Name: Sammlung von Skelettmuskelbiopsien aus dem Superior-Fach des menschlichen Musculus Tibialis Anterior für mechanische Bewertung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-27T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 18 s
Description: Lernen Sie eine modifizierte Bergström-Technik zur Muskelbiopsie am Musculus tibialis anterior, die Faserschäden minimiert und die mechanische Bewertung menschlicher Muskelfasern ermöglicht.

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Wir danken Michaela Rau, Lea-Fedia Rissmann, Michael Marsh, Janina-Sophie Tennler, Kilian Kimmeskamp und Wolfgang Linke für die Unterstützung des Projekts. Die Finanzierung dieses Projekts wurde von der MERCUR Foundation (ID: An-2016-0050) an DH zur Verfügung gestellt.

HINWEIS: Im Folgenden skizzieren wir ein Protokoll zur Ernte mechanisch unbeschädigter Fasern aus der TA von Freiwilligen, die in einer separaten laufenden Studie eingeschrieben waren. Dieses Protokoll ähnelt dem von Shanely et al.3, die die modifizierte Bergström-Technik in vastus lateralis beschrieben haben. Die hier vorgestellten Informationen wurden von unserer Forschungsgruppe verfeinert, sind aber möglicherweise nicht für alle Laborgruppen oder Organisationseinrichtungen ideal. Wir geben nur Richtlinien und legen dringend nahe, dass Laboratorien, die neu in der Biopsiesammlung sind, erfahrene Laborgruppen konsultieren, bevor sie Versuche am Menschen versuchen.
Alle in diesem Beitrag durchgeführten Studien wurden von der Ethikkommission der Fakultät für Sportwissenschaft der Ruhr-Universität Bochum genehmigt. Die Teilnehmer erteilten vor der Teilnahme an der Studie ihre kostenlose schriftliche Einwilligung in Kenntnis der Sachlage.
1. Experimentelle Zubereitung
<ol><li>Bewerten Sie die Ausschlusskriterien, während Sie während der Konsultation des Teilnehmers die detaillierte Krankengeschichte des Teilnehmers berücksichtigen (siehe unten).<ol>
<li>Teilnehmer ausschließen, wenn sie in den 6 Wochen vor der Biopsie eine Verletzung des Zielmuskels erlitten haben. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer im Allgemeinen gesund sind, sich keiner Muskel- oder Gerinnungsstörungen bewusst sind und derzeit keine Medikamente einnehmen, die eine Blutverdünnung verursachen (z. B. Aspirin). HINWEIS: Hier haben wir Teilnehmer ausgewählt, die mäßig aktiv waren, und sie angewiesen, mindestens 3 Tage vor der Biopsie auf intensive oder ungewohnte Beinübungen zu verzichten. Bei anderen Forschungsfragen können sich diese Kriterien jedoch ändern.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Befolgen Sie Sterilisationund aseptische Techniken, wie sie nach deutschem Recht und gängiger Praxis geregelt und vom Teamarzt22,23überwacht werden. Dieses Verfahren kann oft als "Bett"-Verfahren oder in einer ambulanten chirurgischen Suite durchgeführt werden. Wenden Sie sich an die örtliche Regulierungsstelle, um Eine Orientierungshilfe zu erhalten.</li>
	<li>Komponieren Sie das Biopsie-Team. Wir schlagen vor, dass das Biopsie-Team 4 Personen umfasst. Ein Arzt (oder ausgebildeter Mensch in der Biopsiesammlung), ein medizinischer Assistent, der mit dem Arzt arbeitet, ein Assistent, der den Teilnehmer überwacht und mit ihm interagiert, und ein Assistent, der die Muskelbiopsie unmittelbar nach der Extraktion behandelt. Mit diesen Zahlen kann eine schnelle Patientenversorgung durchgeführt werden, wenn während des Eingriffs ein medizinischer Notfall eintritt. Wenn sie sich mit dem Eingriff wohlfühlen, könnte das Team nur aus zwei Personen bestehen: dem Arzt und der medizinischen Assistentin, die gemeinsam die Patientenversorgung und die Gewebeverarbeitung übernehmen würden.</li>
	<li>Lassen Sie den Teilnehmer mit dem Projektleiter/Arzt zusammentreffen, um das Benutzereinverständnisformular zu überprüfen, zu diskutieren und zu unterschreiben. Nehmen Sie eine detaillierte Krankengeschichte (Allergien, Verletzungen oder Operationen an der unteren Extremität und TA) und schließen Sie den Teilnehmer aus, wenn sie eines der Ausschlusskriterien erfüllen. Besprechen Sie gründlich die Erholungs- und Schnitthygiene.<ol>
<li>Erklären Sie dem Teilnehmer, dass er so laut wird, aber unmittelbar nach dem Eingriff herumlaufen kann; Zu Fuß Hänge oder Treppen ist oft unbequem für die ersten 48 Stunden, mit voller Aktivität in der Regel nach 72 Stunden zurückkehren. Erklären Sie schließlich, dass die Einschnittstelle zur Begrenzung von Infektionen und mechanischen Abschürfungen mindestens 1 Woche lang bandagiert und sauber gehalten werden sollte.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Visualisieren Sie den vorderen Tibialis mit B-Modus Ultraschall
<ol><li>Weisen Sie den Teilnehmer an, sich in einer bequemen Supine-Position zu legen und die Beinmuskulatur so weit wie möglich zu entspannen. Verwenden Sie ein maßgeschneidertes Gerät (siehe unten) oder lassen Sie den Assistenten den Knöchel in einer leicht dorsiflexierten Position halten, um das zu imitieren, was während der Biopsie getan wird. HINWEIS: Es ist wichtig, dass der Teilnehmer eine entspannte TA hat, so dass er die Muskeleigenschaften während des Eingriffs repliziert. Bitten Sie den Teilnehmer während der Prüfung, sich zu ziehen und den Muskel zu entspannen, damit die Veränderungen in der Muskelarchitektur festgestellt werden können.</li>
	<li>Verwenden Sie eine Ultraschallsonde, um die oberflächlichen und tiefen Fächer der TA zu visualisieren, um die Muskelarchitektur zu vermessen und über die Einfügetiefe und den Nadelwinkel des Angriffs zu entscheiden (Abbildung 2A-B). Geben Sie Markierungen auf der Haut an.<ol>
<li>Besondere Aufmerksamkeit gilt der Auswahl eines Zielbereichs, der große Venen, Arterien oder Nerven vermeidet.</li>
