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Erschienen in: International Journal of Colorectal Disease 2/2016

01.02.2016 | Original Article

Effects of colonic electrical stimulation using different individual parameter patterns and stimulation sites on gastrointestinal transit time, defecation, and food intake

verfasst von: Shuo Chen, Liang Liu, Xiaojuan Guo, Shukun Yao, Yanmei Li, Shaoxuan Chen, Yanli Zhang, Wang Chen, Yuhui Du

Erschienen in: International Journal of Colorectal Disease | Ausgabe 2/2016

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Abstract

Purpose

This study aimed to compare the effects of colonic electrical stimulation (CES) on gastrointestinal transit time (GITT), energy consumption, stool frequency, stool consistency, and food intake using different individual parameter patterns and stimulation sites.

Methods

Eight beagle dogs underwent surgery and CES. First, CES was conducted to determine the individual parameters with different pulse configurations, based on symptoms. Second, influences on energy consumption and GITT were compared between CES sessions with different pulse configurations. Third, GITT, stool frequency, stool consistency, and food intake were compared to assess the effects of CES at different stimulation sites.

Results

The individual parameters varied greatly among the dogs. In proximal colon electrical stimulation (PCES) and rectosigmoid colon electrical stimulation (RCES), energy consumption was lower with the constant pulse width mode than with the constant pulse amplitude mode (p = 0.012 and p = 0.018, respectively). There was no statistical difference between the two pulse configurations in GITT assessment. The PCES, RCES, and sequential CES sessions significantly accelerated GITT compared to sham stimulation. There was no statistical difference in GITT between PCES, RCES, and sequential CES sessions. Compared to sham CES session, RCES and sequential CES sessions exhibited significant higher stool frequency (p < 0.001 and p = 0.001, respectively), and PCES and RCES sessions inhibited food intake (p = 0.003 and p = 0.002, respectively).

