Das vorliegende Protokoll beschreibt eine einzigartige Technik namens dosage-adjusted resistance training (DART), die in Präzisionsrehabilitationsstudien an Kleintieren wie Mäusen integriert werden kann.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Dosiertes Widerstandstraining bei Mäusen mit reduziertem Risiko für Muskelschäden
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Progressives Widerstandstraining (PRT), bei dem Muskelkontraktionen gegen zunehmend größere äußere Belastungen durchgeführt werden, kann die Muskelmasse und -kraft bei gesunden Personen und in Patientenpopulationen erhöhen. Es besteht ein Bedarf an Präzisionsrehabilitationsinstrumenten, um die Sicherheit und Wirksamkeit von PRT zur Erhaltung und/oder Wiederherstellung von Muskelmasse und -kraft in präklinischen Studien an Klein- und Großtiermodellen zu testen. Die in diesem Artikel beschriebene PRT-Methodik und das PRT-Gerät können verwendet werden, um ein dosisangepasstes Widerstandstraining (DART) durchzuführen. Das DART-Gerät kann als eigenständiges Dynamometer verwendet werden, um das konzentrische kontraktile Drehmoment, das von den Knöcheldorsiflexoren bei Mäusen erzeugt wird, objektiv zu bewerten, oder kann zu einem bereits vorhandenen isokinetischen Dynamometriesystem hinzugefügt werden. Das DART-Gerät kann mit einem Standard-3D-Drucker basierend auf den Anweisungen und Open-Source-3D-Druckdateien hergestellt werden, die in dieser Arbeit bereitgestellt werden. Der Artikel beschreibt auch den Workflow für eine Studie, um kontraktionsinduzierte Muskelschäden zu vergleichen, die durch einen einzelnen Anfall von DART verursacht werden, mit Muskelschäden, die durch einen vergleichbaren Anfall von isometrischen Kontraktionen (ISOM) in einem Mausmodell der Gliedmaßengürtel-Muskeldystrophie Typ 2B / R2 (BLAJ-Mäuse) verursacht werden. Die Daten von acht BLAJ-Mäusen (vier Tiere für jede Bedingung) deuten darauf hin, dass weniger als 10% des Musculus tibialis anterior (TA) durch einen einzigen Anfall von DART oder ISOM geschädigt wurden, wobei DART weniger schädlich war als ISOM.
Einleitung
Bewegung verleiht der Skelettmuskulatur zahlreiche gesundheitliche Vorteile (überprüft in Vina et al.1). Insbesondere ist bekannt, dass progressives Widerstandstraining (PRT), bei dem Muskelkontraktionen gegen zunehmend größere äußere Belastungen (z. B. Langhanteln, Hanteln, Seilzug-Gewichtsschaltungen) durchgeführt werden, dazu beiträgt, die Muskelmasse und -kraft sowohl bei gesunden Personen als auch bei Patientenpopulationen zu erhöhen (überprüft in früheren Publikationen 2,3 ). PRT basiert auf dem Überlastprinzip, das besagt, dass sich der Muskel, wenn er sich gegen immer größere äu....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
Die in diesem Artikel beschriebenen Experimente wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) an der Wayne State University, Detroit, Michigan, USA, in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren (1996, veröffentlicht von National Academy Press, 2101 Constitution Ave. NW, Washington, DC 20055, USA) genehmigt. B6. A-Dysfprmd/GeneJ-Mäuse (alias BLAJ-Mäuse, Männchen, ~1,5 Jahre alt) mit dem Modell LGMD2B/R2 wurden für die vorliegende Studie verwendet. Die Mäuse wurden aus einer kommerziellen Quelle gewonnen (siehe Materialtabelle).
1. Studiendesign<....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
BLAJ männliche Mäuse, die ~ 1,5 Jahre alt waren, wurden untersucht. BLAJ-Mäuse modellieren die menschliche Muskelerkrankung LGMD2B/R2. Diese Mäuse sind besonders anfällig für verzögert einsetzende Muskelschäden durch einen einzigen Anfall exzentrischer Muskelkontraktionen22,29. BLAJ-Mäuse wurden daher für diese Studien ausgewählt, um zu erfahren, ob DART auf nicht-schädliche Weise durchgeführt werden kann, indem der Widerstand, gegen den der TA-Muskel konzentrisc.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Dieser Artikel enthält Schritt-für-Schritt-Anweisungen zum Konstruieren eines Geräts zur Durchführung einer Art von Präzisionsrehabilitationstraining, das als dosisangepasstes Widerstandstraining (DART) bezeichnet wird. Die Arbeit beschreibt auch die Anwendung des DART-Geräts und der Methodik in einer Trainingsstudie, um Muskelschäden 3 Tage nach einem einzigen DART-Anfall (DART-Gruppe) mit Schäden 3 Tage nach einem vergleichbaren isometrischen Training (ISOM-Gruppe) zu vergleichen.
