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 JoVE Clinical and Translational Medicine

एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

1,2, 1, 2, 2, 3

1Department of Physiology, University of Maryland School of Medicine, 2Department of Orthopaedics, University of Maryland School of Medicine, 3Department of Diagnostic Radiology, University of Maryland School of Medicine

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Cite this Article: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

Lovering, R. M., Roche, J. A., Goodall, M. H., Clark, B. B., McMillan, A. An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery. J. Vis. Exp. (51), e2782, doi:10.3791/2782 (2011).

Abstract: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

बलवान उपभेदों चिकित्सकों द्वारा इलाज के सबसे आम शिकायतों के एक हैं. एक मांसपेशी की चोट आम तौर पर रोगी के इतिहास और शारीरिक परीक्षा अकेला से पता चला है, लेकिन नैदानिक ​​प्रस्तुति बहुत मांसपेशियों की चोट या मांसपेशियों की बीमारी, मांसपेशियों की क्षति का आकलन के साथ रोगियों में चोट, मरीज दर्द सहिष्णुता, आदि की हद तक के आधार पर अलग अलग कर सकता है आमतौर पर नैदानिक ​​लक्षण, जैसे कोमलता, ताकत, गति की सीमा है, और अधिक हाल ही में, इमेजिंग अध्ययन करने के लिए सीमित है. सीरम creatine kinase स्तर के रूप में जैविक मार्करों, आम तौर पर मांसपेशियों की चोट के साथ बुलंद कर रहे हैं, लेकिन उनके स्तर हमेशा बल उत्पादन की हानि के साथ सहसंबंधी नहीं करते. यह भी पशुओं, जो क्षति के एक "सीधा उपाय" प्रदान से histological निष्कर्ष का सच है, लेकिन समारोह के सभी घटाने के लिए खाते में नहीं है. कुछ का कहना है कि सिकुड़ा बल में मांसपेशियों की समग्र स्वास्थ्य के सबसे व्यापक उपाय. क्योंकि मांसपेशियों की चोट के एक यादृच्छिक घटना है कि biomechanical शर्तों के एक किस्म के तहत होता है, यह अध्ययन करने के लिए मुश्किल है. यहाँ, हम vivo पशु मॉडल में एक टोक़ को मापने के लिए और एक विश्वसनीय मांसपेशी की चोट का उत्पादन का वर्णन करता है. हम भी बल के बगल में एक अलग मांसपेशी से माप के लिए हमारे मॉडल का वर्णन . इसके अलावा, हम हमारे छोटे जानवर एमआरआई प्रक्रिया का वर्णन.

