – 복부와 등쪽면에 마시면서 생쥐 videofluoroscopic 영상을 얻을 수있다.
마우스 (및 다른 작은 설치류)를 참조 자연스럽게 경 사진작은 공간에서 K 쉼터. 그 결과, 자유롭게 그것을함으로써 (즉 수동으로 동물을 픽업하여 두는 것이 취급으로 인한 응력 / 불안 제거 홈 케이지에 배치된다 (이미 엔드 캡에 의해 폐쇄 일단) 시험 챔버를 입력 챔버 내에서). 마우스를 챔버로 들어가면, 타단은 2 차 엔드 캡을 부착시킴으로써 폐쇄된다. 마우스를 자유롭게 둘러 보며 낮은 불안 시험 챔버를 만드는 동안이 디자인은 탈출을 방지 할 수 있습니다.
챔버의 사각형 모양이 내장되어 제공하며, 따라서 표준 설치류 케이지 내에서 테스트에 대한 필요성을 제거 독립 방식으로 사용되도록 허용하는 모션 안정성. 전체 장치는 청소하기 쉬운 튼튼한 저장 목적으로, 경량, 휴대용, 스택, 그리고 멸균 할 수 있습니다. 챔버가 초기에 투시에 사용하도록 고안되었지만 그들은 또한 스폿 필름 방사선, 뇌 영상 (예, MRI, PET, CT), 및 visua와 호환L 관찰 / 다양한 행동의 비디오 녹화.
극복 번째 주요 과제는 경구 조영제 (예, 황산 바륨 iohexol)의 혐오 맛 / 냄새 마스킹했다. 맛이 감도는 마우스 균주 19-21 아마도 나이 (22, 23)와 사이에 넓게 변화 점을 감안, 관계없이 변형과 연령, 모든 마우스에 좋고 맛 있었다 단일 테스트 솔루션을 식별 할 필요가 있었다. 이 결과로 인해 유동 학적 (예를 들어, 점도, 밀도 등) 및 시험 용액의 화학적 특성의 차이에 혼동 결과를 제거하면서, 삼키기 기능 / 균주 나이 걸쳐 장애의 직접적인 비교를 허용하는 것이 필수적이다. 이를 위해, 우리는 뮤린 VFSS 동안 경구 조영제의 혐오 맛 / 냄새를 마스크 바람직한 향미 증진제를 확인하는 간단하고 신속한 식미 스크리닝 방법을 개발했다. 방법은 소량을 필요로 간단한 노출 테스트를 모델로했다전위차계 (즉, 핥기 센서) 갈증 (24, 25)을 유도하는 물 규제 기간 (즉, 원천 징수 하룻밤 물) 후 처음 2 분 동안 핥기 비율을 기록합니다. lickometer이 연구를 위해 사용할 수 없습니다; 따라서, 선호 행동 관찰뿐만 아니라 이전에 우리의 실험실 13, 14에서 검증 된 핥기 속도에 대한 표준 비디오 녹화 방법으로 평가 하였다. 이 기호성 심사 방식을 사용하여, 초콜릿 C57 및 C57 / SJL 균주에 의해 선호하는 맛 강화제로 확인되었다. 특히, 각 장에 쥐의 100 %가 쉽게 여러 마우스를 동시에 주둥이에서 마시는, 노출의 30 초 이내에 초콜릿 맛 솔루션을 마셨다. 그러나, 바륨의 추가에 관계없이 바륨 또는 초콜릿 농도, 대부분의 마우스 만 간단히 마시는 복싱 경기에서 결과.
바륨의 대안 iohexol이며, 최근 수이로 인식 된 요오드 계 조영제인간의 VFSS 10 황산 바륨에 테이블 대체; 따라서,이 목적을 위해 아직 표준화되지 않았다. 초콜릿 맛 iohexol의 몇 가지 다른 농도는 마우스에 제공되었다. 스톡 iohexol (ML 당 350mg의 요오드)의 50 % 용액에 함유 된 조리법은 쉽게 하룻밤 물 규제 기간 이후 대부분의 마우스에 의해 마신했다. 높은 농도는 회피 행동의 결과. 50 % iohexol (ML 당 350mg의 요오드) 솔루션은 낮은 농도가 현저하게 보이지했고, 제비 생리학의 정량을 방해하는 반면, 마우스에 의해 섭취하면서 충분한 radiodensity를 생산했다. 초콜릿의 풍미와 50 % iohexol 용액을 첨가 따라서, 마우스와 VFSS을위한 최적의 테스트 솔루션은 확인되었다. 반복 기호성 테스트는 회피 행동이나 부작용을 초래하지 않았다.