Die kritis.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren haben keine konkurrierenden finanziellen Interessen.
Danksagungen
Diese Studie wurde durch Zuschüsse der Jain Foundation Inc., R03HD091648 von NICHD, einen Pilotzuschuss von AR3T unter NIH P2CHD086843, einen FRAP Award von EACPHS an der Wayne State University, ein Faculty Startup Package von der Wayne State University und einen Unterauftrag von 1R01AR079884-01 (Peter L. Jones PI) an JAR finanziert. Diese Studie wurde auch durch ein Forschungsstipendium der American Physical Therapy Association - Michigan (APTA-MI) an JMB, MEP und JAR finanziert. Die Autoren danken Dr. Renuka Roche (Associate Professor, Eastern Michigan University, MI) für die kritische Lektüre des Manuskripts und das Feedback. Die Autoren danken Herrn Ans....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| AnMiao Star 608 Keramik Kugellager | Anmiao Star (N/A) | AMS127 | Hochpräzises, reibungsarmes Radlager. Wenn Marke und Modell nicht im Handel erhältlich sind, kann eine alternative Version eines reibungsarmen Radlagers 608 mit einem Bohrungsdurchmesser von 8 mm 22 mm Außendurchmesser, mit Siliziumnitrid-Keramikkugeln im Gehäuse aus Edelstahl 420 sollten ausreichen. Übermäßige Reibung im Radlager wirkt sich negativ auf die Leistung des DART-Geräts aus und erhöht den Gesamtwiderstand gegen Muskelkontraktionen. |
| Axio Scope.A1 Mikroskop | Carl Zeiss (Peabody, MA) | Produkt #Axio Scope.A1 | Licht- und Fluoreszenzmikroskop |
| B6. A-Dysfprmd/GeneJ (auch bekannt als BLAJ-Mäuse) | Das Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Spezielle Kolonie, die von der Jain Foundation Inc. unterhalten wird, für Mitarbeiter, die Dysferlin studieren. | Bestand #012767 | Dysferlin-defiziente Mäuse, die den Gürtel der menschlichen Gliedmaßen Muskeldystrophie Typ 2B/R2 modellieren. |
| Bipolare, transkutane Elektrode für neuromuskuläre elektrische Stimulation (NMES) | Harvard Apparatus, Holliston, MA | BS4 50– 6824 | Elektrode für NMES. Wenn diese Elektrode nicht im Handel erhältlich ist, wenden Sie sich bitte an den entsprechenden Autor, um Alternativen zu erhalten. |
| Coplin Färbeschale | ThermoFisher (Waltham, MA) | Katalog-Nr. S17495 | Färbeschale/-tiegel für Hämatoxylin und Eosin (H& E) Färbung der Abschnitte |
| Cura 4.4.1. Software | Ultimaker, Utrecht, Niederlande | Ultimaker Cura 4.4.1. | Slicing-Software zum Konvertieren von Stereolithographie-Dateien in G-CODE-Dateien |
| Isothermes Deltaphasen-Gel-Heizkissen | Braintree Scientific (Braintree, MA) | Artikel #39DP | Heizkissen zur thermischen Unterstützung von Tieren unter Narkose |
| Eosin Y | Millipore Sigma (Burlington, MA) | HT110132-1L | Rosa zytoplasmatischer Farbstoff |
| Gorilla Super Glue | The Gorilla Glue Company (Cincinnati, OH) | Gorilla Super Glue Micro Precise | Cyanoacrylat-Klebstoff zum Verkleben von PLA-Komponenten |
| Hämatoxylinlösung, Gill No.3 | Millipore Sigma (Burlington, MA) | GHS332-1L | Dunkelblauer Farbstoff für Zellkerne |
| HM525NX Kryostat | ThermoFisher (Waltham, MA) | Katalog #HM525NX | Kryostaten zur Herstellung von gefrorenen Schnitten von |
| Muskeltüchern. Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Work Wischer, 1-lagig | ThermoFisher (Waltham, MA) | Katalog-Nr. 06-666. Hersteller #34120 | Labortücher zum Abtupfen von Mineralöl aus dem Muskelgewebe vor dem Einfrieren und für andere Zwecke. |
| Labview 2014 | National Instruments, Austin, Texas, USA | Labview 2014 | Software für benutzerdefinierte Programme/Routinen, die das Dynamometer bedienen und den NMES-Stimulator auslösen. |
