نموذج الفئران من تدريب عضلات بواسطة التنبيه الكهربائي العصبي العضلي

الهدف العام من هذا الإجراء هو عرض نموذج للفئران للتدريب العضلي باستخدام التحفيز الكهربائي العصبي العضلي. ويتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق تعديل قطب كهربائي سطحي متاح سريرياً ومصمم للاستخدام البشري ليصبح قطباً كهربائياً سطحياً يمكن استخدامه في الفئران، ثم تخدير الحيوان ووضعه في الوضعية المناسبة للتحفيز. بعد ذلك، يتم وضع القطب الكهربائي السطحي مباشرة فوق العصب الشظوي العميق في المنطقة التي تلي رأس عظمة الشظية مباشرة.

تتمثل الخطوة النهائية في تنفيذ بروتوكول تحفيز العضلات القابضة الأمامية. وفي النهاية، يظهر التحليل النسيجي زيادة في تروية العضلات الهيكلية، كما تظهر اختبارات الانقباض في الموقع زيادة في ذروة القوة الساتانية. مرحباً، اسمي فابريزيو.

أنا أستاذ مساعد في قسم الطب الفيزيائي وإعادة التأهيل بجامعة بيتسبرغ ومدير مختبر إعادة التأهيل الخلوي. سنقوم اليوم بعرض نموذج محاكاة لتدريب العضلات باستخدام التحفيز الكهربائي العصبي العضلي. في هذا الجزء الأول من العرض، سنوضح لكم كيفية تعديل قطب كهربائي سطحي متاح سريرياً لتحويله إلى قطب كهربائي يمكن استخدامه لتحفيز العضلات الهيكلية في الفئران.

في الجزء الثاني، سنوضح كيفية تنفيذ بروتوكول التحفيز الكهربائي العصبي العضلي هذا في تجاربكم، وكيفية تطوير نماذج حيوانية تحاكي الأنماط العلاجية بدقة. تكمن أهمية استخدام العيادة في أنها تساعدنا على الإجابة عن أسئلة تتعلق بفيزيولوجيا العضلات الهيكلية، مثل كيفية تحفيز تنشيط العضلات للاستجابات الميكانيكية التحويلية، ويمكننا من خلال ذلك دراسة الأمر على المستويات الجزيئية والخلوية والنسيجية. مرحباً، اسمي ريكاردو فيراري.

أنا طالب دكتوراه في قسم العلاج الطبيعي بجامعة بيتسبرغ. يُعد التحفيز الكهربائي للعضلات إجراءً شائعاً يُستخدم في العيادات لزيادة القوة العضلية وتحسين التئام العضلات. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من التساؤلات قائمة حول المعايير المثالية التي ينبغي استخدامها.

قد يساعد هذا النموذج الحيواني في تطوير بروتوكولات تحفيز كهربائي محددة للاستخدام في سياق سريري. لتحضير القطب الكهربائي، ابدأ بثني دبوسين ذهبيين بطول 6 مم بزاوية 90 درجة. بعد ذلك، قم بتعرية حوالي 7 سم من سلكين نحاسيين عن طريق إزالة العزل الخارجي.

ثم قم بلحام الأسلاك من الموصلات إلى الدبوسين الذهبيين، واللذين وُضعا على مسافة تبعد حوالي 3.5 millimeters تقريبًا. بعد ذلك، ضع أنبوب انكماش حراري فوق نقطة الاتصال بين الأسلاك النحاسية والدبابيس الذهبية للعزل والتثبيت، ثم قم بتسخين أنبوب الانكماش؛ تأكد من أن الدبابيس الذهبية متوازية مع بعضها البعض وثبتها في لوحة الدوائر بحيث تكون الأطراف محاذية. بعد ذلك، قم بتثبيت الدبابيس باستخدام عدة طبقات من الإيبوكسي الشفاف، مع ترك الإيبوكسي ليجف تمامًا بين كل طبقة وأخرى، وفي النهاية، قم بصنفرة الإيبوكسي للكشف عن أطراف الدبابيس الذهبية.

بعد ذلك، استخدم مقياس الجهد للتحقق من عدم وجود تماس كهربائي في الأسلاك. ثم استخدم أنابيب بلاستيكية لعزل الدبابيس المعدنية للموصل السلكي الأنثوي ثنائي الاتجاه. بعد ذلك، قم بتوصيل أسلاك القطب الكهربائي من جهاز NMES بالموصل السلكي الأنثوي ثنائي الاتجاه.