		<li>Bewerten Sie den Querschnitt des Muskels, mit dem Ziel, die zentrale Aponeurose innerhalb des TA-Muskelbauchs zu identifizieren (ca. 1/3 des Beins, distal bis zum Knie und 2 cm seitlich des Tibialkamms) (Abbildung 2B). Zeichnen Sie die Lage und Tiefe der zentralen Aponeurose (in der Regel 1,5-3 cm) auf, so dass darauf geachtet werden kann, dass die Sammelnadel (Bergström) nicht an diesem Punkt vorbeifährt.</li>
		<li>Positionieren Sie die Ultraschallsonde in der proximal-distalen Ausrichtung über der Zielposition und visualisieren Sie die Faszikel-Pennation und Muskeldicke (Abbildung 2A). Verwenden Sie diese Informationen, um die Sammelnadel erfolgreich (blind) in den Muskelbauch zu treiben. Speichern Sie Bilder der Zielstelle in beiden Ebenen für zukünftige Referenzen während des chirurgischen Eingriffs.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Erstellen Sie mit diesen Informationen einen Plan für die Nadelbewegung in Richtung Zielbereich.<ol>
<li>Planen Sie, den Schnitt 1-3 cm distal aus dem Zielbiopsiebereich zu machen. Nachdem die Nadel in den Muskel übergeben wurde, drehen Sie die Nadel in einen Winkel von 45 % auf die Haut entlang der langen Achse der Gliedmaße und fahren Sie dann proximal in Richtung des Biopsiebereichs. Diese Strategie begrenzt die Wahrscheinlichkeit, die Nadel in die zentrale Aponeurose zu treiben, wenn die Nadel zu stark gedrückt wird. Darüber hinaus kann die Nadel je nach Handkraft des Nadelbedieners distal oder proximal angetrieben werden.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Biopsieverfahren
<ol><li>Weisen Sie den Teilnehmer an, die Suppe auf den Operationstisch zu legen und die Beinmuskulatur zu entspannen. Stellen Sie sicher, dass die Sichtlinie des Teilnehmers zur Biopsiestelle durch einen Vorhang blockiert ist.<ol>
<li>Entfernen Sie passive Spannung aus dem Muskelbauch, indem Sie die Gliedmaße des Teilnehmers in ein Gerät legen, das den Knöchel in eine leicht dorsiflexierte Position fixiert (0-5° von neutral; Abbildung 3). Fragen Sie den Patienten, ob er seinen Muskel noch entspannen kann, da zu viel Dorsiflexion es möglicherweise schwierig machen kann, sich zu entspannen. HINWEIS: Wir haben festgestellt, dass das Sammeln von Biopsien von einem dorsiflexierten Fuß, nicht mehr als 5° neutral (d. h. die Sohle des Fußes senkrecht zum Schaft) konsistentere und größere Biopsien erzeugt als mehr pflanzgebeugte Knöchelwinkel. Das Gerät, das den Knöchel dorsiflexed hält, ist ein maßgeschneidertes Gerät. Es können jedoch belieum (billige) Geräte hergestellt werden, die immer noch das gewünschte Ergebnis erzielen.</li>
	</ol></li>
	<li>Rasieren, reinigen und desinfizieren Sie den ausgewählten Schnittbereich, wie nach Densit-Praktiken24. HINWEIS: Der "saubere" Bereich des Teilnehmers beträgt ca. 20 cm proximal-distal und 10 cm medial-lateral der vorgeschlagenen Einschnittstelle. Konsultieren Sie jedoch immer die und/oder die nationalen Vorschriften (falls vorhanden) der Institution zu diesem Thema. Das Desinfektionsprotokoll umfasst das Reinigen der Haut und die anschließende Desinfektion viermal mit dem liberalen Einsatz von medizinischem Desinfektionsspray. Wenn der Teilnehmer aus irgendeinem Grund den Tisch verlässt, muss das Desinfektionsprotokoll neu gestartet werden.</li>
	<li>Verabreichen Sie eine suprafasziale Injektion von 1,5 ccm von 2% Xylocitin mit Epinephrin an der Biopsiestelle, die als Lokalanästhetikum und Vasokonstriktor fungiert. Warten Sie auf die zugeteilte Affektzeit von 20-30 min. HINWEIS: Diese Medikamente sind myotoxisch und dürfen daher niemals in den Muskel injiziert werden, nur das Unterhautgewebe. Als Reaktion auf die Vasokonstriktion kann der Bereich der Injektionsstelle weiß (bei helleren Hauttönen) oder grau (dunklere Hauttöne) werden.</li>
	<li>Bestätigen Sie die Arzneimittelwirkung mit Hautpech und sanften Pokes mit einem sterilen Skalpell.</li>
	<li>Machen Sie an der zuvor markierten Biopsiestelle einen 1 cm proximal-distalen Schnitt mit einem sterilen Skalpell, das die Haut und die Faszien durchschneidet und den Muskelbauch freilegt. Achten Sie darauf, die Faszien vollständig zu schneiden, da die Nadel stumpf ist und nicht durch die Faszien geht.</li>
	<li>Schieben Sie die Biopsienadel 0,5-1,0 cm mit einer hautsenkrechten Ausrichtung in den Muskel (Abbildung 2C, 2E). HINWEIS: Der Bediener spürt eine Änderung der Spannung, die erforderlich ist, um die Nadel durch die verschiedenen Gewebetypen zu treiben. Das Fettgewebe ist einfach, die Faszie ist die härteste, und der Muskel ist dazwischen (kann aber variabel sein, basierend auf dem Teilnehmer).</li>
	<li>Richten Sie die Nadel entlang der langen Achse des Beins an einer Position von 45° Winkel auf die Haut aus(Abbildung 2D, 2F). Drücken Sie die Nadel noch 1-2 cm in den Muskel, bis sich die Nadelspitze an der Zielposition innerhalb des Muskels befindet. HINWEIS: Der Arzt sollte die gespeicherten Ultraschallbilder nutzen, um individuelle Variationen der Muskeldimensionen zu berücksichtigen. Da der Schnitt nur groß genug ist, um die Nadel einzufügen, treibt der Arzt die Nadel blind durch die Haut. Es gibt ein "Gefühl", das der Biopsie-Betreiber mit Erfahrung gewinnt. Ein Anfänger muss die Fähigkeiten von einem ausgebildeten Biopsie-Operator erlernen (mehr dazu in der Diskussion).</li>
	<li>Befestigen Sie die 100 ml Spritze und den Schlauch an der Biopsienadel (Abbildung 1G). Tragen Sie die Bergström-Nadel auf, indem Sie den Kolben der Spritze um ca. 15-20 ml ziehen, um einen Unterdruck in der Nadel zu erzeugen und das Muskelgewebe in das Nadelfenster zu saugen. Dann verbrauchen Sie den Muskel durch einen schnellen Druck(en) des Trokars über das Nadelfenster. HINWEIS: Vor und während der Absaugung ist es manchmal hilfreich, lichtdurchdrungen eingliederten Druck auf die Haut direkt über dem Nadelfenster zu setzen, um den Muskel in die Nadel zu schieben.</li>