| Flüssigstickstoff HDPE-Dewargefäße | ThermoFisher (Waltham, MA) | S34074B. Thermo Scientific 41502000/EMD-Flasche | zum Halten von flüssigem Stickstoff zum Einfrieren von Muskeln oder anderem Gewebe |
| Magische Enthaarungscreme | Softsheen Carson (New York, NY) | N/A | Rasiermesserlose Haarentfernungscreme |
| Metall-Krokodilklemme | JINSHANGTOPK (webbasiertes Geschäft) | 24 Stück 51 mm Metall-Krokodilklemme Federklemme | zum Halten von Tibia-Stift |
| Micrscope-Objektträger | Globe Scientific (Mahwah, NJ) | 1354W. Diamond White Glass Slides | Geladene Objektträger |
| Mineralöl | ThermoFisher (Waltham, MA) | BP26291 | Mineralöl zum Kryoschutz des Muskelgewebes vor dem Einfrieren |
| Monoprice Premium 3D Drucker Filament PLA | Monoprice (Rancho Cucamonga, CA) | #11778 | Premium 3D Drucker Filament PLA 1,75mm 1 kg/Spule, Grau. Dies ist das Material, das für den 3D-Druck von Gerätekomponenten verwendet wird. |
| Monoprice Select Mini V2 3D-Drucker | Monoprice (Rancho Cucamonga, CA) | Mini V2 3D-3D-Drucker | für die computergestützte Fertigung von Gerätekomponenten. |
| NIH Image software | National Instritues of Health (NIH, Bethesda, MD) | NIH Image für Windows | Bildverarbeitungs- und Analysesoftware zur Quantifizierung von Muskelschäden. NIH Image ist auch als Image J bekannt. |
| Photoshop CS4 | Adobe (San Jose, CA) | Creative Suite (CS4). 64-Bit-Version für Windows | Bildverarbeitungs- und Analysesoftware zur Erzeugung von gekachelten/gestickten Bildern des gesamten Muskelquerschnitts aus Bildern einzelner überlappender Felder |
| PSIU6 Stimulations-Isolationseinheit | Grass Instruments (West Warwick, RI) | PSIU6 Isolationseinheit | Isolationseinheit für NMES. Stimulatoren, wie z. B. das Modell 4100 von A-M, werden mit einer eingebauten Stimulationsisolierungseinheit |
| geliefert Roboz 4-0 Seide schwarz geflochtenes Nahtmaterial | Roboz Surgical (Gaithersburg, MD) | Roboz Surgical SUT152 | Nahtmaterial zum Verbinden der Fußplatte des DART-Geräts mit der Fußplatte des Dynamometers oder des Widerstandswiderstands für das Widerstandstraining |
| S48 Rechteckpulsstimulator | Grass Instruments (West Warwick, RI) | S48 Stimulator | Elektrischer Laborstimulator für NMES . Wenn dieser Stimulator nicht im Handel erhältlich ist, könnte der isolierte Hochleistungsstimulator Modell 4100 von A-M Systems eine Alternative sein. Bitte kontaktieren Sie Co-Autor Jones für weitere Informationen. |
| Scott" s Bläureagenz | Ricca Chemical Company (Arlington, TX) | 6697-32 | Bläuungslösung, die die Hämatoxylin-Kernfärbung intensiviert |
| SigmaStat Version 3.5 | Systat Software (San Jose, CA) | SigmaStat Version 3.5 | Statistisches Softwarepaket für statistische Analysen |
| Tisch-Isofluran-Verdampfer | VetEquip (Livermore, CA) | Artikel #901801 | Inhalatives Tischanästhesiesystem |
| Dreifache antibiotische Erste-Hilfe-Salbe | Global Health Products (heiratsbasiertes Geschäft) | Globe Dreifache antibiotische Erste-Hilfe-Salbe, 1 oz (2er-Pack) Erste-Hilfe-Antibiotika-Salbe | Antibiotika-Salbe, die im Rahmen der postoperativen Pflege auf die Tibianadel aufgetragen |
Referenzen
- Vina, J., Sanchis-Gomar, F., Martinez-Bello, V., Gomez-Cabrera, M. C. Exercise acts as a drug; The pharmacological benefits of exercise. British Journal of Pharmacology. 167 (1), 1-12 (2012).
- Murton, A. J., Greenhaff, P. L.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