Protocol: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

1. Vivo चोट मॉडल और isometric टोक़ के माप में.

  1. इन प्रक्रियाओं चूहों या चूहों 7,17,18 के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. शुरू करने के लिए, साँस लेना (~ 4-5% एक प्रेरण चैम्बर में शामिल होने के लिए isoflurane, तो रखरखाव के लिए एक nosecone के माध्यम से 2% ~ isoflurane) संज्ञाहरण एक सटीक vaporizer (# 91,103 बिल्ली, व्यावसायिक शिक्षा और प्रशिक्षण से लैस, इंक, Pleasanton का उपयोग कर के तहत पशु लापरवाह जगह , सीए). प्रत्येक आँख को बाँझ नेत्र क्रीम (Paralube डॉक्टर मरहम, PharmaDerm, Floham पार्क, न्यू जर्सी) लागू करने के लिए सुखाने से corneas की रक्षा. प्रक्रिया के दौरान, जानवर पिंजरे से बाहर रखा एक गर्मी दीपक के उपयोग से गर्म रखा है और सभी समय पर जानवर से कम से कम 6 इंच रखा.
  2. तैयारी बालों को हटाने और betadine और 70% शराब की scrubs की बारी कोमल ऊतक या हड्डी में बोने त्वचा बैक्टीरिया को रोकने के साथ सफाई से त्वचा. एक गहरे पट्टा पलटा (पैर pinching के जवाब में कोई पैर वापसी) की कमी के द्वारा उचित संज्ञाहरण की पुष्टि करें. एक सुई मैन्युअल प्रॉक्सिमल टिबिया के माध्यम से रखा गया है क्रम में रिग (25g या माउस के लिए 27G) पर अंग स्थिर है. सुई पैर के पूर्वकाल डिब्बे में प्रवेश नहीं करना चाहिए.
  3. एक निश्चित स्थान है, ऐसी है कि जानवरों की लापरवाह और पैर की उंगलियों सीधे ऊपर का सामना कर रहे हैं में सुई लॉक. एक कस्टम बनाया डिवाइस सुई को सुरक्षित करने और इस तरह पैर को स्थिर करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
  4. कस्टम machined footplate (चित्रा 1) पर अंग के पैर रखें. footplate की धुरी एक stepper मोटर (मॉडल T8904, NMB टेक्नोलॉजीज, Chatsworth, CA) और एक टोक़ संवेदक से जुड़ा हुआ है (मॉडल QWFK-8M, SENSOTEC, कोलंबस, OH). पैर शुरू इतना है है कि यह टिबिअ के लिए ओर्थोगोनल है गठबंधन चाहिए चित्रा 1 के रूप में हो.
  5. Transcutaneous (723,742, हार्वर्ड उपकरण, कैम्ब्रिज, MA) इलेक्ट्रोड या चमड़े के नीचे इलेक्ट्रोड (J05 सुई इलेक्ट्रोड सुइयों, 36BTP, Jari इलेक्ट्रोड आपूर्ति, Gilroy, CA के) का प्रयोग करें fibula, जहां तंत्रिका में एक झूठ की गर्दन के पास fibular तंत्रिका उत्तेजित सतही स्थिति. दिखने twitches (और चूहे के लिए 1 एमएस पल्स माउस के लिए 0.1 एमएस नाड़ी) की एक श्रृंखला प्रदर्शन से पहले पैर सुरक्षित है द्वारा पृथक dorsiflexion की पुष्टि करें. एक बार पैर footplate के लिए चिपकने वाला टेप के साथ सुरक्षित है, वोल्टेज में वृद्धि के जवाब में चिकोटी आयाम में वृद्धि पुष्टि की है कि विरोध मांसपेशियों (plantarflexors) कर रहे हैं उत्तेजित नहीं किया जा रहा है एक साथ.
  6. चोट से पहले, और एक चोट के बाद चयनित समय बिंदुओं पर अधिक से अधिक dorsiflexors की क्षमता उत्पादन बल "अधिक से अधिक isometric टोक़" (मांसपेशियों की लंबाई में परिवर्तन के बिना टोक़) के रूप में दर्ज है. टोक़ माप है कि चोट प्रेरित करने के लिए प्रयोग किया जाता है वही रिग पर प्रदर्शन कर रहे हैं. अधिक से अधिक isometric टोक़ रिकॉर्डिंग से पहले, स्पंद आयाम चिकोटी तनाव और टखने के इष्टतम स्थिति का अनुकूलन करने के लिए समायोजित किया गया है dorsiflexors के विभिन्न लंबाई में twitches देकर निर्धारित किया जाता है. एक टोक़ कोण वक्र dorsiflexors (आराम लंबाई, उर्फ ​​लो) के इष्टतम लंबाई निर्धारित प्राप्त करने के बाद, एक टोक़ आवृत्ति साजिश उत्तरोत्तर एक 200 एमएस पल्स ट्रेन के दौरान दालों की आवृत्ति को बढ़ाने के द्वारा प्राप्त की है. एक अधिक से अधिक इनकार धनुस्तंभीय संकुचन आमतौर पर 90-100 हर्ट्ज पर प्राप्त की है. तीन अलग twitches और धनुस्तंभीय संकुचन दर्ज कर रहे हैं और आगे के विश्लेषण के लिए बचाया.
  7. वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर का प्रयोग करें (Labview 8.5 संस्करण, नेशनल इंस्ट्रूमेंट्स, ऑस्टिन, TX) सिकुड़ा सक्रियण, टखने रोटेशन की शुरुआत है, और टोक़ डेटा संग्रह सिंक्रनाइज़. Dorsiflexor मांसपेशियों की उत्तेजना होती है जबकि कंप्यूटर नियंत्रित मोटर तल मोड़ में एक साथ footplate चाल, इस प्रकार एक लंबी संकुचन (भी बुलाया "सनकी" संकुचन है, जो मांसपेशियों की चोट के कारण) के लिए अग्रणी. विशिष्ट प्रोटोकॉल अन्वेषक द्वारा वांछित चोट के वांछित परिमाण पर निर्भर करता है. चोट के परिमाण, या ऊतकों को नुकसान, कोणीय वेग, मांसपेशी सक्रियण के समय, गति की सीमा, और लंबी संकुचन की संख्या जैसे चर में हेरफेर द्वारा विनियमित किया जा सकता है.
  8. चोट प्रेरित करने के लिए, एक अधिक से अधिक isometric संकुचन पर एक लंबी संकुचन मिलाना, गति की सीमा, लंबी वेग, और उत्तेजना के समय जरूरत के रूप में अलग. उदाहरण के लिए, एक अधिक से अधिक isometric संकुचन dorsiflexors में प्राप्त की है और 200 एमएस के बाद वे एक चयनित वेग में अनुमानित सामान्य आंदोलन (सेकंड 900 ° /) lengthened हैं. हम पहले से पता चला है कि सक्रियण आंदोलन और लंबी की डिग्री से पहले एक 14 चोट प्राप्त करने में महत्वपूर्ण कारक हैं . dorsiflexors द्वारा उत्पादित टोक़ के बहुमत के 11 प्रादेशिक सेना से है और हम पहले से पता चला है कि इस 5,13-15 मांसपेशियों को चोट में इस मॉडल का परिणाम है. प्रादेशिक सेना लंबी भर प्रेरित रहता है.
  9. चोट के बाद, जानवर तंत्र से हटा दिया जाता है. tibial पिन हैहटाया, पैर फिर से साफ किया जाता है, और जानवर पिंजरे में लौट रहा है (37 डिग्री सेल्सियस तापमान नियंत्रित हीटिंग ब्लॉक पर रखा) और वसूली जब तक निगरानी की. यह जब तक जानवर जाग और मोबाइल है इंतज़ार कर रही शामिल है. जानवरों की प्रक्रिया के दौरान कोई नमूदार दर्द पीड़ित हैं और वहाँ चाल में कोई दृश्य परिवर्तन (जैसे लैगड़ापन) चोट के बाद लंबी संकुचन द्वारा प्रेरित कर रहे हैं. हालांकि, उचित उपचार विरोधी दर्द के बाद प्रशासित किया जाता है (buprenorphine 0.05 - 0.1 मिलीग्राम / किग्रा सर्जरी के बाद 48 घंटे के लिए हर 12 घंटे).