	<li>Entfernen Sie vorsichtig die Nadel vom Bein und drehen Sie sich langsam. Es sollte nur Lichtwiderstand beim Extrahieren der Nadel geben. Wenn es mehr Widerstand gibt, kann dies auf einen partiellen Biopsieschnitt hinweisen. Dies geschieht, die Notwendigkeit an den Zielspeicherort zurückgeben und die Gewebesammlung erneut versuchen.</li>
	<li>Schieben Sie das ausgeschnittene Gewebe mit dem inneren Ramrod in Richtung Nadelfenster.</li>
	<li>Entfernen Sie die Probe vorsichtig von der Nadel. HINWEIS: Das Untertauchen der Nadel in die Sammellösung (siehe Faservorbereitungsabschnitt) löst häufig die Biopsie von der Nadel. Zusätzlich kann die Spritze verwendet werden, um Luft durch die Nadel zu treiben und die Probe herauszuschieben. Diese Techniken beseitigen die Notwendigkeit, die Biopsie physisch mit einer Pinzette zu berühren und reduziert die Möglichkeit von Schäden. Wenn Werkzeuge, Hände (gehandicapt oder nicht) oder nicht-sterile Lösungen mit der Nadel in Berührung kommen, kann die Nadel während des Eingriffs nicht weiterverwendet werden. Wenn also eine zweite sofortige Biopsie erforderlich ist, muss eine neue sterile Nadel verwendet werden. Dies tritt häufig auf, so ist es eine bewährte Methode, mehrere sterile Nadeln in Reserve zu halten.</li>
	<li>Identifizieren Sie das Gewebe als Muskel und nicht Fett- oder Bindegewebe. Muskelgewebe ist leicht aus anderen Geweben wegen seiner tiefroten Farbe zu identifizieren (Abbildung 4A). Manchmal ist das gesammelte Gewebe nicht Muskel, sondern Fett oder Bindegewebe.<ol>
<li>Wenn eine ausreichende Menge an Muskelgewebe gesammelt wird, setzen Sie das Protokoll fort. Wenn es nicht genug Muskeln gibt, versuchen Sie die Biopsie erneut.</li>
		<li>Wenn eine zweite Biopsie benötigt wird, überwachen Sie den Teilnehmer sorgfältig, da ein zweiter Nadelstich den Teilnehmer gelegentlich unangenehmer macht als der erste.</li>
	</ol></li>
	<li>Waschen Sie Muskelproben sofort in einer Sammellösung und bereiten Sie sich auf einzelne Faserexperimente vor (siehe Handhabung und Lagerung der Muskelbiopsie).<ol>
<li>Lassen Sie einen erfahrenen Assistenten die Probenqualität überprüfen (siehe unten) und bewerten Sie die Notwendigkeit, eine zweite Biopsie durchzuführen. Ein separater Assistent nimmt die Biopsie zur Verarbeitung, während der Rest des Teams mit dem Teilnehmer weitermacht.</li>
	</ol></li>
	<li>Schließen Sie die Einschnittstelle.<ol>
<li>Schließen Sie die Schnittwunde mit sterilem Leukostreifenband. Verwenden Sie ein oder mehrere Stücke, um die Kanten der Einschnittstelle zu verbinden, indem Sie sie senkrecht zur langen Achse des Einschnitts legen, und legen Sie dann weitere Streifen in einem sternförmigen Muster, um vor multidirektionaler Belastung zu schützen. HINWEIS: Die richtige Handhabung dieses Schritts reduziert die Narbenbildung. Das Verheilen der Wunde kann getan werden, ist aber nicht notwendig. Weitere Optionen sind Wundkleber.</li>
		<li>Sterile Wundverbände (z.B. Leucomed T plus) zum Schutz vor Infektionen über die Einschnittstelle legen.</li>
		<li>Wickeln Sie das Bein mit zusammenhängenden elastischen Bandagen (z. B. Unihaft), um die anfängliche Blutung zu begrenzen und vor äußeren mechanischen Stößen zu schützen.</li>
		<li>Wickeln Sie das Bein mit acrylastischen Kompressionsverbänden, um Blutungen zu verhindern und die tieferen Bandagen vor losem oder zerstörtem Schutz zu schützen.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Postbiopsie-Pflege
<ol><li>Bitten Sie den Teilnehmer, unmittelbar nach dem Eingriff herumzulaufen. Es wird lokalisierte Schmerzen geben. Weisen Sie den Teilnehmer an, so normal wie möglich zu gehen.</li>
	<li>Weisen Sie den Teilnehmer an, die Bandagen nicht zu entfernen oder Wasser die Bandagen einweichen zu lassen. Sie müssen mindestens für: ein Tag für den acrylastischen Verband, drei Tage für den kohäsiven elastischen Verband und sieben Tage für den Wundverband gehalten werden. Informieren Sie den Teilnehmer, dass er bei Bedarf wieder bandagiert werden kann.<ol>
<li>Passen Sie die Postbiopsiepflege eines Teilnehmers an die Bedürfnisse des Einzelnen an. Lassen Sie einen ausgebildeten Assistenten oder Arzt den Teilnehmer bewerten und einen geeigneten Pflegeplan nach der Biopsie erstellen. Für dieses Verfahren schlagen wir vor, dass alle weiteren in vivo neuromuskulären Tests der TA durch mindestens eine Woche von der Biopsie getrennt sind.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Muskelbiopsie Handhabung und Lagerung
<ol><li>Nach der Gewebeextraktion das Gewebe sofort in eine 5 ml-Durchstechflasche mit Rigor-Sammlungslösung (in mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), Protease-Hemmer-Tablette (1), pH 7,0) und leicht schütteln für 4-6 min, um Blut auszuwaschen.</li>
	<li>Die Rigor-Lösung gegen frische Strenge tauschen, leicht schütteln für 4-6 min, und dann bei 4 °C für 4-6 h lagern, um den Austausch von Protease-Hemmer-Speicherlösung und Blut zu ermöglichen.</li>
	<li>Austausch Rigor Lösung für Nacht Strenge (in mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), Protease-Hemmer Tablette (1), 50:50 Glycerin, pH 7,0), und lagern bei 4 °C für 12-18 h.</li>
	<li>Über Nacht strenge für 50:50 Sammelrig: Glycerin und gelagert bei -20 °C für bis zu 3 Monate oder ein Jahr in einem -80 °C Gefrierschrank. HINWEIS: Dieser Prozess durchdringt die Fasermembran, die eine manuelle Zugabe von Kalzium in und aus der Zelle ermöglicht. Dieser Prozess braucht Zeit und kann zwischen verschiedenen Muskeln und Arten unterschiedlich sein.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