تمت مراجعة جميع الإجراءات والموافقة عليها من قبل لجنة الرعاية والمؤسسات الحيوانية (Iacuc) في جامعة بيتسبرغ، ونُفذت في مرافق وبرامج معتمدة دولياً من قبل PHS Assured و alac. يتم تخدير الحيوان عن طريق استنشاق isof fluorine، ويجب أن يظل الحيوان تحت التخدير طوال جلسة التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES).

يجب التأكد من التخدير باستخدام اختبار منعكس تمدد أصابع القدم. ثم ضع الحيوان في وضعية الاستلقاء الجانبي. بعد ذلك، قم بحلاقة الطرف الخلفي، ومسحه بالكحول، ومسح القطب الكهربائي بمحلول مبيض بتركيز 3%.

بعد ذلك باستخدام الماء، قم بضبط معاملات التحفيز بما في ذلك مدة النبضة بمقدار 150 microseconds وتردد قدره 50 PP s. ثم اضبط وقت التحفيز على خمس ثوانٍ مع زيادة تدريجية (ramp up) لمدة 0.5 second ونقصان تدريجي (ramp down) لمدة 0.5 second. سيسمح ذلك للعضلة بالتكيف تدريجياً مع التحفيز، وهو أمر أكثر راحة للحيوان.

بعد ذلك، اضبط وقت التوقف بين الانقباضات على 10 ثوانٍ. يمكن تعديل هذه القيمة بناءً على التأثير المطلوب، ولكن تقليل أوقات التوقف سيؤدي إلى بدء إجهاد العضلات بشكل أسرع. بعد ذلك، قم بتعقيم القطب الكهربائي باستخدام مبيض بتركيز 3% ثم بالماء، وضع جل التوصيل على القطب الكهربائي لتحفيز عضلات الحجرة الأمامية، بما في ذلك العضلة الظنبوبية الأمامية والعضلة الباسطة الطويلة لأصابع القدم؛ ضع القطب السطحي مباشرة فوق العصب الفخذي المشترك للحيوان الموجود في المنطقة القاصية من اللقمة الفخذية الجانبية.

يتم التأكد من وضع القطب الكهربائي عندما يؤدي التحفيز إلى ثني ظهري كامل للكاحل وبسط كامل للأصابع. ومن ناحية أخرى، فإن الثني الظهري للقائمة دون بسط الأصابع يشير إلى أن التحفيز يقتصر على العضلة الظنبوبية الأمامية فقط. بعد ذلك، ابدأ شدة التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES) عند 9 milliamps وأكمل مجموعتين من الانقباضات بإجمالي 20 انقباضاً، مع فترة راحة مدتها خمس دقائق بين المجموعات؛ وخلال فترة الراحة، يتم إجراء التحفيز للطرف المقابل.

ضع الحيوان الآن في غرفة التعافي. بعد أربعة أسابيع من تطبيق التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES) على فئران MDX المصابة بضمور العضلات والتي يتراوح عمرها بين ثلاثة إلى خمسة أشهر، يكشف صبغ العضلات الهيكلية بالهيماتوكيسلين والإيوزين عن عدم وجود زيادة في عدد الألياف ذات النوى المركزية عند مقارنتها بنظيراتها من مجموعة الضبط غير المحفزة. وهذا يشير إلى أن تطبيق NMES لا يؤدي إلى بدء سلسلة التحلل والتجدد.

يكشف الفحص الكيميائي النسيجي المناعي لـ CD 31، كعلامة للخلايا البطانية، أنه مقارنة بالفئران الضابطة التي لم تتلقَّ أي تحفيز، أدى التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES) لمدة أربعة أسابيع إلى تولد أوعية دموية ملحوظ في العضلة المعالجة. يوضح هذا الشكل زيادة ذروة القوة التيتانية في العضلات المعالجة بـ NMES مقارنة بالعضلات الضابطة غير المعالجة. بمجرد إتقان هذه التقنية، يجب أن يستغرق إكمال البروتوكول حوالي 15 دقيقة لكل حيوان.

إن الجزء الأكثر صعوبة في هذا البروتوكول هو إيجاد الموضع الصحيح للقطب الكهربائي لاستحثاث الاستجابة العضلية المطلوبة. نشكركم على المشاهدة. يرجى عدم التردد في التواصل مع مختبرنا في حال كان لديكم أي استفسارات.