2. पूरे मांसपेशी तनाव के स्वस्थानी माप में.

  1. जानवर तैयार है और टिबिअ के रूप में 1.1 अनुभाग में ऊपर स्थिर 1.3 के माध्यम से वर्णित है. सभी उपकरण कम से कम 30 मिनट पर कर दिया है परीक्षण करने से पहले उचित अंशांकन के लिए और बल transducer के थर्मल बहाव कम से कम.
  2. टखने त्वचा पूर्वकाल काटकर अलग कर देना और tibialis पूर्वकाल मांसपेशी (टीए) के कण्डरा तोड़. ध्यान कण्डरा 4.0 Ethicon रेशम गैर absorbable सीवन टाई और लोड सेल करने के लिए प्रदान एस हुक आरआई (0.1g = वजन), FT03 मॉडल, घास उपकरण, वारविक, के माध्यम से vicryl सिवनी) देते हैं. वैकल्पिक रूप से, एक कस्टम क्लैंप (0.5g = वजन) vicryl सिवनी (चित्रा 2) के लिए पट्टा संलग्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
  3. लोड सेल micromanipulator (पतंग मैनिप्युलेटर, विश्व प्रेसिजन उपकरण इंक, Sarasota, FL) के लिए मुहिम शुरू की है कि टीए आराम लंबाई समायोजित किया जा सकता है और ठीक से गठबंधन (मूल और सम्मिलन के बीच पुल का एक सीधी रेखा). प्रादेशिक सेना के एक गर्मी दीपक और खनिज तेल से निर्जलीकरण से ठंडा से सुरक्षित है. लोड सेल (प्रत्येक परीक्षा से पहले कैलिब्रेटेड) से संकेत एक डीसी एक ए / डी और एकत्र अधिग्रहण सॉफ्टवेयर (संस्करण 2.1 PolyVIEW, घास उपकरण द्वारा संग्रहित किया जा बोर्ड प्रवर्धक (मॉडल P122, घास उपकरण, वारविक, आरआई) के माध्यम से तंग आ चुके हैं , वारविक, आरआई).
  4. लोड सेल के लिए प्रादेशिक सेना संलग्न और विभिन्न मांसपेशियों की लंबाई में एकल twitches लागू (1 एमएस के आयताकार पल्स) के क्रम में एल 0 निर्धारित है. स्नायु आराम लंबाई, कैलिपरस का उपयोग करके मापा, tibial tuberosity और myotendinous जंक्शन के बीच की दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है. इस लंबाई में धीरे - धीरे नाड़ी और फिर पल्स आवृत्ति आयाम को बढ़ाने के लिए एक रिश्ता बल आवृत्ति की स्थापना. ज़्यादा से ज़्यादा इनकार धनुस्तंभीय संकुचन लगभग 90-100Hz (300 एमएस ट्रेन एमएस 0.1 या 1 एमएस दालों के शामिल अवधि) में प्राप्त की है. अधिकतम उत्तेजना तीव्रता के 150% का उपयोग करने के लिए प्रादेशिक सेना को सक्रिय क्रम में अधिकतम सिकुड़ा सक्रियण (0 पी) प्रेरित . अधिकतमबिटरेट धनुस्तंभीय संकुचन बार बार प्रदर्शन किया जा सकता है और व्यक्त पी 0 के प्रतिशत के रूप में, किसी भी समय में वांछित बिंदु पर थकान के एक सूचकांक प्रदान .

3. Vivo एमआर इमेजिंग और या कृंतक कंकाल की मांसपेशियों की स्पेक्ट्रोस्कोपी /.

सभी एमआरआई और मिसेज एक Bruker BioSpin (Billerica, MA) 7.0 Tesla एमआर प्रणाली एक 12 सेमी ढाल (660 मीट्रिक टन / मीटर अधिकतम ढाल, 4570 टी / m / s अधिकतम निहत दर) डालने Paravision 5.0 सॉफ्टवेयर चल रहा है के साथ सुसज्जित किया जाता है.

