DMK נתמכה על ידי מענק IRACDA מNIGMS (K12GM093857) לאוניברסיטת וירג&#39;יניה. עבודה זו נתמכה על ידי מענק DK34153 NIDDKD לג&#39;ון ר Grider.

Catamount Research and Development, Inc., creator of the GIMM system, covered publication fees for this manuscript.

תנועתיות מעיים נצפתה ותיארו ממספר נקודות המבט המבוססים על הטבע של הפרמטרים שרשמו. הקלטת וידאו ומיפוי spatiotemporal הוכיח כלי רב ערך המאפשר ניתוח של תנועה ו / או הנעה כוללת על מגזרים של מעיים ארוכים כמו גם ניתוח של פעילות בנקודות מסוימות לאורך הקטע. הגישה שננקטה להקלטת וידאו ומיפוי spatiotemporal יכול להיות כפול ומשקפת את האזור שנבדק ואת אופי תוכן luminal. במגזרים שבי מעיים תוכן luminal יותר נוזלים ובמעי גס הפרוקסימלי בי התוכן יותר חצי מוצק, פעילות הנגרמת על ידי הקדמת intraluminal של נוזל על ידי בולוס או עירוי. מפות Spatiotemporal עשויות מרשומות וידאו אלה נועדו לייצג את התנועה של כל הקטע, כמתואר לעיל. לעומת זאת, באמצע למעי גס דיסטלי בי התוכן הוא מוצקים יותר, פעילות היא ביוזמת החדרת Pelle צואהt (אפוקסי מצופה גלולה טבעית או מלאכותי גלולה) ומפות spatiotemporal נועדו לשקף את התנועה של גלולה דרך המעי הגס כפי שמודגמים במאמר יופיטר של et al הופמן. 13. כך ההגדרה של הניסוי והניתוח היא קריטיות ותלויה בסוג של גירוי והאזור נחקר. לכן, השלבים הקריטיים עבור דור וניתוח של מפות spatiotemporal של תנועתיות מעיים הנגרמים על-נוזל הם: 1) ההסרה נכונה של לפדר מהרקמה גזור; כיול תמונה נכון לפני ההקלטה 2); 3) ההסרה נכונה של חפצים בדור STmap וניתוח; התקנה נכונה של מערכת הניתוח 4); ו 5) צובר מיומנות הידנית לצנתר ותפר את המגזרים מבלי לפגוע בהם. בעוד שהשימוש בSTmaps של קוטר luminal שיפר את היכולת לחזות ולנתח דפוסי תנועתיות מלאים על אזור של מעי, הטכניקה המתאימה ביותר לשימוש כאשר בשילוב עםמדידות פונקציונליות של לחץ או שריר התכווצות 2,15,20. לדוגמא, בעוד כמה התכווצויות שרירים עשויות להשתנות קוטר luminal מעט ותהיה גלוי בכמה STmaps (כלומר, אדוות myogenic) הם לא יכולים באמת לגרום לכל הנע או ערבוב של תוכן מעי 25. זה לא יכול להיות ידוע ללא צימוד של טכניקה זו למדידות פונקציונליות אחרות. כמו כן, הטבע של הכנות רקמות רבות בסוג זה של מערכת (כלומר, מערכת luminal סגורה או זלוף luminal הקבוע על ידי מערכת משאבה) מוביל לחפצים בתוך STmaps. כך, המשתמש חייב להיות מודע לאופן ההכנה שלהם ספציפי האיבר והניסוי יכולים להוביל חפצים בנתונים ובדרכים להימנע או לא לכלול ממצאים אלה בניתוח נתונים (לדוגמא, קווים אנכיים מושרה לפדר או pixelation הכהה בשל חוסר יכולתה של הרקמה ל לגרש נוזל מהמערכת בהכנת luminal סגור). ישנן שיטות רבות לזלוף luminal של בטקט קטע מעי מלבד מערכת סגורה. שיטה אחת היא להשתמש במערכת פתוחה השומרת על לחץ קבוע intraluminal / גב באמצעות צינור שהועלה ו / או שסתום חד כיווני בסוף האנאלי של ההכנה 8-10,30 במקום. זה מאפשר לנוזל לצאת מההכנה במהלך צירים הנעה. כמערכת היא התקנה בעיקר כדי לזהות שינויים בקוטר luminal, אלה התכווצויות או דפוסי תנועתיות שאינו משפיעים על קוטר luminal מאוד לעתים קרובות קשות לדמיין על ידי פרוטוקול זה. מאז שינויים בהצללת פיקסל בתוך STmap מבוססים על שינויים בקוטר luminal, דפוסי תנועתיות שלא לגרום לשינויים גדולים בקוטר לא דמיינו גם בשיטה זו אם התכווצויות חזקות נמצאות גם בתוך אותה ההקלטה. כפי שתואר להדמיה והניתוח של התכווצות אדווה-סוג (איור 3), הגדרת קווי הניתוח בהקלטת הווידאו לא קרוביםo קיר הרקמה יכול לייתר את הבעיה. שיטה זו מקטינה את הקוטר המקסימאלי מוצג בתוך STmap, כך ניתן דמיינו התכווצויות שרק מינימאלי לשנות קוטר רקמה. אפשרות נוספת כדי לפתור את הבעיה היא לשנות את משך הזמן של קטע הווידאו ניתח, שלא לכלול התכווצויות אשר מאוד משפיעים על קוטר luminal, כך שהתכווצויות קטנות יותר הם דמיינו בקלות רבה יותר. זה מוביל לבעיה הפוטנציאלית של תנועתיות שמינימאלית משנה קוטר luminal מחפש דומה לSTmap הנפרד שבו צירים השתנו קוטר luminal מאוד. סיבה לכך הוא קביעת פיקסלים לבנים על המפה מבוססת על הקוטר הקטן ביותר בוידאו נתון. אם אין הרבה השתנות בקוטר בתוך הווידאו (מעט או ללא התכווצות של השריר המעגלי) התכווצויות קטנות מאוד שלא לשנות את הקוטר של ההכנה מאוד יכול להסתכל דומה להתכווצויות peristaltic מוידאו אחר. לכן, חשוב לשקול את הדמותאגדה בפינה הימנית העליונה של המפה. אם ההבדל בין הקטרים ​​המרביים והמינימאליים הוא קטן חשוב להשוות STmap לוידאו זה נוצר מלקבוע את תוקפו של שינוי גוון פיקסל כפי שהוא מיוצג בSTmap. לפיכך, בחינה של סרגל קנה המידה בשיתוף עם ההקלטה בפועל היא קריטית לתקן פרשנות של המפה. הקלטת וידאו ומיפוי spatiotemporal של מגזרי מעי הגס ויושמו במגוון רחב של מינים, כולל דג הזברה 26, עכבר 25,27 - 30, חולדה 7,9,30 - 33, שפן ניסיונות 5,6,8,13 - 19, 24,30,32,34,35, פוסום brushtail 12,36, ארנב 2,30,37,38, עוף 39, חזיר 40,41 ו -42 בני אדם. המינים הנחקרים ביותר הוא שפן הניסיונות. הדבר אינו מפתיע, משום שפן הניסיונות enteric h מערכת עצביםכהתאפיין ורוב לחלוטין מבחינה היסטורית זה כבר בעלי החיים הנחקרים ביותר במבחנה ביחס לתנועתיות הנעה של המעי 43. מיפוי Spatiotemporal כבר מיושם בעיקר למגזרים צינורי של מעי מבעלי חיים קטנים; עם זאת, מחקרים במערכות באמצעות הארנבת וחזיר שונה להדגים את היישום של מתודולוגיה זו לבעלי חיים גדולים יותר. במקרה של הארנב, הגישה זהה לזה של בעלי חיים קטנים יותר אלא שמגזרים ואמבטיות איבר גדולים שמשו 30. הגישה בשימוש בחזיר הייתה להשתמש לולאת exteriorized של מעי מחזיר בהרדמה ולא טבילה של קטע רקמה גזור לתוך אמבטיה איברים. כמו כן, STmaps נוצרו על ידי מתאם צולב ולא השיטה שקוף המשמשת ברוב המחקרים 40. ההכנה המבודדת, perfused vascularly הלולאה להקלטת וידאו ומיפוי spatiotemporal גם הוחל מינים קטנים יותר כגון חולדה <sup&gt; 33. מחקר שנערך לאחרונה על ידי אל Kuizenga et. הוא השימוש הראשון של STmaps של וידאו מוקלט דפוסי תנועתיות במגזרי vivo לשעבר של מעי אנושי 42; למרות, גישות STmapping יושמו לניתוח הקלטות מונו מטרי (לחץ) בבני האדם בvivo 3,44. דפוסי תנועתיות נרשמו ברקמה אנושית דומים לאלה שכבר נרשמו במודלים של בעלי חיים תוך שימוש בטכניקות דומות ולאמת את הסיומת של גישה זו לרקמות אנושיות. ראוי לציין כי STmaps שילוב מחקר זה נובע מקלטות וידאו עם מדידה של התכווצות שרירים נרשמה על ידי מתמרים כוח. מדידה של לחץ intraluminal על ידי קטטר מונו מטרי סיבים אופטיים המוכנס לתוך מגזר vivo לשעבר גם להמרה STmap, המציגה את הרבגוניות של STmap לדמיין יותר משינויים בקוטר luminal. מתח שרירים correlating זה בשילוב גישה, קיר תנועת לחץ וintraluminal מאפשרתלאנליזה פונקציונלית יותר מעמיקה של STmaps שנוצר משיא הווידאו. מחקרים של STmaps שנוצר מקיר תנועות ושינויים בקוטר luminal (המכונה גם Dmaps) אפשרו תיאורים מפורטים של תבניות תנועתיות כמו גלים הנעה בתנועה קרביות והתכווצויות מגזריות מקומיות. בעוד דפוסים אלה זוהו על ידי שיטות ניסיוניות קודם לכן, הגישה הנוכחית מאפשרת הגדרה מעודנת יותר של תנועות התכווצות מקומיות כגון אדוות והתכווצויות אנטי-peristaltic רומן 9,24,25,30,31,42. הבנייה של STmaps וניתוח של שינויים בדפוס תנועתיות יושמה לשאלות מפתח בתנועתיות מערכת העיכול של מעי ומעי גס. אלה כוללים: בידול של התכווצויות עצביות וmyogenic והגדרת התפקיד של תאי ביניים של קחאל 6,9,11,12,16,24,26,27,29 - 31,33,37 - 40,42, הבנה המורכבתיחסי גומלין בין שכבות שרירים מעגליות ואורך 2,7,8,11,12,32,39,40, בוחנים את ההשפעות של חומרים מזינים intraluminal 10,18,19, זני חיידקים 34, וצמיגויות 12,36 על דפוסי תנועתיות שונים, והבנת התפקיד של סוכנים שונים אנדוגני neurohormonal וסוכנים תרופתיים אקסוגניים 2,4 - 7,9,10,13 - 17,28,35,40 בדור והשינוי של תנועתיות. העתיד של טכניקה זו כרוך צימוד זה עם מדידות אחרות, כוללים לחץ, אלקטרופיזיולוגיה ומתח / התכווצות. מחקרים שנעשה לאחרונה לעתים קרובות שילבו אחד או יותר ממדידות אלה בשיתוף עם הקלטת וידאו ומיפוי spatiotemporal לספק פרטים נוספים גומלים 2,42. יתר על כן, המערכת יכולה לשמש למדידת תנועתיות באיברים צינוריים והלא-צינורי אחרים. לדוגמא, נעשו ניסיונות במדידת תנועתיות קיבה באמצעותמערכת כזו, אבל הטכניקה והתוכנה צריכה עידון לכמת תנועתיות טובה יותר באיבר הלא-צינורי כזה 45. אין ספק שהשימוש בטכניקות מיפוי spatiotemporal לבד ובשילוב עם שיטות מסורתיות יותר של ניתוח יביא ליותר מעמיקה ובהבנה מקיפה של תנועתיות מערכת העיכול בעתיד.