극복하기 위해 세 번째 도전은 시각화를 모호하게 마시는 동안 자신의 머리를, / 틸트 회전에서 쥐를 방지했다VFSS 동안 삼키는 메커니즘. 페그 그릇에서 마시는는이 문제를 해결 실의 한쪽 끝에서 바닥 위에 위치. 페그 그릇 대신 sipper 튜브 병을 사용하는 경우 다음과 같은 몇 가지 추가 이점이 있습니다. 예를 들어, 액체의 부피 보정 관측 튜브의 엔드 캡에 통기구를 통해 PEG-사발로 피펫 팅 될 수있다. 이 접근은 간단한 VFSS 시험 기간 동안 소비 된 시험 용액의 체적 분의 정량을 허용한다. 또한, 작은 sipper 튜브 개구에 비해 PEG-그릇에 시험 용액의 증가 된 표면 영역은, 상기 동기를 마시는 후각을 자극 증가 제공 할 수있다. 그릇의 높이가 바닥에서 표준화 된 거리가 그대로 페그 – 그릇, 젊은 이하 변형 쥐를 공부에 더 적합 할 수있다. 반면, sipper 튜브 길이는 다른 잠재적 교란 변수가 고려하는 추가 다른 크기의 마우스를 수용 할 수 있도록 조정해야합니다. 또한, 마우스 모드그들은 쉽게 못 그릇에 도달 할 수있는 반면 신경 질환의 LS는, 어려움으로 인해 사지의 운동 장애에 sipper 튜브 병에 도달을 가질 수있다. 혀 및 / 또는 턱 기능 장애와 마우스는 충분히 액체에 액세스 할 수있는 주둥이에 공을 누르 못할 수 있습니다; PEG-그릇을 사용하면이 혼동을 제거 할 수있다. 이러한 이유로, sipper 튜브 병 위에 PEG-그릇의 사용은 뮤린 VFSS 시험의 바람직한 방법이다. 그러나, 관찰 실 필요에 따라 주둥이 음주를 수용 할 수 있도록 설계되었다. 고려해야 할 중요한주의해야 할 점은 핥아 요금 주둥이와 그릇 13,26 마시는 사이에 차이가 알려진 것입니다. 따라서, VFSS에 대한 주둥이 또는 페그 그릇 중 하나의 선택은 내 실험 사이에 일관성이 있어야합니다.
네 번째 문제는 일반적으로 인간의 조사 연구 및 임상에서 사용되는 VFSS 매개 변수에 필적 마우스에 대한 정량화 제비 매개 변수를 식별 할 수 있었다. 우리의 예비 연구 결과는 보여 주었다투시 시스템의 유형은 매개 변수를 마우스에서 조사 할 수 있습니다 제비를 결정합니다. 대부분의 연구 센터 및 의료 설정은 마우스 및 다른 작은 동물을 테스트 할 때 매우 가난한 이미지 품질이 저하 될 사람과 더 큰 동물과 함께 사용하도록 설계 fluoroscopes 높은 에너지 (75 ~ 95 kV의 1-5 석사)이있다. 예로서, 래트와 높은 에너지 투시기를 사용하는 최근 연구는 단지 4 삼키기 정량화 파라미터 (12)를 확인할 수 있었고, 우리는 본 연구에서 쥐 단지 7 삼키기 파라미터를 확인할 수 있었다. 이 주요 한계를 극복하기 위해, 우리는 최근에 LabScope (글렌 브룩 기술)라는 낮은 에너지 투시 시스템을 얻을. 시스템 (15) 및 40 kV로하고 (최대 전력 W 8) 0.2 mA의 피크 관전류 사이 광자 에너지와 X 선의 연속 콘빔 생성 미니어처 투시기이다. 본 시스템의 낮은 에너지 수준보다 마우스의 얇은 뼈와 연부 조직에 의해 감쇠 따라서 제공된다 highe기존의 (즉, 높은 에너지)에 비해 R 대비 해상도가 fluoroscopes. LabScope의 X 선 빔이 종래의 fluoroscopes 15~57cm 직경 이미지 인 텐시보다 현저하게 작은 직경 5cm 이미지 증,에 관한 것이다. LabScope 최소의 소스 – 텐시 거리 (SID)는 배율 기능을 제공 증가 ~ 6cm (달리 종래 fluoroscopes ~ 30 ㎝)이다. 또한, 디지털 LabScope SID를 변경하지 않고, 실시간으로 최대 40 배 확대 화상을 특허 기술을 사용한다. 결과는 본질적으로 마우스의 삼키는 메커니즘으로 작은 관심 영역을보고, 실시간으로 확대 및 축소 할 수있는 X 선 현미경이다.