  1. पशु anesthetized साथ isoflurane vaporized के रूप में 1.1 में ऊपर वर्णित है. एक एमआर संगत के छोटे पशु निगरानी और gating प्रणाली (SA उपकरण इंक) के लिए श्वसन दर और शरीर के तापमान पर नजर रखने के लिए प्रयोग किया जाता है. माउस शरीर का तापमान 36-37 डिग्री सेल्सियस गर्म पानी फैलानेवाला का उपयोग पर बनाए रखा है. एक कस्टम निर्मित धारक दोनों पैर घुटने से पैर करने के लिए चुंबक के बोर करने के लिए समानांतर के साथ लापरवाह स्थिति में माउस की स्थिति के लिए प्रयोग किया जाता है. एक चार चैनल सतह प्राप्त केवल का तार एक 72 मिमी रैखिक गुंजयमान यंत्र 1h के भीतर रखा है. गुंजयमान यंत्र का तार और देखते नमूना करने के लिए मिलान.
  2. एमआर इमेजिंग: localizers के बाद, निम्न एमआर स्कैन प्रदर्शन कर रहे हैं: T1 भारित छूट वृद्धि के साथ तेजी से (दुर्लभ) अधिग्रहण निम्नलिखित मानकों के साथ: ते = 9.52 MS, टी.आर. = 1800, गूंज ट्रेन लंबाई = 4, में विमान संकल्प 100x100 सुक्ष्ममापी और टुकड़ा मोटाई = 750 सुक्ष्ममापी. दोहरे गूंज PD/T2 दुर्लभ: ते = 19.0/57.1 एमएस, टी.आर. = 5000 MS, गूंज ट्रेन लंबाई = 4, में विमान संकल्प 100x100 सुक्ष्ममापी, और टुकड़ा मोटाई = 750 सुक्ष्ममापी. : ख मूल्य = 350 / एस मिमी -2, ते = 26 एमएस, टी.आर. = 4500 एमएस में विमान संकल्प 150x150 सुक्ष्ममापी, और टुकड़ा मोटाई = 750 सुक्ष्ममापी स्पिन गूंज (एसई) के प्रसार tensor 12 गैर colinear दिशाओं का उपयोग कर छवि डेटा . मल्टी - टुकड़ा बहु गूंज (एमएसएमई) टी 2 पैरामीट्रिक मानचित्रण 16 TEs = 11.4 ΔTE के साथ 182.5 एमएस एमएस = 11.4 एमएस, टी.आर. = 10000 एमएस, में विमान संकल्प 150x150 सुक्ष्ममापी, और टुकड़ा मोटाई = 750 सुक्ष्ममापी का उपयोग कर डेटा.
  3. छवि प्रसंस्करण: प्रसार tensor पुनर्निर्माण और tractography TrackVis (Martinos केंद्र बायोमेडिकल इमेजिंग के लिए, मैसाचुसेट्स जनरल अस्पताल, बोस्टन, एमए) का उपयोग किया जाता है मतलब (एमडी) diffusivity, भिन्नात्मक anisotropy छवियों (एफए) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से tractography नक्शे बनाने के लिए. टी 2 मानचित्रण कस्टम मेट में लिखा सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है प्रयोगशाला (Mathworks, Natick, एमए) गैर रेखीय कम से कम वर्गों का उपयोग करने के लिए प्रत्येक पिक्सेल में मापा डेटा विहित T2 संकेत समीकरण फिट. ब्याज माप के क्षेत्र के लिए प्रादेशिक सेना के भीतर पैरामीटर मूल्यों का आकलन करने के लिए प्रदर्शन कर रहे हैं.
  4. 1h के स्पेक्ट्रोस्कोपी: स्वचालित shimming एक 1 x 1 x प्रादेशिक सेना में 4 मिमी 3 voxel पर किया जाता है. एक बिंदु हल स्पेक्ट्रोस्कोपी (प्रेस) पल्स अनुक्रम (टी.आर. / ते = 2000/18 एमएस) 1024 औसत के साथ एक ही voxel से स्पेक्ट्रा के अधिग्रहण के लिए प्रयोग किया जाता है. डाटा अधिग्रहण प्रत्येक पैर पर 34 मिनट है. वर्णक्रमीय डेटा का उपयोग LCModel पैकेज 16 संसाधित कर रहे हैं. 31P स्पेक्ट्रोस्कोपी: एक दोहरे देखते (1h के 31P) की सतह का तार गैर - स्थानीयकृत प्रदर्शन या स्थानीयकृत स्पेक्ट्रोस्कोपी vivo स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईएसआईएस) पल्स अनुक्रम में चयनित छवि का उपयोग (एक एकल पल्स प्रयोग का उपयोग करके) के लिए प्रयोग किया जाता है.

4. फसल काटने वाले और भंडारण की मांसपेशियों.