שיטות שונות של הקלטה וניתוח תנועתיות מעיים פותחו במשך 150 השנים האחרונות 1. אלה נע בין הראשוניים in vivo תצפיות ותיאורים של ויליאם בומונט ושל וולטר קנון ליותר השיטות האחרונות של מדידה ופרשנות של הקלטה מרובה אתרים של מתח שרירים, לחץ intraluminal, ו / או קרום פוטנציאלי (כלומר, פוטנציאל junctional) 2 - 6. גישות אלה האחרונים לספק תמונת מצב של דפוסי תנועתיות הכלליים, אך מוגבלות במספר האתרים של הקלטה ואת תוקפו של ביון של נתונים לאזורים שבבין אתרי ההקלטה. הפיתוח האחרון של הקלטת וידאו וטכניקות מיפוי spatiotemporal (STmap) הפך אותו ניתן להתבונן ולנתח דפוסי תנועתיות מורכבים במגזרים שלמים vivo לשעבר של מעי גס ובמעי. גישות ראשוניות, שתוארו לראשונה לintesמגזרי tinal בסוף 1990 7,8, היו תלויים בתוכנה שתוכנן חוקר לנתח הקלטת וידאו; כמה קבוצות יש כעת נוצרו או שונו תוכנה למטרה זו 2,8 - 12. בעוד קבוצות רבות שנוצרו חבילות שלהם תוכנה או תוספים, כולם לנתח קטרים ​​של קטע רקמה ולהמיר אותם בקטרים ​​שונים לייצוג בגווני אפור. מערכת הקלטה והניתוח זמינה מסחרי בשם מערכת עיכול תנועתיות ניטור (GIMM) מספק גישת סוהר המאפשרת ניתוח של שתי תנועתיות הנעה באמצעות קביעת מהירות גלולה צואה במעי גס שפן הניסיונות דיסטלי 13, כמו גם ניתוח של דפוסי תנועתיות הנעה וערבוב עם גירוי נוזל במגזרים שלמים במעי 4,5,14 - 19. גישה השנייה, זה תלויה בדור והניתוח של STmaps ומתואר במאמר זה. מטרתה של שיטה זו היא להגדיל tהוא היכולת איכותית וכמותית לנתח דפוסי תנועתיות שונים נוכחים במעי. בעוד קבוצות אחרות השתמשו STmap לניתוח תנועתיות דרך התוכנה שלהם, זה הוא התיאור הראשון של כיצד להשתמש GIMM לנתח דפוסי תנועתיות על ידי דור של STmaps. בעבודה הנוכחית, אנו מספקים הוראות מפורטות צעד-אחר-צעד ב: הכנת רקמות מעי להקלטת וידאו, הגדרה נכונה של פרמטרים הקלטת וידאו למקסם את היכולת לזהות שינויים בקוטר רקמה, יצירת STmaps, כמו גם פרשנות וניתוח של STmaps באמצעות מערכת GIMM ותוכנת ImageJ. השיטה המתוארת כאן היא ספציפית לניתוח של זלוף luminal של נוזלים או חצי מוצק המכילים תרכובות המשפיעות על דפוסי תנועתיות מעי. שיטה לניתוח של הנעת כדור צואה מתוארת בנייר על ידי Mawe ועמיתים 13. השיטה הכללית המתוארת כאן יכולה להיותיחול על איברי שריר אחרים צינור חלק כגון: מעי דק, כלי דם, שופכה, השופכנים, וכו &#39;בעוד ששיטה זו בכוחות עצמו אינו מספקת נתונים על שינויים בלחץ או מתח שרירים, זה יכול להיות בשילוב עם השימוש בלחץ מתמרים, מתמרים כוח או מדידות אלקטרו לספק תמונה של דפוסי תנועתיות כחלק מקבוצות אחרות מלאה יותר הראו 2,15,20,21.

