2017年7月6日
我们描述了一种在麻醉大鼠模型中进行的外科手术操作,用于测定舌肌的肌张力及黏弹性特性。该操作包括对舌下神经进行特异性刺激,并对肌肉施加被动李萨如力/形变曲线。
本实验的总体目标是评估麻醉大鼠舌肌的强度及其黏弹性特性。该方法有助于回答睡眠呼吸障碍领域中关于阻塞性睡眠呼吸暂停的关键问题。该技术的主要优势在于能够提供有关肌肉功能的定量数据,且经过适当培训后,可利用大多数肌肉力学实验室中常见的离体肌槽装置轻松开展实验。
这些方法可以揭示大鼠舌部的生理学和力学特性,也可应用于其他系统,包括小鼠模型。我们最初是在评估舌根部脂肪沉积如何改变该肌肉力学特性时,提出了这一方法学思路。
通过脚趾夹捏无反应确认达到适当的镇静程度后,使用手术剪在大鼠颈部皮肤上切除一个椭圆形区域,并去除该处皮肤。钝性分离任何脂肪组织、舌下腺和颌下腺以及气管周围的肌肉层。使用电灼器,在可能与神经接触的部位,切除靠近舌骨的二腹肌近端部分。
然后,在神经上滴加一滴矿物油,以防止其脱水。使用一对精细镊子将舌下神经从周围组织中分离出来。使用钩子确保有至少三毫米的神经可用于连接双极电极。
使用微型止血钳,在尽可能远离舌骨的位置夹伤舌下神经,以避免刺激发生逆行传导,施加五秒钟的轻柔压力。当止血钳夹住神经时,应可见舌根部出现短暂的抽搐。随后,在另一侧重复上述神经识别与损伤操作。
进行气管插管时,首先应轻柔地钝性分离气管周围平滑肌,以暴露气管组织。接着,使用持针钳小心提起气管,并在靠近胸腔的位置将4-0缝线穿过气管下方。在距喉部第六与第七气管环之间打一个初始松结,然后将一支经矿物油润滑的移液管管柄从气管下方滑入。
当移液器就位后,在靠近喉部的第四与第五软骨环之间做一个小切口。将连接麻醉机的套管轻轻插入切口,深度约为五个软骨环的距离。将套管固定于缝线上以形成密闭密封,并使用打结镊子小心夹住舌头。
然后,将一根浸有PBS、长20厘米的黑色丝线编织五零号缝合线从舌尖向内侧穿过,并在缝合线上打一个约4厘米宽的环形结。为测定舌头的等长收缩力和黏弹性特性,将动物仰卧置于肌力测试系统的加热托盘中,并使用带塑料涂层的金属扎线将动物的鼻部固定在托盘上。插入一个连接在9千克张力单丝线上的三通旋转接头,以保持动物口腔处于张开状态,再将缝合线环连接至力传感器。
用胶带固定四肢和腹部,以在刺激过程中固定动物,并使用定制的刺激钩通过极性电极连接每侧舌下神经。使用可堆叠的双接线柱将每个电极的两个香蕉插头转换为单个BNC连接器。然后,使用BNC分路器将电极连接至仪器的刺激模式。
在确认舌部和颈部与力传感器的杠杆对齐后,逐渐调整舌肌长度并施加单次电刺激,直至获得最大收缩力。一旦获得最大单收缩力,使用游标卡尺测量从舌骨附着点至舌尖的舌肌长度。为测量等长收缩力,先施加一次单刺激,20秒后再施加强直刺激,记录最大单收缩力和强直收缩力。
为了在不改变动物位置的情况下测定舌头的黏弹性特性,在等长力测定后三到五分钟,对舌体施加被动拉伸循环,拉伸位移从最适长度开始逐渐增加,且不刺激舌下神经。此处展示了三个月大Zucker大鼠的抽搐力和强直收缩力的预期值。刺激后产生的强直收缩力应迅速达到峰值。
随后逐渐缓慢下降,直至刺激停止。在此图中,可观察到一些不成功的收缩,表现为第四次收缩在刺激结束前未能达到平台期,或刺激引发了颈部肌肉的收缩。这些具有代表性的长度与力轨迹的李萨如功环,是通过将舌头从其最适长度的5%拉伸至50%获得的。
随后可将这些回路组合,生成典型的利萨茹回路轨迹。一旦掌握该技术,若操作得当,可在大约一个半小时内完成。观看本视频后,您应能充分理解如何暴露并分离舌下神经,以及如何测定舌头的机械黏弹性特性。
感谢观看,祝您的实验顺利。
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本文介绍了一种在麻醉大鼠中进行的外科手术操作,用于评估舌肌的肌张力及黏弹性特性。该方法包括舌下神经刺激以及被动李萨如力/形变曲线的测定。
对舌肌力量和黏弹性进行体内定量评估,可为睡眠呼吸障碍的临床前模型提供机制性风险降低依据。该方法可提供功能终点指标,能够与影像学和组织学数据相关联,从而支持神经肌肉和代谢疾病研究中的转化连续性。对生物力学特性的可靠测量,有助于针对气道通畅性和肌肉张力的治疗策略进行靶点验证和研发管线筛选。
该方法通过为神经肌肉和代谢疾病模型中的假设验证、靶点确证及转化研究提供功能性读数,融入了从发现到临床前研究的连续过程。