TAS बाद प्रयोगों के अंत में harvested रहे हैं, वजन, तरल नाइट्रोजन में जमे हुए तस्वीर, और तब से -80 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत यह vivo में प्रयोगों में बाद के समय में किसी भी बिंदु पर किया जा सकता है है . स्नायु के तुरंत बाद स्वस्थानी प्रयोगों में काटा जाता है, के रूप में यह एक टर्मिनल प्रक्रिया है . विस्तृत morphological अध्ययन के लिए, पशु बाएं वेंट्रिकल के माध्यम से छिड़काव के माध्यम से 4% paraformaldehyde के साथ तय हो गई है.

5. प्रतिनिधि परिणाम.

चित्रा 3 में vivo तंत्र में एक चूहे से प्रतिनिधि डेटा से पता चलता है में vivo तंत्र के लिए अधिक से अधिक dorsiflexor मांसपेशियों द्वारा उत्पन्न टोक़ प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है, यह भी ही इन मांसपेशियों को चोट प्रेरित करने के लिए प्रयोग किया जाता है. पेशी के संबंध लंबाई तनाव के कारण, अधिक से अधिक isometric टोक़ आमतौर पर तब होता है जब टखने संयुक्त plantarflexion के लगभग 20 ° (0 ° माना जाता टिबिअ orthogonal तैनात पैर के साथ) पर तैनात है. के बाद अधिक से अधिक isometric टोक़ प्राप्त की है, तो पैर किसी भी चोट प्रोटोकॉल शुरू की स्थिति में रखा जा सकता है. 70 ° - चित्रा 3 0 ° से गति की एक चाप के साथ 30 repetitions के एक चोट प्रोटोकॉल का प्रतिनिधित्व करता है. नोट isometric (भरा तीर) चरण और संकुचन प्रेरित चोट प्रोटोकॉल के दौरान लंबी चरण (खुला तीर) से उत्पन्न टोक़ में लगातार गिरावट. टोक़ NMM की इकाइयों में दर्ज है, लेकिन निरपेक्ष मान जानवर के आकार पर निर्भर करता है और उसकी हालत (उदाहरण के लिए, घायल मांसपेशी, थका हुआ, मांसपेशी, या एक निश्चित मुताबिक़ पुनर्संयोजन के कारण प्रोटीन की कमी मांसपेशी).

चित्रा 4 में सीटू तंत्र में एक चूहे से प्रतिनिधि डेटा से पता चलता है. हमारे सीटू तंत्र में लंबी संकुचन नहीं शामिल करता है, बल्कि, यह हमें अलग करने के लिए, ठीक से संरेखित करें, और अधिक से अधिक एक ज्ञात लंबाई में एक व्यक्तिगत पेशी से उत्पादन तनाव को मापने की अनुमति देता है. चित्रा 4 बल की क्रमिक नुकसान है कि एक चूहे के tibialis पूर्वकाल मांसपेशी में एक थकान परीक्षण के दौरान होता है दिखाता है. इस विशिष्ट उदाहरण में, विशाल संकुचन हर दूसरा 5 मिनट के लिए एक बार प्रदर्शन किया गया. तनाव (बल) आम तौर पर न्यूटन (या ग्राम) में दर्ज की गई है, लेकिन टोक़ की तरह, निरपेक्ष मान जानवर के आकार और स्थिति पर निर्भर करता है. क्योंकि मांसपेशियों वजन प्राप्त की है इस प्रक्रिया के तुरंत बाद, बल मांसपेशी पार अनुभागीय क्षेत्र ("विशिष्ट बल" कहा जाता है) सामान्यीकृत कर सकते हैं.

5 चित्रा एक माउस के vivo इमेजिंग में से प्रतिनिधि, जैसे T1 भारित और टी 2 पैरामीट्रिक मानचित्रण डेटा (ए), प्रसार tensor इमेजिंग (बी), 1 एच स्पेक्ट्रोस्कोपी (सी), और 31 पी स्पेक्ट्रोस्कोपी से 3 डी tractography से पता चलता है. विवरण आंकड़ा लेजेंड में प्रदान की जाती हैं.

चित्रा 1
चित्रा 1: vivo तंत्र में चोट का उत्पादन, टिबिया स्थिर है और पैर एक मोटर चालित थाली से जुड़ी .* . टखने dorsiflexors fibular तंत्रिका के माध्यम से प्रेरित कर रहे हैं जबकि footplate तल बल (डॉटेड तीर) में पैर बलों है.
* Lovering और डी Deyne, जे 2005 Biomechanics, अनुमति के साथ इस्तेमाल किया .

