本方案描述了利用慢性收缩活动运动模型，观察大鼠后肢骨骼肌在刺激诱导下的适应性变化。
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摘要
摘要
骨骼肌是一种高度可适应的组织，其生物化学和生理特性在长期运动刺激下会发生显著改变。为了研究引发各种肌肉适应的潜在机制，动物实验中已采用多种运动方案，如跑台运动、转轮跑动和游泳运动等。然而，这些运动模型需要较长时间才能诱导肌肉产生适应性变化，且这些变化可能受到体液或神经因素的调控，从而限制了其在研究肌肉特异性收缩诱导适应中的应用。采用间接低频刺激（10 Hz）以诱导慢性收缩性活动（CCA）已被用作一种替代性运动训练模型，因其可在不依赖全身系统因素的情况下，在7天内成功诱导肌肉线粒体的适应性改变。本文详细描述了在大鼠骨骼肌中实施CCA处理所需的手术技术，以期为今后的研究提供广泛的应用基础。
引言
骨骼肌可通过其生物能量代谢和物理结构的改变来适应运动训练1。耐力训练引起的主要变化之一是线粒体生物合成，可通过线粒体组分（例如，细胞色素c氧化酶[COX]亚基）表达水平的升高以及转录共激活因子PGC-1α的表达增加来评估2。越来越多的研究表明，许多其他因素，包括线粒体更新和线粒体自噬，也在肌肉适应过程中发挥重要作用。然而，急性或慢性运动调控骨骼肌中这些过程的机制目前 仍不明确。
为了阐明调控运动诱导的肌肉适应性的通路，研究人员在啮齿类动物研究中常采用多种运动模型，包括跑台运动、跑轮运动和游泳运动。然而，这些实验方案存在一定局限性，通常需要约 4 至 12 周才能观察到这些表型变化3,4,5。作为一种替代性实验方法，低频电刺激诱导的慢性收缩活动（chronic contractile activity, CCA）已被有效应用，因其可在显著更短的时间内（i.e., 最长 7 天）引发肌肉适应性改变，且其效果似乎与其他运动方案相当，甚至更强。此外，由于存在激素6、温度7
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方案
所有与动物相关的操作均经约克大学动物护理委员会审查并批准。大鼠抵达约克大学动物设施后，在手术前至少给予五天时间适应环境，并自由摄取食物。ad libitum。尽管该方案此前已应用于其他物种15,17,22，但本文特别基于Pette及其同事的开创性工作23，聚焦于大鼠模型。
1. 慢性收缩活性装置的制备
- 使用电压表检测纽扣式锂电池的电压。
注意：每节电池的电压应为 3.0 ± 0.10 V。 - 将两节或三节电池插入设备插槽中，使总电压达到 6 - 9 V。
注意：研究人员可根据实验需求自行决定在整个实验过程中维持 6 V 或 9 V 的电压。根据实验设计和所需刺激强度，可选择使用两节或三节电池。 - 通过脉冲指示器验证设备是否正常工作，方法是将设备暴露于便携式红外闪光灯发出的 1 个脉冲下。
2. 慢性收缩活动的手术操作
注意：手术前应对所有手术器械进行灭菌处理。手术过程中及手术结束后，均需使用加热垫维持大鼠的体温。....
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结果
我们已证明，慢性收缩活动（CCA）是诱导骨骼肌内线粒体发生有利适应的有效手段。接受7天（每天6小时）CCA处理的大鼠，其被刺激肌肉中的线粒体生物合成较未受刺激的对侧（对照）后肢显著增强。这种线粒体生物合成的增加表现为线粒体生物合成主调控因子PGC-1α的蛋白表达升高（图3A），以及电子传递链中其他关键线粒体蛋白COX-I和COX-IV的表达上调。此外，作为线粒体含量有效指标的细胞色素c氧化酶（COX）酶活性在经过7天CCA后约升高了30%（图3B）。另外，我们采用透化肌纤维评估线粒体功能，以测定线粒体呼吸能力，发现经过7天刺激的肌肉其最大呼吸（即状态3）能力较对照肌肉有所提高（图3C）。此外，经过7天CCA后，肌膜下（SS）和肌原纤维间（IMF）两个线粒体群体均有所增加（图4A和B）；.......
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讨论
通过低频肌肉刺激的运动慢性收缩活动（CCA）模型 体内是研究肌肉对运动产生表型适应的理想模型13,24,25,26如先前研究所示20,27，CCA 是一种有效的工具，研究人员可通过它来控制训练量和训练频率（即， 时间和天数），并研究在重复收缩活动过程中发生的各种生物化学和/或分子事件。该模型的最佳特性之一是使用对侧后肢的肌肉作为内部对照，有助于最小化动物之间的个体差异。此外，我们过去十年的大量实验表明，外部CCA装置不会限制动物的正常行为模式（例如， 漫游、进食和睡眠），并可结合其他实验处理，例如药物注射。因此，研究人员可在训练研究中应用CCA方案，并根据自身实验需求进行相应修改。
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
我们感谢 Liam Tyron 对手稿的专家级审阅。本研究得到了加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）向 D. A. Hood 提供的资金支持。D. A. Hood 还担任加拿大细胞生理学研究讲席教授。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 斯普拉格-多利大鼠 | 查尔斯河实验室 | 品系 400 | |
| 慢性收缩活动装置 | 自制 | 不适用 | |
| CCA 装置保护盒（3.5 × 3.5 × 2.5 cm） | 自制 | 不适用 | 盒子应由不透明材料制成，或用不透明胶带包裹 |
| 锂离子纽扣电池（3V） | 松下 | CR2016 | |
| Medwire | Leico Industries | 316SS7/44T | |
| 焊针（插座） | Digi-Key | ED6218-ND | |
| 柔韧多孔胶带 | 强生 & Johnson | 5104 | |
| 丝线缝合线（5 号） | Ethicon | 640G | |
| 丝线缝合线（6 号） | Ethicon | 706G | |
| 弯头钝头剪刀（11.5 cm 长） | F.S.T. | 14075-11 | |
| 弯头钝头剪刀（15 cm 长） | F.S.T. | 14111-15 | |
| 精细止血钳（16 cm 长） | Lawton | 06-0230 | |
| 手术刀 | Feather | 3 | |
| 弯头镊子 | F.S.T. | 11052-10 | |
| 不锈钢棒（30 cm；直径 7 mm） | 自制 | 不适用 | 棒的一端应有 5 mm 的切口，用于固定导线以便在皮下穿行 |
| 施夹钳 | KLS Martin | 20-916-12 | |
| 缝合钉（夹子） | Bbraun | BN507R | |
| 金属钩/牵开器 | 自制 | 不适用 | |
| 聚维酮碘（500 mL） | Rougier | #NPN00172944 | |
| 氨苄西林钠 | Novopharm | #DIN00872644 | |
| 美达辛（Metacam） | Boehringer | #DIN02240463 | |
| 数字万用表（电压表） | Soar Corporation | ME-501 | |
| LED 数字频闪仪 | Lutron Electronic Enterprise | DT-2269 |
参考文献
- Holloszy, J. O., Coyle, E. F. Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 56 (4), 831-838 (1984).
- Hood, D. A. Invited Rev....
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