<table><tbody><tr><td>Sodium Chloride (NaCl)</td><td>Fisher</td><td>BP358</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Potassium Chloride (KCl)</td><td>Fisher</td><td>BP366</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Potassium Phosphate (KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>Fisher</td><td>P285</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Magnesium Sulfate (MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma</td><td>M2643</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Calcium Chloride (CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma</td><td>C7902</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Sodium Bicarbonate (NaHCO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Fisher</td><td>BP328</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Sigma</td><td>G7021</td><td>For Krebs buffer.</td></tr><tr><td>Carboxygen (95% O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;/5% CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissecting pins</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissecting trays/dishes</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dunkin Hartley Guinea Pigs</td><td>Charles River</td><td>Strain 051</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ</td><td></td><td>http://imagej.nih.gov/ij/</td><td>Freely available online.</td></tr><tr><td>GastroIntestinal Motility Monitor (GIMM)</td><td>Catamount Inc., St. Albans, Vermont</td><td></td><td>Includes parts listed below.</td></tr><tr><td>Peristaltic Pumps</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Bath Cameras</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Bath TransIllumination Backlights</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Organ Baths</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Backlight Intensity Controls</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>GIMM Processor ImageJ Plugin</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Polyethylene Tubing</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Tubing Connectors</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Masterflex tubing for Peristaltic Pumps</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr><tr><td>Heating Bath/Water Circulator</td><td></td><td></td><td>Included with GIMM.</td></tr></tbody></table>

spatiotemporal mapping of motility in ex vivo preparations of the intestines

גישות מרובות שימשו להקליט ולהעריך תנועתיות מערכת העיכול כולל: רישום שינויים במתח שרירים, לחץ intraluminal, ופוטנציאל הממברנה. כל הגישות הללו תלויים במדידה של פעילות במיקום אחד או מרובה לאורך הבטן בו זמנית אשר לאחר מכן מתפרשים על מנת לספק תחושה של דפוסי תנועתיות הכלליים. לאחרונה, הפיתוח של הקלטת וידאו וטכניקות מיפוי spatiotemporal (STmap) הפך אותו ניתן להתבונן ולנתח דפוסים מורכבים במגזרים שלמים vivo לשעבר של מעי גס ובמעי. נרשמו ודיגיטלי ברגע, ניתן להמיר וידאו לתיעוד STmaps בי קוטר luminal מומר לגוונים אפורים או [מפות קוטר נקרא (Dmaps)] צבע. STmaps יכול לספק נתונים על כיוון תנועתיות (כלומר, נייחת, peristaltic, עווית), מהירות, משך, תדירות ועוצמה של דפוסי תנועתיות התכווצות. יתרונות של גישה זו כוללים: analysiים של אינטראקציה או פיתוח בו זמנית של תבניות תנועתיות שונות באזורים השונות של אותו הקטע, ויזואליזציה של דפוס תנועתיות משתנה על פני זמן, וניתוח של כמה פעילות בפעילות השפעות אזור אחד באזור אחר. ניתן שחזרו הקלטות וידאו עם לוחות זמנים שונים ופרמטרי ניתוח, כך שיכולים להיות מנותחים STmaps הנפרד ודפוסי תנועתיות בפירוט רב יותר. פרוטוקול זה במיוחד מפרט את ההשפעות של גירויי התנפחות וintraluminal נוזל intraluminal המשפיעים על דור תנועתיות. השימוש באגוניסטים קולט luminal ויריבים מספק מידע על איך מכניסטית ספציפי דפוסי יזם ואיך דפוס אחד יכול להיות מומר לתבנית אחרת. הטכניקה היא מוגבלת על ידי היכולת למדוד תנועתיות שגורמת לשינויים בקוטר luminal, מבלי לספק נתונים על שינויים בלחץ intraluminal או מתח שרירים, ועל ידי הדור של חפצים המבוססים על הגדרת ניסוי בלבד; למרות, analysiשיטות של יכולות להסביר לבעיות אלה. בהשוואה לטכניקות קודמות הקלטת וידאו וגישת STmap מספקת הבנה מקיפה יותר של תנועתיות מערכת העיכול.