이 저에너지 투시 시스템의 큰 장점은 방사선 안전을 개선된다. LabScope으로 낮은 방사선 량을 수신 한 동물 외에도, 시스템을 사용하는 연구자에 노출되어 상당히 레의 방사선 산란. 직접 제어반 부 앞의 방사선 노출은 MR을 10.3 /의 시간이다. 단위 앞 거리 1m에서 노출은 580 μR / 시간에 떨어진다. 방에있는 대부분의 다른 위치는 10 μR / 시간 아래 매우 낮은 노출이있다. 이러한 개선에도 불구하고, 우리는 방사선 안전을 개선하기 위해 추가 조치를 촬영했습니다. 예를 들어, 납이 함유 된 아크릴 차폐 산란 X 선 개인 차폐 착용하지 않고 쥐 VFSS 테스트를 수행하는 연구자 수 있도록 광자 (예를 들면, 납 앞치마, 갑상선 방패를하고, 안경)을 차단하는 LabScope 주위에 추가되었습니다. 또한, 클리어 아크릴 멀리서 마우스의 시각화를 허용한다. 또한 방사선 안전은 연구자에 의해 원격 제어되는 전동 가위 리프트 테이블에 의해 제공됩니다. 투시기에서 3m까지 최대 거리에서, 연구자들은 X 선 BEA 내 관찰 챔버의 수직 및 수평 위치를 조절하는 원격 제어 장치를 사용하여m. 마우스 자유롭게 관찰 챔버 내에서 이동하는 동안 결과로서, 관심 해부학 영역의 투시 뷰 필드 내에서 유지 될 수있다. 가위 리프트가 LabScope와 함께 사용하도록 설계되었지만, 그것은 또한 연구자 방사선 안전을 향상시키기 위해 종래 fluoroscopes 함께 사용하기위한 호환된다. 뮤린 VFSS 액체가 주사기 배출 시스템의 사용을 수반 중 마지막 단계는 방사선 안전을 향상시킬 수있다. 이 시스템은 3 ~ 4 발을 포함 (이상, 필요한 경우) 거리에서 페그 그릇에 액체의 신속하고 효율적인 전송을 허용 PE 관의 길이. 시린지 액체 전달 시스템은, 관찰 챔버와 조합하여, 종래의 fluoroscopes 함께 사용될 수있다.
뮤린 VFSS 새로운 프로토콜과 함께 사용을 LabScope 예비 작업은 종래의 시스템에 비해 큰 장점을 보여줍니다 확실 I를 정량화 할 수있다 스왈 파라미터의 개수s의 거의 두 배. 낮거나 높은 에너지 투시 시스템을 사용하는 경우에는, 마우스의 삼키는 메커니즘 (예를 들어, 혀, 연구 개, 인두 벽 및 후두개)의 부드러운 조직 구조는 쉽게 볼 수 없습니다. 따라서, 우리는 일시 흐름을 측정하기보다는 연하의 생체 역학을 정량화에 초점을 맞추었다. 우리는 시간, 공간, 거리, 볼륨 등보다는 리 커트 타입 척도를 사용하여 측정의 단위를 기준으로 정량화 될 수있는 매개 변수에 주로 관심이 있었다. 수많은 루스 흐름 매개 변수 회의는이 요구 사항은 소수지만, 경구 통과 시간 27 ~ 29, 인두 통과 시간 (27 ~ 33), 식도 통과 시간 34 ~ 36으로, 인간의 VFSS 문헌에 기술되어있다. 구강을 통해 일시 전송으로 인해 자연 마시는 동안 작은 알약 크기 가능성이 생쥐에서 쉽게 볼 수 없었다. 그러나, 우리는뿐만 아니라, 안정적으로 인두 및 식도 통과 시간을 정량화 할 수 있었다일시 흐름과 통관에 관한 여러 가지 다른 방법으로. 우리 LabScope의 기능을 추가로 최적화 병진 삼키기 파라미터 식별 예상된다.