चित्रा 2
चित्रा 2: सीटू तंत्र में लोड सेल micromanipulator के लिए मुहिम शुरू की है ताकि आराम लंबाई के लिए प्रादेशिक सेना समायोजित किया जा सकता है और एक्स, वाई और जेड दिशाओं में ठीक से गठबंधन. प्रादेशिक सेना के बाहर का पट्टा लोड सेल से जुड़ा हुआ है और एकल twitches अलग मांसपेशियों की लंबाई में प्रेरित कर रहे हैं क्रम में 0 एल निर्धारित है. एक अधिक से अधिक धनुस्तंभीय संकुचन अधिकतम सिकुड़ा सक्रियण (0 पी) का निर्धारण करने के लिए प्राप्त की है. अधिकतमबिटरेट धनुस्तंभीय तनाव बार - बार प्रदर्शन किया जा सकता है और व्यक्त पी 0 के प्रतिशत के रूप में, समय में एक वांछित बिंदु पर थकान के एक सूचकांक प्रदान .

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चित्रा 3: चूहे में संकुचन लंबी से टोक़ के vivo तंत्र प्रतिनिधि ट्रेस रिकॉर्डिंग में से टोक़ डेटा. इस विशिष्ट उदाहरण में, मांसपेशियों 200 मिलीसेकेंड के लिए पहले (खुला तीर) footplate द्वारा 900 के एक कोणीय वेग पर एक गति की 70 ° चाप के माध्यम से लंबी चोटी isometric संकुचन (भरा तीर) प्रेरित प्रेरित थे / ° एस

चित्रा 4
चित्रा 4: सीटू तंत्र प्रतिनिधि tibialis पूर्वकाल मांसपेशी (टीए) के एक चूहे में दोहराया उत्तेजना के दौरान अधिक से अधिक isometric धनुस्तंभीय तनाव में गिरावट दिखा डेटा में से तनाव डेटा. इस उदाहरण में, प्रादेशिक सेना अलग था इष्टतम लंबाई (0 एल) को समायोजित, और फिर 5 मिनट के लिए एक 200 एमएस धनुस्तंभीय संकुचन एक बार हर दूसरे के साथ प्रेरित है.

चित्रा 5
चित्रा 5: vivo इमेजिंग में: छवियों को दिखाने के T1 भारित और टी 2 tibialis पूर्वकाल मांसपेशी (टीए) से पैरामीट्रिक मानचित्रण के अनुप्रस्थ (axial) वर्गों. बिंदीदार लाल बॉक्स को दिखाने के लिए प्रादेशिक सेना के चारों ओर घायल में वृद्धि T2 वृद्धि हुई है (बाईं ओर) बनाम रिहाई (सही पक्ष) बी:. प्रसार tensor इमेजिंग (DTI) से प्रतिनिधि 3D tractography सी: एक माउस प्रादेशिक सेना के 1 एच स्पेक्ट्रम से पता चलता है कई detectable लिपिड अनुनादों, (IMCL) intramyocellular और extramyocellular लिपिड चोटियों (EMCL) के बीच भेदभाव इस पद्धति का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है विकास: चूहे प्रादेशिक सेना की 31 पी एमआर स्पेक्ट्रम phosphocreatine (पीसीआर), अकार्बनिक फॉस्फेट (Pi), और तीन से पता चलता है. adenosine 5'-triphosphate (एटीपी) अनुनादों (α, β, γ).

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Discussion: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

"बलवान नुकसान" परिभाषित किया गया है और कई मायनों में मापा. स्ट्रक्चरल नुकसान histological 6,9 निष्कर्षों में स्पष्ट है, लेकिन मांसपेशियों चोट, जानवरों के अध्ययन में इस्तेमाल उन लोगों सहित आकलन किया जैविक मार्करों के कई के साथ एक समस्या है, है कि वे आम तौर पर बल की हानि के साथ सहसंबंधी नहीं करते. मांसपेशियों की क्षति अक्सर यह जांच करने के लिए इस्तेमाल किया परख के संदर्भ में परिभाषित किया गया है और कोई खोजने चोट के बाद सिकुड़ना में परिवर्तन के लिए खाते में कर सकते हैं. चूंकि पूर्ण सिकुड़ा समारोह चोट मार्करों की मौजूदगी के बावजूद जारी रहती है सकते हैं, बल की हानि 3 चोट के सबसे अधिक मान्य उपाय हो सकता है, कर सकते हैं और शायद सबसे अधिक प्रासंगिक है.