Spatiotemporal מפות הבנה (STmaps) כקוטר מפות (Dmaps) בעוד המפות שנוצרו על ידי טכניקה זו הן spatiotemporal, שינוי בקוטר luminal של הרקמה הוא הפרמטר ספציפי דמיין בשני מרחק וזמן. STmap מתאר מרחק אופקי לאורך קטע הרקמה על ציר x (במ&quot;מ) וזמן על ציר y (בשניות) עם הזמן מתחיל בזמן העליון וכלה בתחתית. בפינה הימנית העליונה הוא אגדה, אשר מציגה בקטרים ​​luminal מינימום ומקסימום, כמו גם שינוי קנה המידה לשני x ו- y-צירים (איורים 1-4). לפיכך, גווני פיקסל שונים בתמונה בגווני אפור מתאים לקטרי luminal שונים. פיקסלים כהים מתאים לקטרים ​​רחבים יותר ופיקסלים בהירים מתאים לקטרים ​​קטנים יותר. לפיכך, גלי התכווצות של השריר המעגלי יופיעו כאזורים של pixelation הקל כתוצאה מהירידה בקוטר luminal ( <stronז&gt; איור 1 חיצים שחורים). לעומת זאת, התנפחות luminal בשל הרפיית שרירים עגולה או בולוס גדול של נוזל תגרום לעלייה בקוטר luminal ופיקסלים כהים ב( החיצים הלבנים תרשים 1C) STmap / Dmap. ניתן למצוא דיון נוסף של ההיווצרות והמשמעות של STmaps בנייר על ידי קבוצת לאמרס 11. התכווצויות הפצת מושרה התנפחות Luminal באיור 1, מעי גס הפרוקסימלי פן ניסיונות היה נפוח עם 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 ומ&quot;ל של חיץ קרבס במשך 5 דקות בכל כרך. התכווצויות הפצת היו שהושרו על ידי כל הכרכים ≥1.0 מ&quot;ל ויופיעו להקות הלבנות רזה כמו בSTmap (איור 1). התנפחות של חלל המעי גורמת לייזום התכווצויות הפצת. כפי שניתן לראות באיור 1, בקוטר של עליות לומן עם כמויות גדולות יותר וintraluminal פיקסלים בSTmapמתאים לקוטר שהפכו כהה יותר יצירת רקע כהה כולל. ברמה מסוימת של התנפחות רפלקס peristaltic מופעל (1.0 מיליליטר; איור 1), אשר יוזם גלים הנעה מהתכווצות בסוף האוראלי שלהקטין את הקוטר של לומן ולהעביר לקראת הסוף האנאלי של המגזר (מוצג כלהקות הלבנות באיורים 1 ו -4). התכווצות להקה מייצגת הלבנה קדמה לעתים קרובות על ידי להקה כהה, המייצגת את הרגיעה aboral לקראת גל peristaltic (חיצים לבנים תרשים 1C). פיקסלים לבנים וכהים אלה מתאימות להתכווצות עולה ויורדים רכיבי הרפיה של רפלקס peristaltic, בהתאמה 22,23. בSTmap בפנל איור 1, ישנם 0 גלים הנעה ב0.0 מיליליטר, 0 גלים הנעה ברמה של 0.5 מיליליטר התנפחות, 3 גלים הנעה ב1.0 מיליליטר התנפחות, 6 גלים הנעה ב1.5 מיליליטר התנפחות, וגלים הנעה 5לא 2.0 מיליליטר התנפחות. התכווצויות נייחות המושרה תזונתיים / ערבוב גלים של הפצת התכווצות אינם דפוס תנועתיות היחיד שניתן דמיין ידי STmaps. דפוסי ערבוב של תנועתיות כגון פילוח גם ניתן לראות בSTmaps והתמונה (איור 2 א) המתאים. דפוס זה הוא שונה מהפצת התכווצויות. במהלך ערבוב דפוסים רבים התכווצויות קטנות, נייחות להתרחש באזורים שונים באותו הזמן (דמיין כריבועים קטנים מרובים לבנים באותו הקו אופקי, אבל לא נוגע זה בזה). בעוד כל התכווצות מגזרית היא נייחת ולא זזה בפה לאופן אנאלי כפי שתואר להתכווצויות הפצת, היכולת של STmaps כדי להמחיש דפוסי התכווצות מורכבים על פני תקופות זמן ארוכות מאפשרת הדמיה של ההתקדמות האיטית של התכווצויות אנאליות לאורך זמן (איור 2 א חץ שחור). משךכל התכווצות בודדת יכולה להיות גם נקבעה על ידי ציור קו אנכי דרך כיכר ההתכווצות הלבנה באמצעות ImageJ והתוסף הקשורים (איור 2 א). בSTmap המסוים הזה שנוצר מזלוף תוך מעי הגס של חומצות שומן קצרות שרשרת, משך ההתכווצות הנייח הממוצע היא ~ 2 שניות (טווח: 1.9-2.1 שניות). בעוד לפדר שנותר בקטע רקמה יכולה לגרום לחפצים בניתוח, חפצי הקו האנכיים שנוצרו על ידי לפדר (1B דמויות, 2B) יכולים לשמש כדי לקבוע תנועות שרירים אורך. ב1B דמויות ו2B התנועה האופקי של הקו האנכי השחור בשל התכווצות והרפיה של שרירים אורך. תנועה לרוחב זה של שריר אורך ניתן דמיין על STmaps כתנועות אופקיים של הלהקות אנכיות שנוצרו על ידי חפצים לפדר (1B דמויות, 2B). ImageJ ותקע אחריn ניתוח של STmaps שתי המהירות של גל propagating (איור 3), כמו גם משך ההתכווצות (איור 2) ניתן לקבוע באמצעות ImageJ ותוסף GIMMProcessor. באיור 3, מהירות ההתפשטות של גלי שניהם orthograde והמדרדר הייתה ~ 0.25 מ&quot;מ / שנייה (טווח: 0.21-0.35 מ&quot;מ / sec). כפי שניתן לראות בסרטון התמונה למעלה מפת ST, קווי הניתוח (קווים אדומים ויוצרים תיבה בתמונת וידאו) נקבעו דווקא סביב קצה אחד של קטע הרקמה במקום מסביב לכל המגזר. זהו שימוש חשוב של ההנחיות בתוכנה. הגדרה מדויקת של הנחיות אלה היא חיונית לניתוח נכון של הווידאו ניתח כנוסף בסעיף הדיון. זה מאפשר את הדור של STmap מדמיין התכווצויות אדווה myogenic 24. התכווצויות אלה הן myogenic במקור ולא לשנות את קוטר luminal מאוד. כמו כן, דיר שונהections של התפשטות (orthograde או מדרדר), שהם משותפים לאדוות, ניתן לנתח באמצעות טכניקה זו (איור 3). כפי שניתן לראות באיור 2 משך ההתכווצות יכול להשתנות באזורים שונים של מגזר הרקמה. ניתוח נכון של STmaps בעיה פוטנציאלית אחת עם הקמתה של STmaps היא דור חפץ אפשרי בשל המתודולוגיה הניסויית. לדוגמא, לפדר השאיר בצד החיצוני של הרקמה יגדיל את קוטר קריאה לקטע זה של רקמת יצירת קו שחור אנכי על STmap (איורים 1, 2 ב). הנוכחות של לפדר גם באופן מלאכותי מרחיבה את המפה בגווני אפור על ידי הגדלת מדידת luminal הרחבה ביותר, שתוצאתה הקהיה של מדידות הניגוד של הסולם. מסיבה זו היא הטובה ביותר להסיר לפדר שלם ככל האפשר מהמגזר ללא ניקוב הרקמות.