Conclusions

Constant pulse width mode is an appropriate pulse configuration for individual CES. At different stimulation sites, CES may exert different effects on stool frequency and food intake. This study provides an experimental basis for the clinical application of CES.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Lin Z, Sarosiek I, McCallum RW (2007) Gastrointestinal electrical stimulation for treatment of gastrointestinal disorders: gastroparesis, obesity, fecal incontinence, and constipation. Gastroenterol Clin N Am 36(3):713–734, x-xi CrossRef Lin Z, Sarosiek I, McCallum RW (2007) Gastrointestinal electrical stimulation for treatment of gastrointestinal disorders: gastroparesis, obesity, fecal incontinence, and constipation. Gastroenterol Clin N Am 36(3):713–734, x-xi CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Hasler WL (2009) Methods of gastric electrical stimulation and pacing: a review of their benefits and mechanisms of action in gastroparesis and obesity. Neurogastroenterol Motil 21(3):229–243CrossRefPubMed Hasler WL (2009) Methods of gastric electrical stimulation and pacing: a review of their benefits and mechanisms of action in gastroparesis and obesity. Neurogastroenterol Motil 21(3):229–243CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Sevcencu C (2006) Electrical stimulation— an evolving concept in the treatment of colonic motor dysfunctions. Neurogastroenterol Motil 18(11):960–970CrossRefPubMed Sevcencu C (2006) Electrical stimulation— an evolving concept in the treatment of colonic motor dysfunctions. Neurogastroenterol Motil 18(11):960–970CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA, Ahmed I (2003) Colonic pacing in the treatment of patients with irritable bowel syndrome: technique and results. Front Biosci 8:b1–b5CrossRefPubMed Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA, Ahmed I (2003) Colonic pacing in the treatment of patients with irritable bowel syndrome: technique and results. Front Biosci 8:b1–b5CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA, Ahmed I (2004) Electric activity of the colon in irritable bowel syndrome: the ‘tachyarrhythmic’ electric pattern. J Gastroenterol Hepatol 19(2):205–210CrossRefPubMed Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA, Ahmed I (2004) Electric activity of the colon in irritable bowel syndrome: the ‘tachyarrhythmic’ electric pattern. J Gastroenterol Hepatol 19(2):205–210CrossRefPubMed
6.
Zurück zum Zitat Liu S, Lei Y, Chen JD (2006) Inhibitory effects and mechanisms of colonic electric stimulation on gastric and rectal tone in conscious dogs. Dis Colon Rectum 49(11):1749–1754CrossRefPubMed Liu S, Lei Y, Chen JD (2006) Inhibitory effects and mechanisms of colonic electric stimulation on gastric and rectal tone in conscious dogs. Dis Colon Rectum 49(11):1749–1754CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Sun Y, Chen J (2004) Intestinal electric stimulation decreases fat absorption in rats: therapeutic potential for obesity. Obes Res 12(8):1235–1242PubMedCentralCrossRefPubMed Sun Y, Chen J (2004) Intestinal electric stimulation decreases fat absorption in rats: therapeutic potential for obesity. Obes Res 12(8):1235–1242PubMedCentralCrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Sallam HS, Chen JD (2013) Colonic electrical stimulation: potential use for treatment of delayed colonic transit. Color Dis 15(5):e244–e249CrossRef Sallam HS, Chen JD (2013) Colonic electrical stimulation: potential use for treatment of delayed colonic transit. Color Dis 15(5):e244–e249CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Liu S, Chen JD (2006) Colonic electrical stimulation regulates colonic transit via the nitrergic pathway in rats. Dig Dis Sci 51(3):502–505CrossRefPubMed Liu S, Chen JD (2006) Colonic electrical stimulation regulates colonic transit via the nitrergic pathway in rats. Dig Dis Sci 51(3):502–505CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Aellen S, Wiesel PH, Gardaz JP, Schlageter V, Bertschi M, Virag N et al (2009) Electrical stimulation induces propagated colonic contractions in an experimental model. Br J Surg 96(2):214–220CrossRefPubMed Aellen S, Wiesel PH, Gardaz JP, Schlageter V, Bertschi M, Virag N et al (2009) Electrical stimulation induces propagated colonic contractions in an experimental model. Br J Surg 96(2):214–220CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Vaucher J, Cerantola Y, Gie O, Letovanec I, Virag N, Demartines N et al (2010) Electrical colonic stimulation reduces mean transit time in a porcine model. Neurogastroenterol Motil 22(1):88–92, e31 PubMed Vaucher J, Cerantola Y, Gie O, Letovanec I, Virag N, Demartines N et al (2010) Electrical colonic stimulation reduces mean transit time in a porcine model. Neurogastroenterol Motil 22(1):88–92, e31 PubMed
12.
Zurück zum Zitat Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA (2000) Rectal pacing in patients with constipation due to rectal inertia: technique and results. Int J Color Dis 15(2):100–104CrossRef Shafik A, El-Sibai O, Shafik AA (2000) Rectal pacing in patients with constipation due to rectal inertia: technique and results. Int J Color Dis 15(2):100–104CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Amaris MA, Rashev PZ, Mintchev MP, Bowes KL (2002) Microprocessor controlled movement of solid colonic content using sequential neural electrical stimulation. Gut 50(4):475–479PubMedCentralCrossRefPubMed Amaris MA, Rashev PZ, Mintchev MP, Bowes KL (2002) Microprocessor controlled movement of solid colonic content using sequential neural electrical stimulation. Gut 50(4):475–479PubMedCentralCrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Sanmiguel CP, Casillas S, Senagore A, Mintchev MP, Soffer EE (2006) Neural gastrointestinal electrical stimulation enhances colonic motility in a chronic canine model of delayed colonic transit. Neurogastroenterol Motil 18(8):647–653CrossRefPubMed Sanmiguel CP, Casillas S, Senagore A, Mintchev MP, Soffer EE (2006) Neural gastrointestinal electrical stimulation enhances colonic motility in a chronic canine model of delayed colonic transit. Neurogastroenterol Motil 18(8):647–653CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Martellucci J, Valeri A (2014) Colonic electrical stimulation for the treatment of slow-transit constipation: a preliminary pilot study. Surg Endosc 28(2):691–697CrossRefPubMed Martellucci J, Valeri A (2014) Colonic electrical stimulation for the treatment of slow-transit constipation: a preliminary pilot study. Surg Endosc 28(2):691–697CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Zhang Y, Du S, Fang L, Yao S, Chen JD (2014) Retrograde