यह मानव में मांसपेशियों की चोट के अध्ययन के लिए मुश्किल है, के रूप में घटनाओं को एक यादृच्छिक घटना है कि भविष्यवाणी करना मुश्किल है और नैदानिक ​​प्रस्तुति बहुत भिन्न होता है. इसलिए मांसपेशियों की चोट के बारे में डेटा के बहुत से जानवर, जो कई चर पर नियंत्रण और चोट और वसूली के तंत्र का अध्ययन करने की क्षमता प्रदान करता है पर अध्ययन से पता लगाया गया है. में vivo चोट तंत्र हम वर्णन किया है, मांसपेशियों विदारक बिना सिकुड़ा समारोह का आकलन और अध्ययन के तहत पशु euthanize आवश्यकता के बिना इस प्रकार के लिए एक तरीका प्रदान करता है . हमारे कस्टम डिजाइन चोट मॉडल (पेटेंट लंबित) एक ही अन्य 5,12,15,24 पशुओं में संकुचन प्रेरित चोट की स्थापना के द्वारा प्रयोग किया जाता सिद्धांतों पर आधारित है. बाजार में मॉडलों की उपलब्धता के बावजूद, वहाँ हार्डवेयर के उपयोग से परे थोड़ा अनुदेश है. हमारे मॉडल गति और कोणीय वेग है कि 17 फायदेमंद हैं, लेकिन हमारा मुख्य लक्ष्य के तरीकों का हिस्सा है के उपलब्ध रेंज के मामले में विनिर्देशों है, हम शुरू से ही प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए एक चोट के उत्पादन के लिए खत्म करने की कोशिश की है. Vivo मॉडल में के लाभ हैं कि मांसपेशियों शरीर रचना, और बायोमैकेनिक्स और बदल प्रक्रिया टर्मिनल नहीं है कि नहीं कर रहे हैं. हम सैनिटरी प्रक्रियाओं का पालन करने और प्रत्येक माप के लिए एक बाँझ सुई का उपयोग, सभी टोक़ माप के लिए टिबिया में एक ही स्थान का उपयोग करें. पैर एक transosseus पिन के उपयोग के बिना स्थिर हो सकता है, लेकिन हम पिन मिल गया है और विश्वसनीयता के मामले में लंबी संकुचन के दौरान बाहरी आंदोलन को नष्ट करने बेहतर हो.

vivo में टोक़ माप में के लिए इस्तेमाल किया तंत्र कई अतिरिक्त लाभ है. यह किसी भी विच्छेदन शामिल नहीं करता, तो वहाँ कोई अध्ययन के तहत पशु euthanize की जरूरत है. नतीजा यह है कि एक समय पर एक ही पशुओं में सिकुड़ना उपाय कर सकते हैं, और / या एमआरआई जैसे vivo इमेजिंग में . अन्य लाभ कर रहे हैं कि सामान्य शारीरिक रचना बदल नहीं है, तंत्रिका उत्तेजना के लिए नजरअंदाज नहीं है (जैसे के लिए इन विट्रो तैयारी में), और मांसपेशियों में अपनी सामान्य वातावरण में रहता है, तो सूजन, हार्मोन, या अन्य कारकों के प्रभाव का अध्ययन किया जा सकता है. क्योंकि यह कम पशुओं, मांसपेशियों कम जोड़तोड़ (जैसे, पूर्व समारोह की परख के लिए विच्छेदन) के अधीन कर रहे हैं जिसका के उपयोग की आवश्यकता है, हम टोक़ माप का उपयोग जब भी संभव पसंद करते हैं. माउस के क्षण हाथ टीए 4 में जाना जाता है और मांसपेशियों जब जानवर बलिदान तौला जा सकता है. वहाँ कुछ सीमाएँ लेकिन मांसपेशियों अलग करने के लिए तुलना कर रहे हैं,. उदाहरण के लिए, यह मुश्किल है के लिए सटीक लंबाई में परिवर्तन है कि लंबी संकुचन के दौरान पाए जाते हैं पता करने के लिए, और मांसपेशियों जब तक इसे काटा जाता है मापा नहीं कर सकते हैं (हालांकि यह अनुमान लगाया जा सकता है एमआरआई के माध्यम से मापा मात्रा के आधार पर) 8.

एक व्यक्ति की मांसपेशी के विशिष्ट बल "(बल क्रॉस अनुभागीय क्षेत्र की इकाई के प्रति) को निर्धारित करने के लिए, कि मांसपेशियों को अलग तैनात ठीक से की जरूरत है, यह भी पास 10 मांसपेशियों से बल संचरण से बचा जाता है. सीटू तंत्र में इस प्रयोजन के लिए डिजाइन किया गया था. यह एक ज्ञात लंबाई और बड़े पैमाने के साथ केवल एक ही मांसपेशियों का सिकुड़ना मापने के लिए एक विकल्प प्रदान करता है. हालांकि इस पद्धति भी सीमाएँ हैं. हालांकि सीटू तंत्र में और अधिक प्रयोगात्मक नियंत्रण प्रदान करता है जब एक व्यक्ति की मांसपेशी के बल को मापने, व्यापार बंद है कि प्रयोग कम शारीरिक हो जाता है सीटू बल माप में प्रादेशिक सेना की मांसपेशी के एक शल्य चिकित्सा विज्ञप्ति जारी की, जो शरीर रचना में परिवर्तन और प्रभावित कर सकते हैं की आवश्यकता है बल संचरण. प्रयोग भी है टर्मिनल ताकि मांसपेशियों को समय पर निगरानी नहीं कर सकते हैं.

