Anwendung konsistenter massageähnlicher Störungen an Mauskälbern und Überwachung der daraus resultierenden intramuskulären Druckänderungen
20. September 2019
Hier beschreiben wir die Protokolle zur Anwendung definierter mechanischer Belastungen auf Mauskälber und zur Überwachung der gleichzeitigen intramuskulären Druckänderungen. Die experimentellen Systeme, die wir entwickelt haben, können nützlich sein, um den Mechanismus hinter den positiven Auswirkungen von körperlicher Bewegung und Massage zu untersuchen.
Unser Protokoll kann in den Systemen und Mechanismen nützlich sein. Und die richtigen Informationen zeigen die Wirkung von körperlichem Stress und Massage. Unser lokales zyklisches Vervollständigungssystem ist viel einfacher.
Die herkömmlichen Methoden sind für das lokale Einfügen nicht erforderlich. Tragen Sie chirurgisches Klebeband auf die bilateralen Hinterbeine in der Supine-Position mit verlängerten Kniegelenken und beugten Knöchelgelenken auf. Legen Sie einen Aluminiumdraht auf den Stamm auf der L4-5-Rückenebene und wickeln Sie den Draht in einer Spiralkonfiguration um die Hinterbeine mit fünf Millimeter Lücken zwischen jeder Drehung der Spirale.
Um die Möglichkeit eines Entweichens aus der Verdrahtung zu minimieren, passen Sie die Drahtkonfiguration manuell an, um die Hüftgelenke in einer 90-Grad-Position der Entführung zu immobilisieren. Dann kehren Sie die Maus zu ihren Hauskäfig mit Überwachung bis zur vollständigen Wiederherstellung. Um den intramuskulären Gastrocnemius Muskeldruck zu messen, platzieren Sie die anästhesierte Maus in die anfällige Position und rasieren, depilaten und halbsterilisieren die Haut des hinteren Kalbs.
Verwenden Sie ein Skalpell, um einen Zwei-Millimeter-Schnitt in der desinfizierten Haut zu machen. Und legen Sie eine 20 Gauge Indwelling Nadel in den Magen-Darm-Muskel in einem 150 bis 170 Grad Winkel zur Hautoberfläche. Als nächstes, mit der Kunststoffhülle der Nadel als Leitfaden, legen Sie einen Blutdruck-Telemeter-Sensor in den mittleren Bauch des Magen-Darm-Muskel.
Umschließen Sie die Haut mit einer 4-O Nylon Naht. Verwenden Sie dann mehrere verschiedene zylindrische Einheitengewichte, um eine Minute lang eine lokale zylindrische Kompression auf den Wadenmuskel anzuwenden. Und überwachen Sie den intramuskulären Druck mit der entsprechenden Software für die biologische Signalanalyse.
Für die lokale zyklische Kompressionsbehandlung lösen Sie die anästhesierte Maus von der Hinterteilverdrahtung. Und legen Sie das Tier in die anfällige Position. Passen Sie die Hinterbeine so an, dass die Kniegelenke verlängert werden und die Sprunggelenke mit den nach oben gerichteten Waden gebeugt werden.
Und vertikal bewegen Sie eine zylindrische Gewichtseinheit, die mit einem gepolsterten Polster bedeckt ist, sieben Tage lang 30 Minuten pro Tag über den Wadenmuskel bei einem Hertz. Nach jedem täglichen Anfall der Kompression verdrahten Sie die Hinterbeine der Maus, bevor Sie das Tier in seinen Heimischenkäfig zurückführen. Am Ende des Experiments depilate die hintere Wadenoberfläche und machen einen Hautschnitt, um eine Trennung der Gastrocnemius-Muskeln vom tibiofibulären Knochen zu ermöglichen.
Das geerntete Muskelgewebe schnell in einer optimalen Schnitttemperatur-Verbindungslösung einfrieren. Und verwenden Sie einen Kryostat, um Abschnitte der Gastrocnemius-Muskeln auf Glasrutschen zu erhalten. Zur immunhistochemischen Etikettierung tauen und dehydrieren Sie die Abschnitte durch Lufttrocknung bei Raumtemperatur, bevor Sie einen hydrophoben Stift verwenden, um einen Ring um die Gewebeabschnitte auf jeder Rutsche zu ziehen.