gastric electrical stimulation suppresses calorie intake in obese subjects. Obesity (Silver Spring) 22(6):1447–1451CrossRef Zhang Y, Du S, Fang L, Yao S, Chen JD (2014) Retrograde gastric electrical stimulation suppresses calorie intake in obese subjects. Obesity (Silver Spring) 22(6):1447–1451CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Li Y, Yao S, Chen S, Zhang Y, Guo X, Zhang W et al (2014) The acute effects of a new type of implantable gastric electrical stimulators featuring varied pulse widths on beagle dogs’ food intake and gastric accommodation. Obes Surg 24(5):783–790CrossRefPubMed Li Y, Yao S, Chen S, Zhang Y, Guo X, Zhang W et al (2014) The acute effects of a new type of implantable gastric electrical stimulators featuring varied pulse widths on beagle dogs’ food intake and gastric accommodation. Obes Surg 24(5):783–790CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat O’Donnell LJ, Virjee J, Heaton KW (1990) Detection of pseudodiarrhoea by simple clinical assessment of intestinal transit rate. BMJ 300(6722):439–440PubMedCentralCrossRefPubMed O’Donnell LJ, Virjee J, Heaton KW (1990) Detection of pseudodiarrhoea by simple clinical assessment of intestinal transit rate. BMJ 300(6722):439–440PubMedCentralCrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat Hughes SF, Scott SM, Pilot MA, Williams NS (1995) Electrically stimulated colonic reservoir for total anorectal reconstruction. Br J Surg 82(10):1321–1326CrossRefPubMed Hughes SF, Scott SM, Pilot MA, Williams NS (1995) Electrically stimulated colonic reservoir for total anorectal reconstruction. Br J Surg 82(10):1321–1326CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Zhu B, Wang Y, Yan G, Jiang P, Liu Z (2014) A gastrointestinal electrical stimulation system based on transcutaneous power transmission technology. Gastroenterol Res Pract 2014:728572PubMedCentralPubMed Zhu B, Wang Y, Yan G, Jiang P, Liu Z (2014) A gastrointestinal electrical stimulation system based on transcutaneous power transmission technology. Gastroenterol Res Pract 2014:728572PubMedCentralPubMed
21.
Zurück zum Zitat Shafik A, Shafik AA, El-Sibai O, Ahmed I (2004) Colonic pacing: a therapeutic option for the treatment of constipation due to total colonic inertia. Arch Surg 139(7):775–779CrossRefPubMed Shafik A, Shafik AA, El-Sibai O, Ahmed I (2004) Colonic pacing: a therapeutic option for the treatment of constipation due to total colonic inertia. Arch Surg 139(7):775–779CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Shafik A (1994) Study of the electrical and mechanical activity of the rectum: an experimental study. Eur Surg Res 26(2):87–93CrossRefPubMed Shafik A (1994) Study of the electrical and mechanical activity of the rectum: an experimental study. Eur Surg Res 26(2):87–93CrossRefPubMed
23.
Zurück zum Zitat Shafik A (1996) Sigmoido-rectal junction reflex: role in the defecation mechanism. Clin Anat 9(6):391–394CrossRefPubMed Shafik A (1996) Sigmoido-rectal junction reflex: role in the defecation mechanism. Clin Anat 9(6):391–394CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Shafik A (1998) Rectosigmoid junction: anatomical and physiological considerations with identification of rectosigmoid pacemaker and sigmoidorectal junction reflex and the role in constipation and incontinence. Coloproctology 20(2):45–57CrossRef Shafik A (1998) Rectosigmoid junction: anatomical and physiological considerations with identification of rectosigmoid pacemaker and sigmoidorectal junction reflex and the role in constipation and incontinence. Coloproctology 20(2):45–57CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Xu X, Lei Y, Chen JD (2010) Effects and mechanisms of electrical stimulation of the stomach, duodenum, ileum, and colon on gastric tone in dogs. Dig Dis Sci 55(4):895–901CrossRefPubMed Xu X, Lei Y, Chen JD (2010) Effects and mechanisms of electrical stimulation of the stomach, duodenum, ileum, and colon on gastric tone in dogs. Dig Dis Sci 55(4):895–901CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Sallam HS, Chen JD (2011) Colon electrical stimulation: potential use for treatment of obesity. Obesity (Silver Spring) 19(9):1761–1767CrossRef Sallam HS, Chen JD (2011) Colon electrical stimulation: potential use for treatment of obesity. Obesity (Silver Spring) 19(9):1761–1767CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Sevcencu C, Rijkhoff NJ, Sinkjaer T (2005) Colon emptying induced by sequential electrical stimulation in rats. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 13(4):516–523CrossRefPubMed Sevcencu C, Rijkhoff NJ, Sinkjaer T (2005) Colon emptying induced by sequential electrical stimulation in rats. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 13(4):516–523CrossRefPubMed
28.
Zurück zum Zitat Sevcencu C, Rijkhoff NJ, Gregersen H, Sinkjaer T (2005) Propulsive activity induced by sequential electrical stimulation in the descending colon of the pig. Neurogastroenterol Motil 17(3):376–387CrossRefPubMed Sevcencu C, Rijkhoff NJ, Gregersen H, Sinkjaer T (2005) Propulsive activity induced by sequential electrical stimulation in the descending colon of the pig. Neurogastroenterol Motil 17(3):376–387CrossRefPubMed
29.
Zurück zum Zitat De Luca M, Segato G, Busetto L, Favretti F, Aigner F, Weiss H et al (2004) Progress in implantable gastric stimulation: summary of results of the European multi-center study. Obes Res 14(Suppl 1):S33–S39 De Luca M, Segato G, Busetto L, Favretti F, Aigner F, Weiss H et al (2004) Progress in implantable gastric stimulation: summary of results of the European multi-center study. Obes Res 14(Suppl 1):S33–S39
30.
Zurück zum Zitat Guo X, Li Y, Yao S, Chen S, Du Y, Wang Z (2014) Parameter selection and stimulating effects of an adjustable gastric electrical stimulator in dogs. Obes Surg 24(1):78–84PubMedCentralCrossRefPubMed Guo X, Li Y, Yao S, Chen S, Du Y, Wang Z (2014) Parameter selection and stimulating effects of an adjustable gastric electrical stimulator in dogs. Obes Surg 24(1):78–84PubMedCentralCrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Effects of colonic electrical stimulation using different individual parameter patterns and stimulation sites on gastrointestinal transit time, defecation, and food intake
verfasst von
Shuo Chen
Liang Liu
Xiaojuan Guo
Shukun Yao
Yanmei Li
Shaoxuan Chen
Yanli Zhang
Wang Chen
Yuhui Du
Publikationsdatum
01.02.2016
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
International Journal of Colorectal Disease / Ausgabe 2/2016
Print ISSN: 0179-1958
Elektronische ISSN: 1432-1262
DOI
https://doi.org/10.1007/s00384-015-2457-6

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