प्रसार tensor इमेजिंग (DTI) संभावित मांसपेशियों की क्षति के लिए एक मानक टी 2 भारित एमआरआई से भी अधिक संवेदनशील और पहले मार्कर है. DTI के साथ प्राप्त चर, मस्तिष्क (1) के रूप में अन्य ऊतकों में कम से कम, एक मजबूत और तेजी से नुकसान के लिए प्रतिक्रिया दिखाने के लिए, जबकि टी 2 संकेत एक लम्बी अवधि के लिए बदलने के ले जा सकते हैं. DTI ऊतकों में पानी की स्पष्ट प्रसार के माप पर आधारित है. DTI तकनीक वास्तविक अनुदैर्ध्य अनुभाग में तुलना की गई हैचूहा प्रादेशिक सेना की और यह दिखाया गया है कि DTI दिशाओं वास्तव में 19 मांसपेशियों टीए चूहे में स्थानीय मांसपेशी फाइबर दिशाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं.

मिसेज मांसपेशियों की रासायनिक संरचना 12 गैर invasively पर जानकारी प्रदान करता है. मनाया नाभिक पर निर्भर करता है, मिसेज उच्च ऊर्जा (31 पी मिसेज) फॉस्फेट या लिपिड (1 एच मिसेज) के अवलोकन की अनुमति देता है 31 पी मिसेज मांसपेशी चयापचय की जांच के लिए एक आदर्श उपकरण है, क्योंकि यह गैर इनवेसिव है और आसानी से किया जा सकता है. कंकाल की मांसपेशी के vivo अध्ययन में के लिए लागू है . सुई बायोप्सी के रूप में सीटू मांसपेशियों चयापचयों, में की जैव रासायनिक परख के लिए वैकल्पिक तरीकों एक पीसीआर के Pi और स्पष्ट कटौती की महत्वपूर्ण overestimates दे सकते हैं . एक पशु मॉडल का उपयोग करते हुए एक नियंत्रित चोट और vivo मिसेज परिवर्तन में जैव रसायन, आकारिकी, और ऊतकों के समारोह में निष्कर्ष की तुलना की स्पष्ट लाभ प्रदान करता है. पेशी 2,20 अध: पतन के लिए अग्रणी रोगों में उच्च ऊर्जा फॉस्फेट चयापचय में परिवर्तन का सामना कर रहे हैं. Intracellular पीएच, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से एमआर संकेत तीव्रता / Pi पीसीआर अनुपात (अकार्बनिक फॉस्फेट [Pi] phosphocreatine [पीसीआर]), और PDE / पीसीआर (phosphodiester [PDE] पीसीआर के लिए), हो सकता है मूल्यवान चरण के बारे में जानकारी और प्रदान की गंभीरता मांसपेशी अध: पतन.

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Disclosures: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgements: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

लेखकों के मैरीलैंड में translational इमेजिंग (सी TRIM) और चुंबकीय अनुनाद अनुसंधान केंद्र (MRRC) के लिए अपने उदार दान के लिए अंतरिक्ष प्रयोगशाला और सुविधाओं और डॉ. राव Gullapalli और दा शि के डॉ. रॉबर्ट Bloch कोर में धन्यवाद करना चाहते हैं तकनीकी सहायता के लिए. इस काम अनुदान द्वारा समर्थित किया गया स्वास्थ्य (K01AR053235 और 1R01AR059179) के राष्ट्रीय संस्थानों से और पेशी Dystrophy एसोसिएशन (# 4278) से एक अनुदान द्वारा आरएमएल जैन फाउंडेशन से JAR.

Materials: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

Name Company Catalog Number Comments
All equipment is the same for mice and rats except for the footplate
BUD Value Line Cabinet Newark Inc 06M4718
Multifunction l/O USB-6221M National Instruments 779808-01
Stepper motor controller Newark Inc 16M4189
Stepper Motor Newark Inc 16M4198
Strain Gauge Amplifier Honeywell DV-05
Torque Sensor Honeywell QWLC-8M
Foot plate and stabilization device (custom made, patent pending)

References: एक Vivo में संकुचन - प्रेरित चोट और गैर इनवेसिव रिकवरी की निगरानी के कृंतक मॉडल

  1. Aldridge, R., et al. Muscle pain after exercise is linked with an inorganic phosphate increase as shown by 31P NMR. Biosci. Rep. 6(7), 663 (1986).
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  3. Brooks, S.V., Zerba, E. and Faulkner, J.A. Injury to muscle fibres after single stretches of passive and maximally stimulated muscles in mice. J. Physiol 488 (Pt 2), 459 (1995).
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1 Comment

Love to see you reference my older studies (McCully & Faulkner, 1985, 1986).

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Posted by: Kevin M.January 26, 2012, 10:55 AM

Will do. Just peeked at our earlier papers, where we do indeed cite some of your work. J Faulkner is cited between 3-7 times in many of these papers. We also cited R Lieber, S Brooks, W Stauber, and many others who did this type of thing before us.

At this point we are probably doing a lot of "as previously described" and referencing our earlier papers. The focus here was on the video simply to show folks how we do this...sorry the PDF references are not as thorough as the other papers. No offense intended.

Best wishes,
-RML

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Posted by: Rich L.January 26, 2012, 2:45 PM

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