Anvendelse af konsekvente massage lignende forstyrrelser på muse kalve og overvågning af de resulterende intramuskulære trykændringer
Summary
Her beskriver vi protokollerne for anvendelse af definerede mekaniske belastninger til muse kalve og til overvågning af samtidige intramuskulære trykændringer. De eksperimentelle systemer, som vi har udviklet, kan være nyttige til at undersøge mekanismen bag de gavnlige virkninger af motion og massage.
Abstract
Massage er generelt anerkendt for at være gavnlig for at lindre smerter og inflammation. Selv om tidligere undersøgelser har rapporteret anti-inflammatoriske effekter af massage på skeletmuskulatur, de molekylære mekanismer bag er dårligt forstået. Vi har for nylig udviklet en simpel anordning til at anvende lokale cykliske kompression (LCC), som kan generere intramuskulær trykbølger med varierende amplituder. Ved hjælp af denne enhed, har vi vist, at LCC modulerer inflammatoriske reaktioner af makrofager in situ og Linderer immobilisering-induceret muskelatrofi. Her beskriver vi protokoller for optimering og anvendelse af LCC som en massage-lignende intervention mod immobilisering-induceret betændelse og atrofi af skeletmuskulatur af mus baglemmer. Den protokol, som vi har udviklet, kan være nyttig til at undersøge mekanismen underliggende gavnlige virkninger af motion og massage. Vores eksperimentelle system giver en prototype af den analytiske tilgang til at belyse den mekaniske regulering af muskelhomeostase, selv om yderligere udvikling skal gøres for mere omfattende undersøgelser.
Introduction
Massage er generelt anerkendt for at være gavnlig for både smertelindring og forbedring af den fysiske præstation blandt konkurrencedygtige atleter og ikke-atleter ens1,2. Faktisk, tidligere undersøgelser har vist, at massage undertrykker lokale inflammation3 og prompter opsving fra post-motion muskelskader4,5. Molekylære mekanismer underliggende de gavnlige virkninger af massage forbliver stort set ukendte.
En af vanskelighederne med den mekanistiske undersøgelse af massage vedrører reproducerbarhed af eksperimentelle teknikker, hvormed massage-lignende interventioner testes. I tidligere undersøgelser, eksperimentelle procedurer, der efterligner massage for det meste involverer anvendelse af fysiske indgreb ved hjælp af praktikere kropsdele, såsom palmer og fingre6,7,8. Dette gør det vanskeligt præcist at gengive deres størrelse, hyppighed, varighed og tilstand.
Mange enheder er blevet udviklet til at anvende definerede mekaniske belastninger til målvævet. For eksempel har Zeng et al. udviklet et pneumatisk system til længde-klog mekanisk lastning til rotter ‘ baglemmer9 og Wang et al. har udviklet en mekatronisk anordning, der kan anvende massage-lignende mekaniske belastninger til baglemmer af rotter og kaniner med feedback kontrol i realtid10. Sammenlignet med dem, vores lokale cyklisk kompression (LCC) system er meget enklere, krævende langt mindre omkostninger til byggeri. Ikke desto mindre, vi kan reproducere de intramuskulære trykændringer, der genereres under mild muskelsammentrækning. Ved hjælp af denne enhed, har vi med succes påvist, at massage-lignende mekaniske interventioner moduere lokale interstitiel væskedynamik og lindre immobilisering-induceret muskelatrofi11.
Her beskriver vi detaljerne i vores enhed og protokollen, som kan hjælpe med at udforske de molekylære mekanismer bag de positive virkninger af øvelser og massage. Protokollens skemaer præsenteres som supplerende figur 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrevet en metode til at anvende en massage-lignende mekanisk stimulus, som har anti-inflammatoriske virkninger. Vores system har følgende fordele, selv i forhold til tidligere rapporterede. For det første fastlagde tidligere undersøgelser ikke kvantitativt de mekaniske kræfter, der blev anvendt2 , eller definerede deres størrelser baseret på målingen på kroppens overflade, men ikke i vævene10. I modsætning hertil målte vi intramuskulær tryk ved hjælp …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker K. Nakanishi, K. Hamamoto, N. Kume og K. Tsurumi for deres konsekvente støtte i hele projektet. Dette arbejde blev delvis støttet af den Intramural forskningsfond fra det japanske ministerium for sundhed, arbejde og velfærd; Tilskud-i-støtte til videnskabelig forskning fra Japan Society for fremme af videnskab; MEXT-understøttet program for den strategiske Research Foundation på private universiteter, 2015-2019 fra det japanske ministerium for uddannelse, kultur, sport, videnskab og teknologi (S1511017).