이 연구 결과는 쥐가 인두 제비를 트리거하기 전에 vallecular 공간을 채우는 각각의 작은 액체 일시 순차적으로, 자연을 마시는 동안 제비 당 여러 리듬 핥는를 취할 것으로 나타났다. 액체 37-40 섭취의 주요 수단으로 핥아 사용하십시오 포유 동물에 대한 일반적인이 동작은, 인간의 유아 삼키는 그리고 일반적으로 모든 유아 포유 동물의 리듬 빨아-제비 패턴과 유사합니다. 유아 삼키는 생리가 여러 리듬을 특징으로 일반적으로 빨아 스왈주기 37,41-43 설명, 재귀 인두 제비 다음 안됐다. 따라서, 마우스의 ingestive 핥는 행동에 관련된 리듬 혀와 턱의 움직임은 험 빠는 행동을 ingestive 더 비교 될 수있다어린이와 성인에 의해 유아가 아닌 컵 마시는. 따라서 우리는 인간의 유아의 속도를 빨아 빨아 스왈 비율로 미래의 비교에 마우스의 핥아 속도 핥아-제비 비율을 정량화하고있다. 아마 쥐 VFSS 연구 개발 연하 장애에 대한 통찰력을 제공 할 것입니다.
새로운 연구 방법과 마찬가지로, 개선을위한 영역이 확인되었다. 예를 들어, 뮤린 VFSS 프로토콜은 C57 및 C57 / SJL 마우스 균주를 사용하여 개발되었다; 아직 쥐 테스트되지 않았습니다. 관찰 챔버는 쥐의 큰 몸 크기를 수용 할 수 있도록 크기 (직경 및 길이)에 확장 할 필요가있을 것이다. 초콜릿 맛 iohexol 범용 뮤린 VFSS 시험 용액으로서 적합한 지 또한, 알 수 없다. 따라서, 마우스 및 래트의 여러 균주 대규모 시험은 이러한 목적을 보증한다. 또한 뮤린 VFSS 용 조영제로서 바륨의 사용이 배제되지 않아야한다. 마우스는 명확하게 iohex를 선호바륨을 통해 조리법을 올; 바륨의 혐오 맛 / 냄새를 마스킹에서 그러나 더 엄격하고 체계적인 시도 iohexol에 입에 대안을 제공 할 수있다. 맛 환경에 iohexol과 황산 바륨의 효과를 비교하는 미래 연구 (뿐만 아니라 다른 잠재적 경구 조영제)과는 의심의 여지없이 인간의 VFSS 직접적으로 관련 및 번역입니다 중요한 정보를 제공 할 수 마우스 및 쥐의 생리를 삼킬.
인간과 VFSS는 음식과 액체의 여러 일관성을 포함하고 얇은 액체 및 건조, 단단한 음식 (44, 45)를 삼키는 경우 연하 곤란이 가장 명백하다. 뮤린 VFSS 프로토콜 따라서 질병 모델에 연하 장애의 검출 및 정량을 용이하게하는 추가 일관성을 포함하도록 확장되고있다. 또한 인간 VFSS 중에 사용 된 것과 일치하도록 점도를 조정하기 위해 뮤린 VFSS 용 액체 레시피 점도 시험을 수행 할 필요가있다. 이러한 제한을 주소관리 포인트는 직접 마우스, 쥐와 인간 사이에 비교 될 수 연하 곤란의 번역 VFSS 바이오 마커의 식별을 용이하게합니다.