<html> חפץ STmap אפשרי אחר הוא קו אנכי לבן בשל בועות בתוך הנוזל luminal שלא ניתן בניגוד לשחור (איור 4). בועות אלה עשויות להפוך את קוטר luminal מופיע קטן יותר לתוכנת ניתוח או כיסוי לבנים אזורים / אור על דפוסי תנועתיות בSTmap. לכן, הגדרה של מגזר הרקמה ומנוגד תקינים של הקלטת וידאו לפני הניתוח היא קריטית לחלוטין להצלחה בבניית STmaps (איור 4). הגדרות מנוגדות ראויות ובלתי ראויות מוצגות באיור 4. חשוב לציין כי התאמת וידאו בשני כיול המצלמה מראש הניסוי וחלון ניתוח שלאחר הניסוי הם קריטיים לדור STmap הנכון וניתוח. כיול תמונה לא נכון יכול להוביל לSTmaps עם נתונים לא שמיש (איור 4 א). 700 &quot;/&gt; איור 1. גלים מתפשט במעי הגס הפרוקסימלי. עקומת התנפחות-תגובה (שבוצעה במעי גס הפרוקסימלי פן ניסיונות) (א) היה בשימוש כדי לקבוע את נפח נוזל intraluminal המתאים ליזום הפצת גלים במגזר זה (להקות אופקי הלבנות). חיצים שחורים להמחיש דוגמאות של גלי propagating באורך מלא. חצים לבנים להמחיש את החפץ שנגרם על ידי קו ההסרה לפדר שלמה. (ב) מבט קרוב יותר על הפצת התכווצויות מושגת על ידי דור STmap מניסוי דומה ללוח, אבל וידאו של משך קצר יותר. קל יותר לשים לב כי ההתכווצויות להתקדם בפה לכיוון אנאלי ולזהות ההרפיה aboral קדמה המיוצגת אזור חשוך לפני הלהקה הלבנה בהשוואה לא פנל מפה זה גם מספק מבט אחר של חפצים לפדר. התיבה האדומה מזהה את האזור של STmap זה הרחיב בלוח ג (ג) בלוח זה ממחיש o תצוגה עוד יותרו באותו וידאו ולמפות כמו בחצי B. הלבנים פנל שכותרתו נקודה &quot;התנפחות נוזלים&quot; לפיקסלים כהים המגיעים לי Luminal התנפחות ידי aboral נוזל לגל propagating. אלה הם אזורים שבם הרפיית שרירים מעגלית מתרחשת aboral להתכווצות שרירים מעגלי. שים לב שצירי הפצת נראים כמו קווים אופקיים לחלוטין בפנל בשל לוח הזמנים של המפה הארוכה. בלוחות B ו- C בפעם קשקשים הם בהדרגה קצרים יותר, כך שיש לו את גל התכווצות מדרון שניתן למדוד ודווח כמהירות של תנועת הגל. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53263/53263fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53263/53263fig2highres.jpg" width="700" /> איור 2. קביעת משך התכווצות בSTmap. () SH מעי גס גינאה החזיר הפרוקסימליOWS דפוס תנועתיות ערבוב / מגזרי בתגובה לזלוף intraluminal של חומצת שומן קצרה שרשרת (וטיראט). צוירו קווים אדומים אנכיים דרך תקופות של התכווצות לקבוע משך התכווצות באמצעות התמונה J ותוסף GIMMProcessor. החץ השחור מראה את כיוון aboral של התפשטות של ההתכווצויות נייחות. (ב) התכווצויות Propagating במעי עכבר לעתים קרובות להראות אזורים של התכווצות מתמשכת. חיצים אנכיים נמשכים בתכנית המפה זו שאזורים אוראליים יותר נשארו מכווצות למשך יותר זמן. בהכנה זו, הסוף האנאלי של ההכנה נסגר כדי למנוע נוזל לצאת מהמערכת הסגורה במהלך צירים רקמה. התמונה בחלק העליון של הלוח מציגה זמן שבו כל סוף הפה של הרקמה הוא נדבק (לבן על STmap), ואילו הקצה האנאלי כולו התנפח על ידי נוזל (שחור על STmap). התנועה אופקית / לרוחב של שחור האנכי באמצע הלוח ב &#39;STmap תערוכות תנועה שלשכבת שריר אורך. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53263/53263fig2highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53263/53263fig3highres.jpg" width="400" /> גלי איור 3. דפוסים דו כיוונית תנועתיות. Propagating יכולים לנוע בשני orthograde (האוראלי לאנאלי) והמדרדר (אנאלי לאוראליים) כיוונים. חיצים שחורים מוצקים להראות התפשטות orthograde נורמלית וחצים שחורים מקווקוים להראות התפשטות מדרדר. המהירות של התפשטות של שני orthograde והתכווצויות מדרדר בSTmap זה נקבעה על ידי ניתוח ImageJ והיו ~ 0.25 מ&quot;מ / sec. קווי ניתוח תמונה (קווים אדומים ויוצרים תיבה בוידאו התמונה למעלה STmap) נקבעו קרוב לקצה אחד של הרקמה לדמיין התכווצויות myogenic אדווה שמשרעת נמוכה, התכווצויות רדודות לעתים קרובות מכוונות בorthograde, retrograde, או שני הכיוונים. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53263/53263fig3highres.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53263/53263fig4highres.jpg" width="700" /> איור 4. חשיבותה של ניגודיות תמונה נכונה לSTmap דור. (א) מראה תמונה בניגוד כהלכה וSTmap, בעוד לוח ב &#39;מראה תמונה בניגוד כראוי וSTmap. ב (א) הלהקות הלבנות אופקיים נוצרו מהתמונה בניגוד כראוי (B) הם לא מובן מאליו וכיש חפצים רבים (הצללה לבנה) בשל התמונה הראשונית להיות בגוונים אפורים. בSTmap שנוצר מהתמונה (ב &#39;) בניגוד כראוי חפצי ההצללה הלבנים של גווני האפור נעלמים וגלי propagating יותר מודגשים. כמו כן, ההצללה השחורה מייצגת אה הרפיהEAD של גל התכווצות הפצת שניתן לראות בסוף האנאלי של STmap עם כל גל של התכווצות. בלוח ב &#39;החצים הלבנים להמחיש חפץ STmap שנוצר על ידי אזור של התמונה שלא ניתן היה בניגוד כראוי. סוג זה של חפץ הוא בעיקר בשל בועות intraluminal שלעתים מתרחשים בהכנה במהלך פרוטוקול הניסוי. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53263/53263fig4highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines at JoVE.com

Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines

Recently available video recording and spatiotemporal mapping (STmap) techniques make it possible to visualize and quantify both propagating and mixing patterns of intestinal motility. The goal of this protocol is to explain the generation and analysis of STmaps using the GastroIntestinal Motility Monitoring (GIMM) system.

מיפוי Spatiotemporal של תנועתיות ב<em&gt; Ex Vivo</em&gt; תכשירים מהמעיים

Multiple approaches have been used to record and evaluate gastrointestinal motility including: recording changes in muscle tension, intraluminal pressure, ...

spatiotemporal-mapping-motility-ex-vivo-preparations

Research

JoVE Journal

Biology

Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines

10.3K Views.  Virginia Commonwealth University. Recently available video recording and spatiotemporal mapping (STmap) techniques make it possible to visualize and quantify both propagating and mixing patterns of intestinal motility. The goal of this protocol is to explain the generation and analysis of STmaps using the GastroIntestinal Motility Monitoring (GIMM) system.

Video: Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines

Functional Assessment of Intestinal Motility and Gut Wall Inflammation in Rodents: Analyses in a Standardized Model of Intestinal Manipulation

Inflammation of the gastrointestinal tract is a common reason for a variety of human diseases. Animal research models are critical in investigating the complex cellular and molecular of intestinal pathology. Although the tunica mucosa is often the organ of interest in many inflammatory diseases, recent works demonstrated that the muscularis externa (ME) is also a highly immunocompetent organ that harbours a dense network of resident immunocytes.1,2 These works were performed within the standardized model of intestinal manipulation (IM) that leads to inflammation of the bowel wall, mainly limited to the ME. Clinically this inflammation leads to prolonged intestinal dysmotility, known as postoperative ileus (POI) which is a frequent and unavoidable complication after abdominal surgery.3 The inflammation is characterized by liberation of proinflammatory mediators such as IL-64 or IL-1&beta; or inhibitory neurotransmitters like nitric oxide (NO).5 Subsequently, tremendous numbers of immunocytes extravasate into the ME, dominated by polymorphonuclear neutrophils (PMN) and monocytes and finally maintain POI.2 Lasting for days, this intestinal paralysis leads to an increased risk of aspiration, bacterial translocation and infectious complications up to sepsis and multi organ failure and causes a high economic burden.6
In this manuscript we demonstrate the standardized model of IM and in vivo assessment of gastrointestinal transit (GIT) and colonic transit. Furthermore we demonstrate a method for separation of the ME from the tunica mucosa followed by immunological analysis, which is crucial to distinguish between the inflammatory responses in these both highly immunoactive bowel wall compartments. All analyses are easily transferable to any other research models, affecting gastrointestinal function.

Postoperative ileus (POI) is a complication of abdominal surgery leading to increased morbidity and a prolonged hospital stay. Because prophylactic or therapeutic strategies are lacking intensified research is necessary. Therefore we established a standardized and feasible mouse model to investigate the pathophysiology of POI and to study potential therapeutic options.

הערכה תפקודית של תנועתיות מעיים ודלקת דופן מעי במכרסמים: ניתוח בדגם סטנדרטי של מניפולצית מעיים

Inflammation of the gastrointestinal tract is a common reason for a variety of human diseases. Animal research models are critical in investigating the ...

Medicine

The C. elegans Intestine As a Model for Intercellular Lumen Morphogenesis and In Vivo Polarized Membrane Biogenesis at the Single-cell Level: Labeling by Antibody Staining, RNAi Loss-of-function Analysis and Imaging

Multicellular tubes, fundamental units of all internal organs, are composed of polarized epithelial or endothelial cells, with apical membranes lining the lumen and basolateral membranes contacting each other and/or the extracellular matrix. How this distinctive membrane asymmetry is established and maintained during organ morphogenesis is still an unresolved question of cell biology. This protocol describes the C. elegans intestine as a&#160;model for the analysis of polarized membrane biogenesis during tube morphogenesis, with emphasis on apical membrane and lumen biogenesis. The C. elegans twenty-cell single-layered intestinal epithelium is arranged into a simple bilaterally symmetrical tube, permitting analysis on a single-cell level. Membrane polarization occurs concomitantly with polarized cell division and migration during early embryogenesis, but de novo polarized membrane biogenesis continues throughout larval growth, when cells no longer proliferate and move. The latter setting allows one to separate subcellular changes that simultaneously mediate these different polarizing processes, difficult to distinguish in most polarity models. Apical-, basolateral membrane-, junctional-, cytoskeletal- and endomembrane components can be labeled and tracked throughout development by GFP fusion proteins, or assessed by in situ antibody staining. Together with the organism&#39;s genetic versatility, the C. elegans intestine thus provides a unique in vivo model for the visual, developmental, and molecular genetic analysis of polarized membrane and tube biogenesis. The specific methods (all standard) described here include how to: label intestinal subcellular components by antibody staining; analyze genes involved in polarized membrane biogenesis by loss-of-function studies adapted to the typically essential tubulogenesis genes; assess polarity defects during different developmental stages; interpret phenotypes by epifluorescence, differential interference contrast (DIC) and confocal microscopy; quantify visual defects. This protocol can be adapted to analyze any of the often highly conserved molecules involved in epithelial polarity, membrane biogenesis, tube and lumen morphogenesis.

The C. elegans Intestine As a Model for Intercellular Lumen Morphogenesis and In Vivo Polarized Membrane Biogenesis at the Single-cell Level: Labeling by Antibody Staining, RNAi Loss-of-function Analy

The transparent C. elegans intestine can serve as an "in vivo tissue chamber" for studying apicobasal membrane and lumen biogenesis at the single-cell and subcellular level during multicellular tubulogenesis. This protocol describes how to combine standard labeling, loss-of-function genetic/RNAi and microscopic approaches to dissect these processes on a molecular level.

C. elegans המעי כמו המודל עבור המערכת לומן מורפוגנזה ו Vivo ב מקוטב ממברנה להן ברמה תא בודד: תיוג על ידי נוגדנים מכתים, ניתוח אובדן RNAi-של-פונקציה והדמיה

Multicellular tubes, fundamental units of all internal organs, are composed of polarized epithelial or endothelial cells, with apical membranes lining the ...

Developmental Biology

Real-time Imaging of Myeloid Cells Dynamics in ApcMin/+ Intestinal Tumors by Spinning Disk Confocal Microscopy

Myeloid cells are the most abundant immune cells within tumors and have been shown to promote tumor progression. Modern intravital imaging techniques enable the observation of live cellular behavior inside the organ but can be challenging in some types of cancer due to organ and tumor accessibility such as intestine. Direct observation of intestinal tumors has not been previously reported. A surgical procedure described here allows direct observation of myeloid cell dynamics within the intestinal tumors in live mice by using transgenic fluorescent reporter mice and injectable tracers or antibodies. For this purpose, a four-color, multi-region, micro-lensed spinning disk confocal microscope that allows long-term continuous imaging with rapid image acquisition has been used. ApcMin/+ mice that develop multiple adenomas in the small intestine are crossed with c-fms-EGFP mice to visualize myeloid cells and with ACTB-ECFP mice to visualize intestinal epithelial cells of the crypts. Procedures for labeling different tumor components, such as blood vessels and neutrophils, and the procedure for positioning the tumor for imaging through the serosal surface are also described. Time-lapse movies compiled from several hours of imaging allow the analysis of myeloid cell behavior in situ in the intestinal microenvironment.

Real-time Imaging of Myeloid Cells Dynamics in ApcMin/+ Intestinal Tumors by Spinning Disk Confocal Microscopy

By using transgenic reporter mice and injectable fluorescent labels, long-term intravital spinning disk confocal microscopy enables direct visualization of myeloid cell behavior into intestinal adenoma in the ApcMin/+ colorectal cancer model.

הדמיה של Dynamics התאים מיאלואידית בזמן אמת<em&gt; Apc<sup&gt; מינימום / +</sup</em&gt; מעיים גידולים על ידי דיסק מסתובב Confocal מיקרוסקופית

Myeloid cells are the most abundant immune cells within tumors and have been shown to promote tumor progression. Modern intravital imaging techniques ...