In diesem Bericht haben wir eine Technik zur Biopsie von strukturell unbeschädigtem Muskelgewebe von TA beschrieben. Wir fanden heraus, dass dieses Verfahren einen akzeptablen Gehalt an nutzbaren Muskelfasern (5-10 Faserbündelpräparate pro 50 mg gesammeltes Gewebe) für mechanische Tests liefert. Außerdem hatten wir genug Gewebe für mechanische, genetische und proteomische Folgeexperimente.
Es gibt mehrere Methoden in der Regel für die Sammlung von Muskelbiopsienverwendet 3</s...

Die Untersuchung der menschlichen Muskelphysiologie für klinische oder Forschungszwecke erfordert oft Muskelbiopsien. Eine große Herausforderung in der menschlichen Muskelphysiologie und Biomechanik besteht beispielsweise darin, die verschiedenen Anpassungen der Muskelleistung an das Training zu unterscheiden und zu verstehen. Leistungsanpassungen umfassen nicht nur strukturelle Anpassungen (z. B. Veränderungen der kontraktilen Proteine, Muskelarchitektur), sondern auch neuronale Anpassungen1, die sehr schwer, wenn nicht gar unmöglich sind, getrennt zu beurteilen, wenn sie intakte menschliche Muskeln in situ testen. Faser-Level-Experimente entfernen diese höherwertigen Komponenten und ermöglichen eine direktere Bewertung der Muskelkontraktion und können über Biopsietechniken gesammelt werden. Muskelbiopsien wurden seit mindestens 1868gesammelt 2. Heute ist die vorherrschende Technik, Um Muskelbiopsien zu sammeln, die modifizierte Bergström-Technik3,4,5, obwohl andere Techniken verfügbar sind, einschließlich der Verwendung eines Weil-Blakesley-Conchotoms6 oder der sogenannten Feinnadel7,8. Alle diese Techniken verwenden spezielle nadelähnliche Instrumente, die entworfen wurden, um in den Muskel zu gelangen und ein Stück Gewebe zu schneiden. Insbesondere verwendet die modifizierte Bergström-Technik eine große modifizierte Nadel (hier 5 mm Nadelgröße; Abbildung 1) die ein Fenster in der Nähe der Nadelspitze und einen kleineren internen Trokar hat, der sich nach oben und unten bewegt und den Muskel beim Passieren des Nadelfensters schneidet. Innerhalb dieses heiligen Trokars befindet sich ein Ramrod, der sich den Schaft des Trokars auf und ab bewegt und die Biopsie in Richtung Nadelfenster schiebt. Um den Muskel in das Nadelfenster zu ziehen, wird ein Saugschlauch befestigt, der Luft aus der Nadel saugt und den Muskel über Unterdruck in das Nadelfenster zieht.
Muskelbiopsien werden oft erworben, um Veränderungen im Proteingehalt, genexpression oder Morphologie, die durch Krankheit oder in einer Reaktion auf ein Übungsprogrammverursachtwerden, zu untersuchen 1,9,10,11. Ein weiterer kritischer Einsatz für Muskelbiopsien sind mechanische Experimente wie die Messung von Faserkontraktilenkraft, Muskelfasersteifigkeit und geschichtsabhängigen Muskeleigenschaften12,13,14,15,16. Die Einzelfaser- oder Faserbündelmechanik wird durch Anbringen von Fasern zwischen einem Längenmotor und einem Kraftwandler auf speziellen Bohrständen gemessen, die die Faserlänge steuern und gleichzeitig die Kraft messen. Durch permeabilisierende (z.B. Enthäutung) von Fasern wird die Sarcolemma-Membran für Chemikalien in der Badlösung durchlässig, was eine Aktivierungskontrolle durch unterschiedliche Kalziumkonzentration ermöglicht. Darüber hinaus kann die Wirkung kontraktiler Eigenschaften auf Chemikalien/Pharmazeutika/andere Proteine leicht bewertet werden, indem das betreffende Reagenz der Badlösung hinzugefügt wird. Während diese Technik in anderen Tiermodellen sehr stark verwendet wird, führten deutlich weniger Studien mechanische Tests an gehäuteten Fasern aus menschlichen Muskelbiopsien17,18,19durch. Ein Grund dafür ist, dass die Biopsiewerkzeuge und -protokolle so konzipiert sind, dass sie so viel Muskelgewebe wie möglich entfernen, wobei die Höhe der strukturellen Schäden, die während der Gewebeextraktion erlitten werden, geringer ist. In der Tat, ein aktuelles Biopsie-Protokoll schlägt vor, die Biopsienadel in den Muskel zu treiben und 2-4 Stücke von Muskel3zu sammeln. Der Prozess selbst verursacht wenig Schaden an der DNA oder dem Proteinmaterial, zerstört aber oft Faser- und sarkomische Strukturen so, dass die Aktivierung von Muskelfasern instabil oder unmöglich wird. Darüber hinaus ist die relative Länge der Fasern innerhalb der Biopsie in der Regel kurz (<2 mm) und nicht leicht für mechanische Tests zu handhaben. Für mechanische Prüfungen sind ideale Fasern lang (3-5 mm) und nicht strukturell beschädigt.