Materials
| Aluminum wire | DAISO JAPAN | B028 | An aluminum wire is used to avoid escaping restriction by the wire |
| Blood pressure telemeter | Millar | SPR-671 | A blood pressure telemeter is used to mesure intramuscular pressure. |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific | D1306 | DAPI is a fluorescent probe which is commonly used to stain DNA for fluorescent microscopy. |
| Goat anti-rabbit Alexa Fluor 488 (Dilution ratio, 1:500) | Invitrogen | A11034 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Goat anti-rat Alexa Fluor 568 (Dilution ratio, 1:500)) | Invitrogen | A11077 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| ImageJ | NIH | N/A | Analysis software for image |
| LabChart8 | ADInstrumens | Analysis software for acquiring biological signals. | |
| Prolong gold | Thermo Fisher Scientific | P36930 | Prolong gold is for mounting stained samples. |
| Protein Block Serum-Free | Dako | X090930-2 | For blocking non-specific background staining in immunohistochemical procedures. |
| Rat monoclonal anti-laminin-2 antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Sigma Aldrich | L0663 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rat monoclonal anti-F4/80 antibody (Dilution ratio, 1:500) | Abcam | ab6640 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rabbit polyclonal anti-MCP-1 antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Abcam | ab25124 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rabbit polyclonal anti-TNF-α antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Abcam | ab66579 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Surgical tape | 3M Japan | 1530EP-0 | Surgical tape is used to restrict joint movement. |
References
- Furlan, A. D., Imamura, M., Dryden, T., Irvin, E. Massage for low back pain: an updated systematic review within the framework of the Cochrane Back Review Group. Spine. 34 (16), 1669-1684 (2009).
- Robertson, A., Watt, J. M., Galloway, S. D. R. Effects of leg massage on recovery from high intensity cycling exercise. British Journal of Sports Medicine. 38 (2), 173-176 (2004).
- Waters-Banker, C., Butterfield, T. A., Dupont-Versteegden, E. E. Immunomodulatory effects of massage on nonperturbed skeletal muscle in rats. Journal of Applied Physiology. 116 (2), 164-175 (2014).
- Haas, C., et al. Massage timing affects postexercise muscle recovery and inflammation in a rabbit model. Medicine & Science in Sports & Exercise. 45 (6), 1105-1112 (2013).
- Crane, J. D., et al. Massage therapy attenuates inflammatory signaling after exercise-induced muscle damage. Science Translational Medicine. 4 (119), 119ra113 (2012).
- Bove, G. M., Harris, M. Y., Zhao, H., Barbe, M. F. Manual therapy as an effective treatment for fibrosis in a rat model of upper extremity overuse injury. Journal of the Neurological Sciences. 361, 168-180 (2016).
- Andrzejewski, W., et al. Increased skeletal muscle expression of VEGF induced by massage and exercise. Folia Histochemica et Cytobiologica. 53 (2), 145-151 (2015).
- Mantovani Junior, N., et al. Effects of massage as a recuperative technique on autonomic modulation of heart rate and cardiorespiratory parameters: a study protocol for a randomized clinical trial. Trials. 19 (1), 459 (2018).
- Zeng, H., Butterfield, S., Agarwal, F., Haq, T., Zhao, Y. An engineering approach for quantitative analysis of the lengthwise strokes in massage therapies. Journal of Medical Devices. 2 (4), (2008).
- Wang, Q., et al. A mechatronic system for quantitative application and assessment of massage-like actions in small animals. Annals of Biomedical Engineering. 42 (1), 36-49 (2014).
- Saitou, K., et al. Local cyclical compression modulates macrophage function in situ and alleviates immobilization-induced muscle atrophy. Clinical Science. 132 (19), 2147-2161 (2018).
- Onda, A., et al. A New mouse model of skeletal muscle atrophy using spiral wire immobilization. Muscle Nerve. 54 (4), 788-791 (2016).
- Luster, A. D. Chemokines–chemotactic cytokines that mediate inflammation. The New England Journal of Medicine. 338, 436-445 (1998).
- Reid, M. B., Li, Y. P. Tumor necrosis factor-α and muscle wasting: a cellular perspective. Respiratory Research. 2 (5), 269-272 (2001).
- Baumann, J. U., Sutherland, M. D., Hangg, A. Intramuscular pressure during walking: An experimental study using the wick catheter technique. Clinical Orthopaedics Related Research. 145, 292-299 (1979).
- Lee, I., et al. Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases worldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy. Lancet. 380, 219-229 (2012).
