القياس المتكرر التنفسي آخر العضلات والتهوية في نماذج الماوس من مرض عصبي عضلي

الهدف العام من هذا الإجراء هو قياس نشاط العضلات التنفسية والتهوية بشكل متكرر طوال فترة تطور المرض، وذلك بعد الزرع الجراحي لجهاز قياس عن بُعد مع إدخال أقطاب تخطيط كهربائية العضلات في عضلات مختارة. يمكن استخدام هذه الطريقة للإجابة على أسئلة رئيسية حول كيفية تعويض العضلات التنفسية المساعدة لخلل وظيفة الحجاب الحاجز الناتج عن المرض أو الإصابة.

تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في إمكانية قياس التهوية ونشاط العضلات التنفسية لدى الفأر نفسه الذي يتحرك بحرية طوال فترة تطور المرض. ويمكن لهذه الطريقة أن توفر رؤى قيمة حول تشخيص وعلاج التصلب الجانبي الضموري (ALS)، كما يمكن تطبيقها على نماذج أخرى من الأمراض العصبية العضلية أو إصابات النخاع الشوكي. ابدأ بتجهيز أقطاب تخطيط كهربائية العضلات (EMG).

استخدم مقصاً مخصصاً للتعامل مع الأسلاك لتقليم الأطراف البعيدة، بحيث يتبقى حوالي ثلاثة سنتيمترات من السلك للوصول إلى العضلة المستهدفة. ثم استخدم مشرطاً لإزالة 0.5 سنتيمتر من الغطاء البلاستيكي دون قطع السلك نفسه. بعد ذلك، استخدم أدوات التعامل مع الأسلاك لمد نهايات الأطراف إلى أربعة أو خمسة أضعاف طولها الأصلي.

قم بقص السلك المكشوف للأقطاب بحيث يكون طولها 0.5 centimeters. ثم قم بتجهيز أغطية للأقطاب لتغطية نهايات الأسلاك عن طريق قص أنابيب بطول 0.25 centimeter من الغلاف البلاستيكي الذي تمت إزالته سابقاً. بعد تخدير الفأر، قم بإجراء وخزة في إصبع القدم ووخزة في الذيل للتأكد من تخدير الفأر بشكل كامل من خلال غياب أي رد فعل.

انقل الفأر بعد ذلك إلى تجهيزات الجراحة وضع القمع الأنفي للحفاظ على التخدير أثناء العملية. ضع مرهم العين المزلق لمنع جفاف العينين خلال الجراحة. قص أظافر القدم في الجانب المماثل لموقع الجراحة لتقليل احتمالية قيام الفأر بنزع الأسلاك أو التسبب في جروح عن طريق الخدش أثناء عملية الشفاء.

احلق شعر الفأر للكشف عن الموقع الجراحي بين الأذن والكتف. ثم قم بمسح الموقع الجراحي بالتناوب، أولاً بالمطهر، ثم بالكحول الإيزوبروبيلي. لبدء عملية الزرع، اسحب الطرف الأمامي باتجاه القدم في نفس الجانب لإزاحة لوح الكتف ذيلياً، مما يتيح الوصول الجراحي إلى العضلات السلمية وعضلة شبه المنحرفة.

استخدم ملاقط منحنية غير حادة لإبعاد الطرف الأمامي في نفس جانب موقع الجراحة، ثم قم بتثبيت الطرف في مكانه باستخدام شريط لاصق. بعد ارتداء زوج جديد من القفازات الجراحية، استخدم المشرط لإجراء شق مائل بطول سنتيمترين بين الكتف والأذن. بعد ذلك، وباستخدام ملاقط استئصال الصفائح الشوكية في كل يد، اسحب الوسادة الدهنية وباعد بين العضلة شبه المنحرفة والعضلة الجلدية للعنق للكشف عن اللفافة التي تغطي العضلة القصية الماستويدية والعضلات الأخمعية.

استخدم العضلة القصية الترقوية الخشائية الشاحبة والعصب الحجابي كعلامات استدلالية لتحديد العضلات الأخمعية. لاحظ أن العصب الحجابي يمتد موازيًا للعضلات الأخمعية، بينما تقع العضلة القصية الترقوية الخشائية في الأسفل. وتمتد العضلات الأخمعية بشكل مائل من الفقرات العنقية إلى الأضلاع تحت العضلة شبه المنحرفة.

سيتم إدخال أسلاك القياس الحيوي في العضلة الأخمعية الأمامية، والتي يمكن تمييزها بأنها العضلة التي تمتد بمحاذاة العصب الحجابي. بعد ذلك، يتم إنشاء جيب لجهاز الإرسال عن طريق إدخال طرفي مقص فصل الأنسجة تحت جلد الفأر ومباعدتهما حتى يتشكل جيب أكبر قليلاً من عرض جهاز الإرسال. يتم غسل الجيب بمحلول ملحي معقم دافئ.

بعد ذلك، أدخل جهاز الإرسال بحيث يكون الجانب الأكثر تسطحاً مواجهاً للعضلة. ضع جهاز الإرسال بحيث يستقر بشكل مسطح وتخرج الأسلاك من الجيب متوازية مع بعضها البعض بدلاً من أن تكون ملتوية. مدّ الأسلاك من جهاز الإرسال إلى العضلات الأخعابية والعضلة شبه المنحرفة، بحيث تستقر المجموعتان من أسلاك الجهد الحيوي بشكل مسطح ومتوازٍ مع بعضهما البعض.

