Vídeo Imagem e Mapas espaço-temporais para analisar Motilidade Gastrointestinal em Ratos

O sistema nervoso entérico (ENS) representa a rede neuronal intrínseca do tracto gastrointestinal e modula várias funções, tais como a digestão do conteúdo intestinal, absorção de nutrientes e a secreção e reabsorção de fluido. Neurônios do ENS estão localizados nas mioentéricos e submucoso plexos. O plexo mientérico desempenha um papel importante na regulação da motilidade gastrointestinal ¹ ao passo que o plexo submucosa é principalmente envolvida no controlo da secreção de ^2,3. O plexo mientérico está situado entre as camadas de músculo circular e longitudinal da parede gastrointestinal. A actividade contráctil das camadas de músculo liso da parede intestinal facilita as funções primárias do tracto gastrointestinal através da mistura e impulsionando conteúdo intestinal ao longo do comprimento do intestino ^3. Embora o fornecimento do nervo extrínseca ao tracto gastrointestinal do SNC contribui para a função gastrointestinal in vivo, O ENS é capaz de regular a função gastrointestinal de forma independente. Esta característica única permite a investigação funcional dos circuitos neuronais entéricas ea sua contribuição para a motilidade gastrointestinal ex vivo.

Colo complexos motor migrante (CMMCs) são espontâneos, eventos neurogénicos que são o padrão motor predominante observado no rato cólon isolado na ausência de partículas fecais ^4-9. CMMCs são definidos como contracções rítmicas que se propagam ao longo de uma distância horizontal que é pelo menos metade do comprimento total do cólon (ou seja, a partir do ceco até ao recto) ^10. A relação entre CMMCs e os padrões contráteis que impulsionam pelotas fecais está ainda a ser claramente estabelecida, no entanto, algumas diferenças farmacológicas foram relatados ^11. No entanto, a capacidade do ENS a funcionar independentemente do SNC e a existência de padrões motores mediada por neurais na IScólon olated proporciona um sistema de ensaio ideal para examinar distúrbios na motilidade resultantes da disfunção subjacente ENS. A espontaneidade dos padrões motores gastrointestinais permite alterações funcionais em resposta a estímulos farmacológicos a ser avaliada.

O uso de imagens de vídeo e mapeamento espaço-temporal foi desenvolvido pela primeira vez para analisar quantitativamente pequena peristaltismo intestinal em cobaias ^12. Aqui, uma técnica ex vivo é descrito que permite o estudo de rato padrões de motilidade do cólon usando imagens de vídeo e a análise destas gravações para a construção de alta resolução (~ 100 uM, 33 mseg) mapas de diâmetro do cólon em função da posição ao longo do cólon e de tempo (mapas espaço-temporais). Usando o software in-house detecção de flanco (Analyse2; disponível a pedido), os dados de todo o comprimento do cólon segmentos contratantes em tempo real são processados ​​para gerar mapas espaço-temporais para cada experimento. Nesta etapa, arquivos de vídeo (AVI) são summazado e convertido em mapas espaço-temporais usando Analyse2. Mapas espaço-temporais (Figura 2) retratam a contratilidade ao longo do tempo e permitir a medição de vários parâmetros, incluindo velocidade de propagação, magnitude, extensão e duração. Gut diâmetro é também registado em toda a duração da experiência como uma medida da contractilidade global do segmento de tecido. Este método pode ser aplicado para identificar diferenças no ponto de início de complexos contrácteis que poderia indicar a conectividade neural entérico alterada.

Um protocolo de imagens de vídeo semelhante concebido para avaliar sedimento de propulsão em cobaias foi avaliado ¹³ no entanto aqui descrevemos a aplicação da abordagem de imagens de vídeo para a quantificação da motilidade do cólon espontânea (isto é, na ausência de peletes). Nós também fornecemos informações detalhadas para ajudar na dissecção e preparação do tecido gastrointestinal para a abordagem de imagem de vídeo. esteprotocolo fornece aos pesquisadores uma ferramenta acessível e facilmente replicado para análise de controle neural entérica da função gastrointestinal em modelos animais da doença, incluindo modelos genéticos do rato.

A técnica de imagiologia de vídeo permite a análise da motilidade do cólon em resposta a vários agentes farmacológicos. Os fármacos podem ser administrados através do lúmen do intestino ou ao banho de órgãos externos para a preparação do cólon. Diferentes regiões do tracto gastrointestinal de rato exibem padrões de motilidade específicas tais como pequena segmentação CMMCs intestinal e no cólon.

Esta técnica tem sido utilizada para identificar diferenças de estirpes em pequena função intestinal; sensibilidade diferencial de _5-HT3 e _5-HT4 antagonistas foram observados no jejuno de ratinhos Balb / c e C57 / BL6, devido à natureza polimórfico do gene TPH2 expressa nas duas estirpes ^6. O efeito de inibição da 5-HT sobre a motilidade permanece concontroversa, como dados conflitantes tem sido relatado sobre a importância da endógena 5-HT sobre o peristaltismo do cólon e CMMCs ^14,15. As alterações na motilidade e pré-pós-natal durante o desenvolvimento e ^7, os efeitos de mutações genéticas na motilidade gastrointestinal em modelos animais de doenças ¹⁰ também pode ser examinado por utilização de imagem de vídeo. Aqui, ilustramos a utilização do método para um estudo da motilidade do cólon, no modelo de ratinho de NL3 ^R451C autismo, o qual expressa uma mutação sem sentido no gene que codifica a proteína NLGN3 adesão sináptica neuroligin-3 ^16. Esta mutação foi identificada pela primeira vez em pacientes diagnosticados com transtorno do espectro do autismo (ASD) ^{17, que} está fortemente associada com disfunção GI ^18-22. Nós investigamos se a mutação sináptica NL3 R451C afeta saídas neurais no ENS utilizando a técnica de imagem de vídeo. São apresentados dados que caracterizam CMMCs na linha de base e, em resposta ao 5H serotonérgicaT _3/4 receptor antagonista tropissetrom no modelo de ratinho de NL3 ^R451C de autismo.