Fortschrittlichere Gewebeextraktionstechniken können verwendet werden, um Faserschäden zu begrenzen. So nutzte eine Gruppe20 die zuvor geplanten "offenen Operationen" von Unterarmen (z.B. Knochenbruchreparatur), bei denen die Muskeln vollständig exponiert waren und ein Chirurg die Muskelstruktur visualisieren und relativ große und strukturell unbeschädigte Proben von Muskelgewebe (15 mm x 5mm x 5 mm) sorgfältig sezieren konnte. Diese "offene Biopsie"-Technik wird bevorzugt, wenn die Teilnehmer ein zuvor geplantes Verfahren durchlaufen, und schränkt so den Pool potenzieller Teilnehmer ein, insbesondere für gesunde Erwachsene, wo sonst keine Operationen stattfinden würden. So werden viele Zu Forschungszwecken durchgeführte Biopsien als ambulantes Verfahren durchgeführt und die Einschnittstelle wird so klein wie möglich gehalten, um das Infektionsrisiko, Narbenbildung und Heilungszeit zu begrenzen. Daher werden die meisten Biopsien blind gesammelt (d.h. der Bediener kann die Sammelnadel nicht sehen, wenn sie durch die Faszie in den Muskel gelangt). Dies impliziert, dass die Qualität der Biopsie fast ausschließlich auf den Fähigkeiten und Erfahrungen des Bedieners basiert. Jeder Muskel hat seine eigenen Schwierigkeiten beim Sammeln von Gewebe, wie Risiken, Nerven und Blutgefäße zu verletzen, Auswahl einer idealen Sammlungstiefe und -position, und die Entscheidung über eine geeignete Körperposition, um den Muskel so locker wie möglich zu halten. Leider sind die meisten muskelspezifischen Fähigkeiten nicht aufgeschrieben und so muss jeder Arzt "das Rad neu erfinden", wenn er Biopsien an Muskeln durchführt, die für sie neu sind. Dieser Mangel an Erfahrung führt in der Regel zu mehreren Sammlungen mit geringer Qualität, bis der Arzt die besten Praktiken für Biopsien auf diesem Muskel identifiziert. Anfänger lernen das Können oft durch Gespräche mit ihren erfahreneren Kollegen, aber es gibt relativ wenige informative und begutachtete Texte zu diesem Thema, insbesondere für Muskeln, die traditionell nicht für die Biopsiesammlung verwendet werden. Betrachtet man die oben genannten Informationen, zusammen mit der Schwierigkeit, menschliche Freiwillige für Biopsien zu rekrutieren, ist es klar, dass mehr Lehrinformationen benötigt werden, die die Erfolgschancen für jeden Teilnehmer maximieren.
So war der Zweck dieses Papiers, eine Muskelbiopsie-Technik zu präsentieren, die Protokolle für die erfolgreiche Sammlung von Muskelbiopsien mit langen, unbeschädigten Faserfragmenten für mechanische Tests bereitstellt. Menschliche Muskelbiopsien werden in der Regel durchgeführt, und der Großteil des Biopsie-Trainingsmaterials ist auf, der Musculus vastus lateralis. Seine relativ große Muskelgröße und oberflächliche Lage relativ zur Haut ermöglicht die Sammlung von angemessenem Muskelgewebe, während die Minimierung von Patientenbeschwerden und körperlichen Trauma1,21. Allerdings gibt es einige Einschränkungen bei der Verwendung der vastus lateralis für Längsinal-Training-Studien. Beispielsweise müssen die Teilnehmer während experimenteller Protokolle, die ein Schulungsprogramm enthalten, für einen Zeitraum von oft 2-6 Monaten auf eine zusätzliche Ausbildung außerhalb der Studie verzichten. Für Sportler ist dies oft nicht möglich, da der vastus lateralis in der Regel bei typischen Übungen (z.B. Kniebeugen, Sprünge) trainiert wird oder in der Regel für den Sport (z.B. Laufen, Radfahren) verwendet wird. Diese getrennten Trainingserfahrungen abseits des Studienziels können Muskelanpassungen bewirken, die Muskelmechanik, Architektur und Physiologie so verändern, dass es schwierig oder unmöglich ist, die wahre Wirkung des experimentellen Protokolls der Studie auf die Muskeleigenschaften zu kennen. Für diese Art von Studien wäre es ideal, einen Zielmuskel auszuwählen, der oft nicht im Mittelpunkt der Ausbildung von Regimentern steht. Der musculus tibialis anterior (TA) ist ein idealer Zielmuskel, der die oben genannten Anforderungen erfüllt. Darüber hinaus können Trainingsinterventionen mit kontrollierbaren Ansätzen, wie z.B. mit einem Dynamometer, auf die TA ausgerichtet werden. Es gibt fast kein Trainingsmaterial zu einer TA-Muskelbiopsie. Daher haben wir ein modifiziertes Protokoll entwickelt, um relativ unbeschädigte Muskelbiopsien aus der TA zu sammeln.