쥐 VFSS의 유용성이 크게함으로써 연하의 생체 역학 조사를 허용, 그렇지 않으면 보이지 않는 삼키는 메커니즘의 부드러운 조직 구조로 방사선 불 투과성 마커를 주입하여 개선 될 수있다. 이 접근법은 성공적 유아 돼지 연하 금속 클립과 전선 37,42되지만 사용의 생체 역학을 연구하기 위해 수년 동안 사용되어왔다. 우리는 쥐, 비슷하지만 작은 마커의 사용은 인간을 포함한 더 큰 포유 동물과의 비교를 위해 몇 가지 추가 제비 매개 변수의 정량화를 허용 할 것으로 예상된다. 우리는 현재 혀에 방사선 불 투과성 마커, 부드러운 구개, 인두, 후두,이 가설을 테스트하기 위해 쥐의 근위부 식도를 주입하는 방법을 개발하고있다.
비디오 recordinLabScope 기존 fluoroscopes g의 프레임 속도는 초 (FPS) 당 30 프레임으로 제한됩니다. 그러나, 우리의 예비 결과는 건강한 쥐에 대한 연하의 전체 인두 단계는 약 10 배 빠른 인간보다 미만 66 밀리 초 (즉, 2 프레임)에서 발생하는 것으로 나타났다. 따라서, 생쥐에서 연하의 인두 단계는 세부 사항은 30 프레임 카메라로 감지되지 않도록 신속하게 발생합니다. 더 높은 프레임 속도 (가능성> 100 FPS)은 충분히 시각화하고 마우스 및 기타 설치류에 연하의 인두 단계의 매우 신속하고 복잡한 움직임을 정량화 할 필요가있다. 높은 프레임 레이트와 관련하여, 3D 이미징 biplanar 투시 기술을 통합하는 것은 확실히 뮤린 VFSS 유틸리티를 확장한다. 따라서, 미래의 설계 고려 사항은 더 높은 프레임 속도 카메라와 biplanar 이미징 기능을 포함해야한다.
마지막으로, 저용량 방사선은 불임을 유발하는 것으로 밝혀졌다수명 연구 (46)를 혼동 할 수 있습니다 난소 자극 호르몬의 수준 변화의 결과로 여성 C57 마우스. VFSS 테스트와 관련된 반복 저용량 방사선 노출의 영향에 관한 구체적 결과는 아직 마우스, 다른 동물 또는 인간에서 조사되지 않음. 그러나, 인간의 암컷 (방사선 노출 관련이없는) 난소 기능 장애는 위장 운동 장애에 연결되어 있으며, 특히 여성 (동물과 인간을 포함하는 미래 VFSS 연구를 설계 할 때 고려해야 할 또 다른 경고를 제공하는 경우 47 연하 곤란,에 ). 제비 기능에 상당한 성별 차이가 사람들 48,49보고 된 탐지뿐만 아니라 동물 질병 모델에서의 특성을하는 것이 중요 할 것 같은 여성의 배제는 피해야한다. 따라서, 마우스 및 남녀 쥐 종 VFSS의 연구 결과는 D를 기준으로 인간을위한 엄청난 번역 잠재력을 가지고ysphagia뿐만 아니라 반복 VFSS 테스트와 연관된 저용량 방사선 노출의 위험.
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We graciously thank additional members of the Lever Lab who contributed to data collection (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce, and Matan Kadosh) and manuscript review (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, and Kate Robbins). We also acknowledge Roderic Schlotzhauer and Edwin Honse from the MU Physics Machine Shop for their design input and fabrication of the rodent observation tubes used in this study. We are especially appreciative of Malea Jan Kunkel (Radiology Supervisor in the Veterinary Medicine and Surgery Department at the University of Missouri – College of Veterinary Medicine) and Jan Ivey (Manager of the Research Animal Cath Lab at the University of Missouri – School of Medicine) for demonstrating constant patience and motivation while operating the high energy fluoroscopes as we developed the murine VFSS protocol. Funding sources for this study included NIH/NIDCD (TE Lever), NIH/NINDS (GK Pavlath), Otolaryngology – Head and Neck Surgery start-up funds (TE Lever), MU PRIME Fund (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever), and the MU Center on Aging (TE Lever).
Materials
| 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 |
参考文献
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