Immunology and Infection

In Situ Ca2+ Imaging of the Enteric Nervous System

Reflex behaviors of the intestine are controlled by the enteric nervous system (ENS). The ENS is an integrative network of neurons and glia in two ganglionated plexuses housed in the gut wall. Enteric neurons and enteric glia are the only cell types within the enteric ganglia. The activity of enteric neurons and glia is responsible for coordinating intestinal functions. This protocol describes methods for observing the activity of neurons and glia within the intact ENS by imaging intracellular calcium (Ca2+) transients with fluorescent indicator dyes. Our technical discussion focuses on methods for Ca2+ imaging in whole-mount preparations of the myenteric plexus from the rodent bowel. Bulk loading of ENS whole-mounts with a high-affinity Ca2+ indicator such as Fluo-4 permits measurements of Ca2+ responses in individual neurons or glial cells. These responses can be evoked repeatedly and reliably, which permits quantitative studies using pharmacological tools. Ca2+ responses in cells of the ENS are recorded using a fluorescence microscope equipped with a cooled charge-coupled device (CCD) camera. Fluorescence measurements obtained using Ca2+ imaging in whole-mount preparations offer a straightforward means of characterizing the mechanisms and potential functional consequences of Ca2+ responses in enteric neurons and glial cells.

In Situ Ca2+ Imaging of the Enteric Nervous System

The enteric nervous system (ENS) is a network of neurons and glia located in the gut wall that controls intestinal reflexes. This protocol describes methods for recording the activity of enteric neurons and glia in live preparations of ENS using Ca2+ imaging.

בהדמיה 2 + Ca Situ של מערכת העצבים המעיים

Reflex behaviors of the intestine are controlled by the enteric nervous system (ENS). The ENS is an integrative network of neurons and glia in two ...

Neuroscience

Gastrointestinal Motility Monitor (GIMM)

The Gastrointestinal Motility Monitor (GIMM; Catamount Research and Development; St. Albans, VT) is an in vitro system that monitors propulsive motility in isolated segments of guinea pig distal colon. The complete system consists of a computer, video camera, illuminated organ bath, peristaltic and heated water bath circulating pumps, and custom GIMM software to record and analyze data. Compared with traditional methods of monitoring colonic peristalsis, the GIMM system allows for continuous, quantitative evaluation of motility. The guinea pig distal colon is bathed in warmed, oxygenated Krebs solution, and fecal pellets inserted in the oral end are propelled along the segment of colon at a rate of about 2 mm/sec. Movies of the fecal pellet proceeding along the segment are captured, and the GIMM software can be used track the progress of the fecal pellet. Rates of propulsive motility can be obtained for the entire segment or for any particular region of interest. In addition to analysis of bolus-induced motility patterns, spatiotemporal maps can be constructed from captured video segments to assess spontaneous motor activity patterns. Applications of this system include pharmacological evaluation of the effects of receptor agonists and antagonists on propulsive motility, as well as assessment of changes that result from pathophysiological conditions, such as inflammation or stress. The guinea pig distal colon propulsive motility assay, using the GIMM system, is straightforward and simple to learn, and it provides a reliable and reproducible method of assessing propulsive motility.

Gastrointestinal Motility Monitor GIMM

Evaluation of colonic motility in the guinea pig distal colon with the Gastrointestinal Motility Monitor (GIMM) is a straightforward and simple to learn approach to quantitatively evaluate propulsive motility in the gastrointestinal tract.

צג תנועתיות מערכת העיכול (GIMM)

The Gastrointestinal Motility Monitor (GIMM; Catamount Research and Development; St. Albans, VT) is an in vitro system that monitors propulsive motility ...

Video Imaging and Spatiotemporal Maps to Analyze Gastrointestinal Motility in Mice

The enteric nervous system (ENS) plays an important role in regulating gastrointestinal (GI) motility and can function independently of the central nervous system. Changes in ENS function are a major cause of GI symptoms and disease and may contribute to GI symptoms reported in neuropsychiatric disorders including autism. It is well established that isolated colon segments generate spontaneous, rhythmic contractions known as Colonic Migrating Motor Complexes (CMMCs). A procedure to analyze the enteric neural regulation of CMMCs in ex vivo preparations of mouse colon is described. The colon is dissected from the animal and flushed to remove fecal content prior to being cannulated in an organ bath. Data is acquired via a video camera positioned above the organ bath and converted to high-resolution spatiotemporal maps via an in-house software package. Using this technique, baseline contractile patterns and pharmacological effects on ENS function in colon segments can be compared over 3-4 hr. In addition, propagation length and speed of CMMCs can be recorded as well as changes in gut diameter and contraction frequency. This technique is useful for characterizing gastrointestinal motility patterns in transgenic mouse models (and in other species including rat and guinea pig). In this way, pharmacologically induced changes in CMMCs are recorded in wild type mice and in the Neuroligin-3R451C mouse model of autism. Furthermore, this technique can be applied to other regions of the GI tract including the duodenum, jejunum and ileum and at different developmental ages in mice.

This article describes a video imaging technique and high-resolution spatiotemporal mapping to identify changes in the neural regulation of colonic motility in adult mice. Subtle effects on gastrointestinal (GI) function can be detected using this approach in isolated tissue preparations to advance our understanding of GI disease.

הדמיה וידאו ומפות Spatiotemporal לנתח תנועתיות מערכת העיכול של עכברים

The enteric nervous system (ENS) plays an important role in regulating gastrointestinal (GI) motility and can function independently of the central ...

Intravital Imaging of Intraepithelial Lymphocytes in Murine Small Intestine

Intraepithelial lymphocytes expressing &#947;&#948; T cell receptor (&#947;&#948; IEL) play a key role in immune surveillance of the intestinal epithelium. Due in part to the lack of a definitive ligand for the &#947;&#948; T cell receptor, our understanding of the regulation of &#947;&#948; IEL activation and their function in vivo remains limited. This necessitates the development of alternative strategies to interrogate signaling pathways involved in regulating &#947;&#948; IEL function and the responsiveness of these cells to the local microenvironment. Although &#947;&#948; IELs are widely understood to limit pathogen translocation, the use of intravital imaging has been critical to understanding the spatiotemporal dynamics of IEL/epithelial interactions at steady-state and in response to invasive pathogens. Herein, we present a protocol for visualizing IEL migratory behavior in the small intestinal mucosa of a GFP &#947;&#948; T cell reporter mouse using inverted spinning disk confocal laser microscopy. Although the maximum imaging depth of this approach is limited relative to the use of two-photon laser-scanning microscopy, spinning disk confocal laser microscopy provides the advantage of high speed image acquisition with reduced photobleaching and photodamage. Using 4D image analysis software, T cell surveillance behavior and their interactions with neighboring cells can be analyzed following experimental manipulation to provide additional insight into IEL activation and function within the intestinal mucosa.