<table><tbody><tr><td>26 Gauge subkutane Nadel mit 2 ml Glasspritze</td><td>B. Braun Melsungen AG Carl-Braun-Stra&szlig; e 1 34212 Melsungen, Hessen Germany &nbsp;</td><td>4606027V</td><td>Medikamentenverabreichung</td></tr><tr><td>5mm Berst&ouml; m Nadel</td><td>hausgemachte</td><td>N/A</td><td>Taschentuchsammlung. Ähnlich wie bei anderen Berst&ouml; m Nadeln</td></tr><tr><td>Acrylastic</td><td>BSN medical GmbH 22771 Hamburg</td><td>269700</td><td>elastische Kompressionsbinde</td></tr><tr><td>Kompletter Proteasehemmer-Cocktail</td><td>Roche Diagnostics, Mannheim, Deutschland</td><td>11836145001</td><td>Proteasehemmer-Tabeleten, die allen Lösungen, die Muskelgewebe halten, zugesetzt werden.</td></tr><tr><td>Cutasept</td><td>PAUL HARTMANN AG Paul-Hartmann-Stra&szlig; e 12 89522 Heidenheim Deutschland</td><td>9805630</td><td>Disenfectant Spray für die Haut</td></tr><tr><td>Leucomed T plus</td><td>BSN medical GmbH 22771 Hamburg</td><td>7238201</td><td>Transparenter Wundverband mit Wundauflage zum Versiegeln der Wunde und zum Schutz vor Infektionen</td></tr><tr><td>Leukostrip</td><td>Smith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road, Hull Großbritannien</td><td>66002876</td><td>Wundverschluss</td></tr><tr><td>Chirurgische Einmalskalpelle</td><td>Aesculap AG Am Aesculap-Platz 78532 Tuttlingen Deutschland</td><td>BA200 series</td><td>Incision</td></tr><tr><td>Unihaft kohäsive elastische Bandage</td><td>BSN medical GmbH 22771 Hamburg</td><td>4589600</td><td>kohäsive elastische Binde zum Schutz vor mechanischen Einwirkungen</td></tr><tr><td>Xylocitin 2% mit Epinephrin</td><td>Milbe GmbH M&uuml; nchner Stra&szlig; e 15 06796 Brehna Deutschland</td><td>N/A</td><td>Betäubungsmittel Anästhesie, Vasokonstriktion</td></tr></tbody></table>