Als nächstes legen Sie die Dias in die Feuchtigkeitskammer. Und fügen Sie 100 Mikroliter Blockierpuffer zu jeder Seite hinzu. Spülen Sie die Dias nach 30 Minuten bei Raumtemperatur mit zwei 5-minütigen Wäbungen in PBS-T, bevor Sie die Abschnitte mit 100 Mikrolitern des primären Voninteresses antikörpern, über Nacht bei Raumtemperatur.
Am nächsten Morgen waschen Sie die Rutschen 3 mal in PBS-T für 5 Minuten pro Wäsche. Und beschriften Sie die Proben mit einem geeigneten Sekundärantikörper für 1 Stunde bei Raumtemperatur, geschützt vor Licht. Am Ende der Inkubation die Dias 3 Mal in frischem PBS-T waschen, wie gezeigt.
Und färben Sie die Kerne mit 100 Mikroliter DAPI für drei Minuten bei Raumtemperatur im Dunkeln. Waschen Sie dann die Rutsche noch dreimal. Und montieren Sie die Proben mit einem kompatiblen Montagemedium und Deckelscheine.
Für die histomorphometrische Analyse stellen Sie die Dias auf die Bühne eines Fluoreszenzmikroskops und betrachten Sie die Proben unter einem 20-X subjektiven in den entsprechenden Filtern. Dann messen Sie in der Bildanalyse-Software den Querschnittsbereich jedes Myofibers und zählen die Anzahl der Zellen, die die experimentellen Marker von Interesse ausdrücken. Der Querschnittsbereich von gastrocnemius myofiber wird durch immobilisierte Hinterbeiner signifikant vermindert.
Darüber hinaus zeigt die immunfluoreszierende Färbungsanalyse, dass Zellen, die MCP-1 und TNF-alpha exzieren, in den Gastrocneimus-Muskelgeweben immobilisierter Hinterbeine signifikant erhöht sind. Zusammen mit der Zunahme der Zellen, die positiv mit F4/80 gefärbt sind, scheint die Immobilisierung der Hinterbeine die Wadenmuskelatrophie zu initiieren, die lokale Entzündungsreaktionen, einschließlich Makrophagenansammlung, beinhaltet. Unter den verschiedenen lokalen zyklischen Kompressionsgrößen, die durch Änderung des Gewichts der zylindrischen Einheit getestet wurden, scheint die Kompression, die 50 Milliliter Quecksilber intermuskulären Druckwellen entspricht, die immobilisierunginduzierte Abnahme im myofiber-Querschnittsbereich am effizientesten zu lindern und die Makrophagenakkumulation in den Gastrocnemius-Muskeln zu erhöhen.
Eine 66 Gramm lokale zyklische Kompression, die bei 1 Hertz für 30 Minuten pro Tag für 7 Tage angewendet wird, lindert die beobachteten Immobilisierungsinduzierten Abnahmen im Myofiberquerschnitt der Gastrocnemiusmuskulatur signifikant. Mehr, lokale zyklische Kompression teilweise temperiert Immobilisierung induzierte Abnahme der Kontraktuskraft der Trizeps Surae Muskeln. Darüber hinaus mildert die lokale zyklische Kompression den Anstieg von F4/80 positiv, TNF-alpha-positiv und MCP-1 eine positive Zellen im Gastrocnemius-Muskelgewebe von immobilisierten Hinterbeinen.
Unser Ansatz wird eine wissenschaftliche Grundlage für den Muskelaufbau beim Patienten und unsere mögliche Strategie für präventive Verfahren bieten. Die Ratte fand die begrenzte körperliche Inaktivität. Mit unserem System haben wir begonnen, die meisten Patienten zu bewerten, die Muskeln fehlen Mechanik im Patienten.
Moderate lokale industrielle Art und Weise, es zu tun macht eine perfekte Immobilisierung induzierte Muskelatrophie.
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Überblick
Dieser Artikel beschreibt Protokolle für das Anwenden mechanischer Belastungen auf Mauskalbchen und die Überwachung von Veränderungen des intramuskulären Drucks. Diese experimentellen Systeme sind entwickelt worden, um die Mechanismen hinter den vorteilhaften Auswirkungen von körperlicher Betätigung und Massage zu untersuchen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Biomechanik
- Physiologie
Hintergrund
- Verständnis der Auswirkungen mechanischer Belastungen auf die Muskelphysiologie.