We describe a method to visualize GFP-labeled &#947;&#948; IELs using intravital imaging of murine small intestine by inverted spinning disk confocal microscopy. This technique enables the tracking of live cells within the mucosa for up to 4 h and can be used to investigate a variety of intestinal immune-epithelial interactions. &#160;

אינטרטל הדמיה של לימפוציטים תוך-אפיתל במעי קטן מוריין

Intraepithelial lymphocytes expressing &#947;&#948; T cell receptor (&#947;&#948; IEL) play a key role in immune surveillance of the intestinal ...

Studying Murine Small Bowel Mechanosensing of Luminal Particulates

Gastrointestinal (GI) motility is critical for normal digestion and absorption. In the small bowel, which absorbs nutrients, motility optimizes digestion and absorption. For this reason, some of the motility patterns in the small bowel include segmentation for mixing of luminal contents and peristalsis for their propulsion. Physical properties of luminal contents modulate the patterns of small bowel motility. The mechanical stimulation of GI mechanosensory circuits by transiting luminal contents and underlying gut motility initiate and modulate complex GI motor patterns. Yet, the mechanosensory mechanisms that drive this process remain poorly understood. This is primarily due to a lack of tools to dissect how the small bowel handles materials of different physical properties. To study how the small bowel handles particulates of varying sizes, we have modified an established in vivo method to determine small bowel transit. We gavage live mice with fluorescent liquid or tiny fluorescent beads. After 30 minutes, we dissect out the bowels to image the distribution of fluorescent contents across the entirety of the GI tract. In addition to high-resolution measurements of the geometric center, we use variable size binning and spectral analysis to determine how different materials affect small bowel transit. We have explored how a recently discovered "gut touch" mechanism affects small bowel motility using this approach.

To study how the small bowel handles particulates of varying sizes, we have modified an established in vivo method to determine small bowel transit.

חקר מורין מעיים קטנים מכנוסנס של חלקיקים לומינליים

Gastrointestinal (GI) motility is critical for normal digestion and absorption. In the small bowel, which absorbs nutrients, motility optimizes digestion ...

Applications of Spatio-temporal Mapping and Particle Analysis Techniques to Quantify Intracellular Ca2+ Signaling In Situ

Ca2+ imaging of isolated cells or specific types of cells within intact tissues often reveals complex patterns of Ca2+ signaling. This activity requires careful and in-depth analyses and quantification to capture as much information about the underlying events as possible. Spatial, temporal and intensity parameters intrinsic to Ca2+ signals such as frequency, duration, propagation, velocity and amplitude may provide some biological information required for intracellular signalling. High-resolution Ca2+ imaging typically results in the acquisition of large data files that are time consuming to process in terms of translating the imaging information into quantifiable data, and this process can be susceptible to human error and bias. Analysis of Ca2+ signals from cells in situ typically relies on simple intensity measurements from arbitrarily selected regions of interest (ROI) within a field of view (FOV). This approach ignores much of the important signaling information contained in the FOV. Thus, in order to maximize recovery of information from such high-resolution recordings obtained with Ca2+dyes or optogenetic Ca2+ imaging, appropriate spatial and temporal analysis of the Ca2+ signals is required. The protocols outlined in this paper will describe how a high volume of data can be obtained from Ca2+ imaging recordings to facilitate more complete analysis and quantification of Ca2+ signals recorded from cells using a combination of spatiotemporal map (STM)-based analysis and particle-based analysis. The protocols also describe how different patterns of Ca2+ signaling observed in different cell populations in situ can be analyzed appropriately. For illustration, the method will examine Ca2+ signaling in a specialized population of cells in the small intestine, interstitial cells of Cajal (ICC), using GECIs.

Applications of Spatio-temporal Mapping and Particle Analysis Techniques to Quantify Intracellular Ca2+ Signaling In Situ

Genetically encoded Ca2+ indicators (GECIs) have radically changed how in situ Ca2+ imaging is performed. To maximize data recovery from such recordings, appropriate analysis of Ca2+ signals is required. The protocols in this paper facilitate the quantification of Ca2+ signals recorded in situ using spatiotemporal mapping and particle-based analysis.

יישומים של מיפוי-עתיים, טכניקות ניתוח חלקיקים לכמת Ca תאיים2 + איתות בחיי עיר

Ca2+ imaging of isolated cells or specific types of cells within intact tissues often reveals complex patterns of Ca2+ signaling. This activity requires ...

<meta charset="utf8"></head><body>פרוטוקול לחקר דינמיקה של מערכת העיכול והשפעות תרופתיות על תנועתיות

Using An In Vitro Tissue Perfusion System to Detect the Functional Activities of Isolated Intestinal Tubes in Real Time

Gastrointestinal diseases, which have a high incidence, pose considerable challenges for humans. The small intestine is integral to food and drug digestion and absorption and plays a crucial role in treating these diseases. The intestinal tube movement experiment, a common and essential in vitro method, is utilized to study gastrointestinal dynamics. This includes the preparation of the isolated intestinal tube, as well as the suspension of the prepared intestinal tube in the bath and its connection to a signal detector. This is followed by the recording and analysis of a series of parameters, such as tension, which can be used to assess intestinal motor function, as well as considerations for keeping the intestinal tube active in vitro. The standardized program from sampling to data collection greatly improves the repeatability of the experimental data and ensures the authenticity of the recording of intestinal tension after physiological, pathological, and drug intervention. Here we present the key problems in experimental operation and a valuable reference experimental protocol for studying drugs that regulate gastrointestinal motility.

<meta charset="utf8"></head><body>מחבר זרקור: אמין וניתן לשחזור הערכה חוץ גופית של השפעת התרופה על צינורות מעיים של חולדות

We present a method for isolating rat intestinal tubes and assessing the impact of drugs on their tension, frequency, and amplitude in vitro. This method offers a valuable approach for researchers investigating intestinal tubes.

מיפוי Spatiotemporal של תנועתיות ב

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

הערכה תפקודית של תנועתיות מעיים ודלקת דופן מעי במכרסמים: ניתוח בדגם סטנדרטי של מניפולצית מעיים

C. elegans המעי כמו המודל עבור המערכת לומן מורפוגנזה ו Vivo ב מקוטב ממברנה להן ברמה תא בודד: תיוג על ידי נוגדנים מכתים, ניתוח אובדן RNAi-של-פונקציה והדמיה

הדמיה של Dynamics התאים מיאלואידית בזמן אמת

בהדמיה ^{2 +} Ca Situ של מערכת העצבים המעיים

צג תנועתיות מערכת העיכול (GIMM)

הדמיה וידאו ומפות Spatiotemporal לנתח תנועתיות מערכת העיכול של עכברים

אינטרטל הדמיה של לימפוציטים תוך-אפיתל במעי קטן מוריין

חקר מורין מעיים קטנים מכנוסנס של חלקיקים לומינליים

יישומים של מיפוי-עתיים, טכניקות ניתוח חלקיקים לכמת Ca תאיים^{2 +} איתות בחיי עיר

שימוש במערכת זילוח רקמות חוץ גופית כדי לזהות את הפעילות התפקודית של צינורות מעי מבודדים בזמן אמת