استخدم بعد ذلك ملقط استئصال الصفيحة الفقرية لفصل العضلة الأخمصية الأمامية عن العضلات المحيطة بها. ثم أدخل إبرة عيار 25 عبر العضلة الأخمصية بشكل عمودي على الألياف العضلية. أدخل قطباً كهربائياً في طرف الإبرة، ثم اسحب الإبرة من العضلة مع ترك القطب الكهربائي مُدراجاً في العضلة وصولاً إلى عازل السلك.

سجّل ألوان الأسلاك التي يتم إدخالها في كل عضلة. ضع قطرة من لاصق السيانوأكريليت على إبرة قياس 21 لتسهيل وضع الغراء على الأسلاك. ثم ضع اللاصق على الطرف المكشوف من السلك بالقرب من العضلة التي أُدخل فيها السلك.

قم بتمرير غطاء السلك بسرعة فوق السلك بحيث لا يتبقى أي جزء من السلك مكشوفاً بين غطاء السلك والعضلة. قم بقص السلك الزائد بعيداً عن الغطاء، وضع قطرة من لاصق السيانوأكريليت على طرف غطاء السلك والسلك. اترك الغراء لبعض الوقت حتى يتpolymerize قبل الإفلات.

بعد ذلك، أدخل سلك القطبية المعاكسة موازيًا للسلك الأول في نفس العضلة وبنفس الطريقة. يجب أن يكون هذا السلك بعيدًا عن السلك الأول بمسافة تتراوح بين واحد إلى اثنين مليمتر. كرر الإجراء لإدخال الأسلاك في العضلة شبه المنحرفة، الواقعة أمام العضلة الأخمعية مباشرة كما هو موضح هنا.

تحقق بعد ذلك من أن أسلاك التوصيل مثبتة في مكانها، ومن وجود قدر كافٍ من الارتخاء في الأسلاك لتمكين الحيوان من القيام بحركات الجسم دون شد الأسلاك. ثم قم بإزالة الشريط اللاصق الذي يثبت الطرف الأمامي برفق. واسحب الوسادة الدهنية للخلف فوق العضلة واستخدمها لتغطية الأسلاك المُدخلة.

بعد ذلك، قم بتقريب سدائل الجلد معاً بحيث تتطابق خطوط الشق. استخدم ملقطاً منحنيًا لضم جزء من سدائل الجلد معاً، ثم ضع خطاً صغيراً من لاصق cyanoacrylate على طول هذا الخط. احقن 0.1 milliliters من carprofen تحت الجلد لتخفيف الألم بعد الجراحة بينما لا يزال الحيوان تحت تأثير التخدير.

أخرج الحيوان من المخروط الأنفي وضعه في قفص نظيف داخل الحاضنة المسخنة مسبقاً حتى يستيقظ الحيوان ويبدأ في التحرك داخل القفص طواعية. ضع الفأر في غرفة قياس حجم التنفس (plethysmography) لمدة ساعة واحدة على الأقل ليتأقلم قبل تسجيل تخطيط كهربائية العضلات (EMG) وقياس حجم التنفس. قبل البدء بالتسجيل ولكن بعد عملية المعايرة، قم بتشغيل جهاز الإرسال عن طريق وضع مغناطيس قوي على مسافة بوصة واحدة من الحيوان المزروع بالجهاز.

سيشير ضوء أحمر في مقدمة جهاز الاستقبال إلى أن جهاز الإرسال قيد التشغيل. ابدأ عملية الاستحواذ باستخدام القائمة المنسدلة المسماة Acquisition واختيار Start Acquisition. وعلى الرغم من أن مدة التسجيل قد تختلف حسب التجربة، إلا أن تسجيل قياس حجم التنفس (plethysmography) وتخطيط كهربائية العضلات (EMG) النموذجي يستغرق من ساعة إلى ثلاث ساعات.

عند الانتهاء من عملية الاستحواذ، قم بإيقاف تشغيل جهاز الإرسال باستخدام مغناطيس وأعد الحيوان إلى القفص الرئيسي. فيما يلي آثار WBP وEMG لعضلات السكالين والعضلة شبه المنحرفة من فأر SOD-1(G93A) في مرحلة ما قبل ظهور الأعراض في اليوم 98 بعد الولادة. وتُستخدم الفترات التي يكون فيها الحيوان في حالة راحة لأغراض التحليل.

يوضح المربع الأحمر آثار تخطيط كهربائية العضلات (EMG) في حالة الراحة مع غياب نوبات تخطيط كهربائية العضلات، وهو أمر مميز للفأر في مرحلة ما قبل ظهور الأعراض. وتظهر الآثار خارج المربع الأحمر قممًا كبيرة وغير منتظمة في آثار قياس تغير الحجم (plethysmography) والنشاط العضلي وآثار تخطيط كهربائية العضلات، وهو ما يحدث عادةً عندما يتحرك الحيوان. تُظهر هذه الصورة آثار قياس تغير الحجم (WBP) وتخطيط كهربائية العضلات (EMG) للعضلة شبه المنحرفة من فأر SOD-1(G93A) تظهر عليه الأعراض في اليوم 126 بعد الولادة، حيث تظهر نوبة تخطيط كهربائية العضلات بينما يكون الفأر في حالة الراحة.

بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في غضون 35 دقيقة إذا تم القيام بها بشكل صحيح. وباتباع هذا الإجراء، يمكن استخدام الحيوانات المزروعة لتقييم فعالية الأدوPharmaceuticals في تعزيز نشاط العضلات التنفسية المساعدة في نماذج المرض أو الإصابة.