- Untersuchung der Rolle von körperlicher Belastung und Massage.
- Entwicklung einfacherer Methoden zur Überwachung des intramuskulären Drucks.
- Erweiterung des Wissens über die Vorteile von körperlicher Betätigung.
Zweck der Studie
- Protokolle für das Anwenden mechanischer Belastungen auf Mauskalbchen zu etablieren.
- Veränderungen des intramuskulären Drucks während dieser Anwendungen zu überwachen.
- Die Mechanismen hinter den Vorteilen von körperlicher Betätigung und Massage zu erforschen.
Verwendete Methoden
- Anwendung mechanischer Belastungen mittels chirurgischem Tape an Hinterbeinen.
- Positionierung der Mäuse in Rückenlage mit ausgestreckten Kniegelenken.
- Umwickeln von Aluminiumdraht um die Hinterbeine zur Drucküberwachung.
- Nutzung lokaler zyklischer Vervollständigungssysteme zur Vereinfachung.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Anwendung definierter mechanischer Belastungen auf Mauskalbchen.
- Effektive Überwachung von Veränderungen des intramuskulären Drucks.
- Demonstration der Einfachheit der neuen Methode im Vergleich zu herkömmlichen Techniken.
- Einblicke in die Auswirkungen körperlicher Belastung und Massage auf die Muskelphysiologie.
Schlussfolgerungen
- Die entwickelten Protokolle können die Forschung zu den Vorteilen körperlicher Betätigung voranbringen.
- Neue Methoden bieten einen einfacheren Ansatz zur Untersuchung von Muskelreaktionen.
- Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die beteiligten Mechanismen vollständig zu verstehen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Mechanical perturbation models, such as consistent massage-like compression in murine systems, enable biopharma teams to interrogate the mechanistic basis of muscle inflammation and atrophy. Quantitative monitoring of intramuscular pressure and inflammatory markers supports predictive confidence in target validation for musculoskeletal and inflammation-modulating therapeutics. This approach strengthens translational continuity from early discovery through preclinical model optimization.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of mechanical regulation in muscle homeostasis and inflammation.
- Supports functional target validation by linking pressure modulation to macrophage and cytokine responses.
- Facilitates biological de-risking for anti-inflammatory and muscle-preserving drug candidates.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible system for generating and measuring defined intramuscular pressure changes.
- Standardizes quantifiable outputs such as myofiber cross-sectional area and inflammatory cell counts.
- Enables assay readiness for evaluating compound effects on mechanically induced muscle atrophy and inflammation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models of immobilization-induced muscle atrophy and local inflammation.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical efficacy assessment in muscle and inflammation research.
- Improves predictive value for interventions targeting physical inactivity or rehabilitation settings.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates from early discovery through preclinical validation, supporting mechanistic de-risking and translational biomarker development in musculoskeletal and inflammation-focused pipelines.
- Discovery Biology: Quantifies the impact of mechanical stress on inflammatory pathways and muscle atrophy.
- Screening: Delivers standardized, reproducible pressure and histological readouts for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of pressure thresholds, cellular markers, and muscle morphology.
- Translational Research: Bridges mechanistic findings to disease-relevant preclinical models of muscle loss and inflammation.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, adaptable platform for diverse muscle and inflammation research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic understanding of muscle inflammation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization of mechanical perturbation and pressure measurement.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for anti-inflammatory and muscle-preserving therapeutic candidates.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of programs targeting muscle atrophy and inflammation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal handling, pressure measurement, and immunohistochemistry.
- Needs access to pressure sensors, telemeter systems, and fluorescence microscopy infrastructure.
- Demands cross-team standardization of compression parameters and histological analysis.
- Adaptable to other muscle groups or disease models with protocol optimization.
- Limitations include the need for further development for broader mechanistic studies as noted by the authors.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:32
Mouse Bilateral Hindlimb Immobilization
2:20
Local Cyclical Compression (LCC) Treatment
1:20
Intramuscular Mouse Gastrocnemius Muscle Pressure Measurement
5:14
Results: Representative Effects of LCC on Mouse Calf Muscle
7:01
Conclusion
3:01
Immunohistochemical Preparation and Histo-Morphometric Analysis
