一个 在体内 啮齿类动物模型中的收缩性损伤及恢复过程的无创监测

摘要

介绍了一种损伤的体内动物模型。该方法利用了腓神经的皮下位置。通过商用软件预先设定并同步运动速度、肌肉激活时机和运动弧度。损伤后的变化通过磁共振成像/波谱分析在体内进行监测。

摘要

肌肉拉伤是医生治疗中最常见的主诉之一。肌肉损伤通常仅通过患者病史和体格检查即可诊断，但其临床表现可能因损伤程度、患者的疼痛耐受度等因素而有很大差异。对于存在肌肉损伤或肌肉疾病的患者，对肌肉损伤的评估通常局限于临床体征，例如压痛、肌力、关节活动范围，以及较新近应用的影像学检查。生物标志物（如血清肌酸激酶水平）在肌肉损伤时通常会升高，但其水平并不总是与肌肉力量的下降相一致。这一点甚至适用于来自动物的组织学检查结果，尽管组织学提供了“直接的”损伤评估，但仍无法完全解释功能的全部丧失。一些研究者认为，衡量肌肉整体健康状况最全面的指标是其收缩力。由于肌肉损伤是在多种生物力学条件下发生的随机事件，因此难以研究。在此，我们描述了一种用于测量扭矩并诱发稳定肌肉损伤的 in vivo 动物模型。我们还介绍了在 in situ 条件下对离体肌肉进行力量测量的模型。此外，我们描述了小动物 MRI 操作流程。

方案

1. 体内 损伤模型与等长转矩的测量

1. 这些操作步骤适用于大鼠或小鼠^7,17,18。开始时，将动物仰卧位置于吸入麻醉下（在诱导舱中使用约 4–5% 异氟烷进行诱导，随后通过鼻罩以约 2% 异氟烷维持麻醉），使用精密蒸发器（产品目录号 #91103，Vet Equip, Inc, Pleasanton, CA）。在每只眼睛上涂抹无菌眼用软膏（Paralube Vet Ointment，PharmaDerm，Floham Park, NJ），以防止角膜干燥。在操作过程中，通过在笼外使用加热灯保持动物体温，加热灯应始终距离动物至少 6 英寸。
2. 通过剃除毛发并交替使用聚维酮碘和 70% 酒精进行皮肤清洁，以防止皮肤细菌污染软组织或骨骼。通过深部肌腱反射缺失（捏足时无足部回缩反应）确认麻醉效果。手动将一根针插入近端胫骨，以将肢体固定在装置上（小鼠使用 25G 或 27G 针头）。针头不应进入小腿前侧间室。
3. 将针头锁定在固定位置，使动物保持仰卧位且脚趾垂直向上。使用定制装置固定针头，从而稳定下肢。
4. 将肢体的足部放置在定制加工的足板上（图 1）。足板的轴连接至步进电机（型号 T8904，NMB Technologies，Chatsworth, CA）和扭矩传感器（型号 QWFK-8M，Sensotec，Columbus, OH）。初始时应将足部对齐，使其与胫骨垂直，如图 1 所示。
5. 使....

讨论

“肌肉损伤”的定义和测量方法多种多样。组织学检查结果^6,9可显示结构性损伤，但用于评估肌肉损伤的许多生物标志物（包括动物实验中使用的标志物）存在一个共同问题，即它们通常与力量下降无关。肌肉损伤的定义往往依赖于所采用的检测方法，且没有任何单一指标能够解释损伤后收缩功能的变化。尽管存在损伤标志物，肌肉的完全收缩功能仍可能持续存在，因此力量下降可能是衡量损伤最有效且最相关的指标³。

在人体中研究肌肉损伤具有挑战性，因为其发生是难以预测的随机事件，且临床表现差异很大。因此，关于肌肉损伤的大部分数据均来自动物研究，后者能够控制多种变量，并便于研究损伤与恢复的机制。in vivo 损伤装置的描述提供了一种无需解剖肌肉即可评估肌肉收缩功能的方法，从而避免了处死实验动物。我们自主设计的损伤模型（专利申请中）基于其他研究者用于建立动物收缩性损伤的相同原理^5,12,15,24。尽管市场上已有类似模型，但除硬件使用说明外，相关操作指导极为有限。我们的模型在可用活动范围和角速度方面具有优势¹⁷，.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
除足板外，小鼠和大鼠所用设备均相同
BUD Value Line 柜体	Newark Inc	06M4718
多功能 I/O USB-6221M	National Instruments	779808-01
步进电机控制器	Newark Inc	16M4189
步进电机	Newark Inc	16M4198
应变仪放大器	Honeywell	DV-05
扭矩传感器	Honeywell	QWLC-8M
足板及稳定装置（定制，专利待批）