sammlung von skelettmuskelbiopsien aus dem superior-fach des menschlichen musculus tibialis anterior für mechanische bewertung

Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation

Die mechanischen Eigenschaften der Kontraktion von Skelettfasern sind entscheidende Indikatoren für die allgemeine Muskelgesundheit, Funktion und Leistung. Menschliche Skelettmuskelbiopsien werden oft für diese Bemühungen gesammelt. Es liegen jedoch relativ wenige technische Beschreibungen von Biopsieverfahren außerhalb des häufig verwendeten Musculus vastus lateralis vor. Obwohl die Biopsie-Techniken oft an die Eigenschaften der einzelnen untersuchten Muskeln angepasst werden, teilen nur wenige technische Berichte diese Veränderungen an die größere Gemeinschaft. So wird Muskelgewebe von menschlichen Teilnehmern oft verschwendet, wenn der Bediener das Rad neu erfindet. Die Erweiterung des verfügbaren Materials auf Biopsien aus einer Vielzahl von Muskeln kann den Vorfall von fehlgeschlagenen Biopsien reduzieren. Dieser technische Bericht beschreibt eine Variation der modifizierten Bergström-Technik auf dem Musculus tibialis vorder, die Faserschäden begrenzt und Faserlängen bereitstellt, die für eine mechanische Auswertung geeignet sind. Die Operation ist ein ambulanter Eingriff, der in einer Stunde abgeschlossen werden kann. Die Erholungsphase für dieses Verfahren ist sofort für leichte Aktivität (d.h. Gehen), bis zu drei Tage für die Wiederaufnahme der normalen körperlichen Aktivität, und etwa eine Woche für die Wundversorgung. Das extrahierte Gewebe kann für mechanische Kraftexperimente verwendet werden und hier stellen wir repräsentative Aktivierungsdaten vor. Dieses Protokoll eignet sich für die meisten Sammelzwecke, möglicherweise an andere Skelettmuskeln anpassbar und kann durch Änderungen an der Sammelnadel verbessert werden.

Die gesamte Zeitverpflichtung für einen Teilnehmer betrug etwa eine Stunde (10 min Beratung, 10 min Ultraschall, 20 min Chirurgische Vorbereitung und Anästhesie, 10 min Operation und 10 min Erholung). Oft aktivierten die Teilnehmer unbewusst ihre TA und benötigten konsistente Erinnerungen, um den Muskel so entspannt wie möglich zu halten. Wenn sich die Biopsienadel im Muskel befand, berichteten die Teilnehmer in der Regel von einem einzigartigen "Druck"-Gefühl im Bereich um die Biopsienadel, mit gelegentlichen Perioden v...

Dieser technische Bericht beschreibt eine Variation der modifizierten Bergström-Technik für die Biopsie des Musculus tibialis anterior, die Faserschäden begrenzt.

Sammlung von Skelettmuskelbiopsien aus dem Superior-Fach des menschlichen Musculus Tibialis Anterior für mechanische Bewertung

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle ...

Willkommen an der Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Sportwissenschaft. Heute werden wir die Sammlung von Skelettmuskelbiopsien aus dem oberen Fach des menschlichen Musculus tibialis vorderung demonstrieren. Während Biopsie-Techniken bei der Sammlung von Muskelgewebe wirksam sind, werden die Fasern oft strukturell so geschädigt, dass die Bewertung der Fasermechanik schwierig ist.Wir präsentieren eine Variante einer modifizierten Bergstrom-Technik, die Faserschäden begrenzt und die Faserlänge maximiert, so dass die mechanische Auswertung menschlicher Fasern durchgeführt werden kann. Die Demonstration wird von Teamarzt Dr.Markus de Marees und den Forschern Dr.Daniel Hahn und Anthony Hessel durchgeführt. Der Teilnehmer und der Arzt treffen sich zuerst, um das Verfahren zu überprüfen und zu besprechen.Bei Zufriedenheit unterzeichnet der Teilnehmer den freiwilligen Einwilligungsvertrag. Weisen Sie das Subjekt an, die Supine zu legen und ihre Gliedmaßen so entspannt wie möglich zu halten. Dorsiflex den Fuß des Teilnehmers, so dass der tibialis anterior ist locker.Verwenden Sie eine Ultraschallsonde, um die Querebene des oberflächlichen Fachs innerhalb des tibialis vorderen Muskelbauchs zu visualisieren, einen Biopsiebereich ohne Hauptarterien oder Nerven zu identifizieren. Notieren Sie schließlich die Tiefe der zentralen Aponeurose, so dass die Sammelnadel nie an diesem Punkt vorbeigefahren wird. Drehen Sie die Ultraschallsonde, um auf die sagittale Ebene des identifizierten Zielbereichs zuzugreifen.Speichern Sie ein Bild des Muskelvolumens mit sichtbaren Faszien. Die Operationswerkzeuge werden vor dem Eingriff sterilisiert und vorbereitet und im schriftlichen Protokoll vollständig beschrieben. Die Bergstrom-Nadel hat ein Fenster in der Nähe der Spitze.Innerhalb dieser Nadel befindet sich ein kleinerhohler Trokar, der sich auf und ab bewegt und den Muskel beim Passieren des Nadelfensters schneidet. Innerhalb des Trokars befindet sich ein kleinerer Ramrod, der verwendet wird, um die Biopsie aus dem Trokar zu schieben. Um den Muskel in das Nadelfenster zu ziehen, wird ein Saugschlauch an der Oberseite der Nadel befestigt, der Luft aus der Nadel saugt und den Muskel durch das Nadelfenster durch Unterdruck zieht.Weisen Sie den Teilnehmer an, die Suppe auf den Prozedurtisch zu legen und die Beinmuskulatur zu entspannen. Replizieren Sie die leichte Knöcheldorsiflexion, die während der Ultraschall-Bildgebung verwendet wird, und fixieren Sie dann das Sprunggelenk, um die Rotation während des Eingriffs zu minimieren. Rasieren und desinfizieren Sie den Zielschnittbereich.Als nächstes verabreichen Sie eine oberflächliche Injektion von 1,5 CCs von 2%Xylocitin mit Adrenalin. Dies funktioniert als Lokalanästhetikum und Gefäßverengung. Die Affektzeit beträgt 20 bis 30 Minuten.Entfernen Sie die Sichtlinie des Patienten mit einem Bildschirm an den Biopsieort. An der zuvor markierten Biopsiestelle machen Sie einen ein Zentimeter proximalen bis distalen Schnitt mit einem sterilen Skalpell, das die Haut und Faszien durchschneidet und das darunter liegende Muskelgewebe freilegt. Positionieren Sie die Biopsienadel über dem Schnitt und richten Sie sie senkrecht zur Haut aus.Drücken Sie die Biopsienadel einen halben bis einen Zentimeter in den Muskel. Es kann eine leichte Widerstandsfähigkeit gegen die Nadelbewegung geben, aber jeder zusätzliche Widerstand ist abnormal und weist oft auf einen inapt Enzision hin. Als nächstes orientieren Sie die Nadel an einer distalen bis proximalen Position, drücken Sie die Nadel noch ein bis zwei Zentimeter in den Muskel.Die genaue Ausrichtung und Reisetiefe der Nadel wird teilnehmerspezifisch sein. Und so auf der Ultraschalluntersuchung. Befestigen Sie den Spritzenschlauch an der Biopsienadel und erzeugen Sie Einenunterdruck in der Nadel.Dadurch wird das Muskelgewebe durch das Nadelfenster gezogen. Drücken Sie den Trokar kräftig über das Nadelfenster, um den Muskel zu verbrauchen. Entfernen Sie die Nadel aus dem Bein und übergeben Sie sie an einen Techniker für die Gewebeverarbeitung.Verwenden Sie Wundverschlussband oder Klebstoff, um in erster Linie die Wunde zu schließen und Verbände aufzutragen, um die Wunde vor Infektionen oder mechanischem Abrieb zu schützen. Weisen Sie den Teilnehmer an, aufzustehen und herumzulaufen. Sie werden wunden, aber in der Lage, sofort herumlaufen.Um das Gewebe aus dem Biopsiefenster zu entfernen, setzen Sie zuerst das Gewebe aus, tauchen Sie dann die Nadelspitze in einen mit physiologischen Puffer gefüllten Abscheulichen ein und bewegen Sie die Nadel kräftig, bis der Muskel aus der Nadel in die Lösung schwimmt. Verarbeiten Sie Muskelgewebe für die mechanische Auswertung mit Standardmethoden. Kürzlich haben wir 22 Biopsien von Teilnehmern mit diesem Protokoll gesammelt.Die durchschnittliche Sammelleistung betrug 100 bis 200 Milligramm nutzbares Muskelgewebe. Jede Biopsie ergab 150 bis 300 unbeschädigte Fasern von drei bis fünf Millimetern Länge. Faserbündel wurden chemisch mit Glycerin gehäutet und dann in einer hohen Calciumlösung mit einer durchschnittlichen Sarcomere-Länge von 2,7 Mikrometern aktiviert.Biopsien, die ordnungsgemäß gelagert werden, sind für mechanische Tests für mehrere Monate lebensfähig. Diese Biopsie dauert eine Stunde. Komplikationen durch Biopsien sind sehr selten, aber höchstwahrscheinlich ist eine Infektion der Einschnittstelle.Eine große Herausforderung in der menschlichen Muskelphysiologie und Biomechanik ist es, zwischen den verschiedenen Anpassungen der Muskelleistung an Bewegung und Krankheit zu unterscheiden. Um Faserniveauanpassungen an Bewegung oder Krankheit angemessen zu identifizieren, sind Biopsien eine geeignete Technik. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass sie während der Gewebeextraktion vor Muskelschäden schützen.Das hier gezeigte Protokoll bietet eine hohe Ausbeute an Muskelgewebe für diese Zwecke.

collection-skeletal-muscle-biopsies-from-superior-compartment-human

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Myo-mechanischen Analyse von isolierten Skelettmuskel

Änderungen in den Extremitäten Muskeln kontraktilen und passiven mechanischen Eigenschaften sind wichtige Biomarker für Muskelerkrankungen. Dieses Manuskript beschreibt physiologischen Tests, um diese Eigenschaften in der murinen extensor digitorum longus und tibialis anterior messen.

Bewertung von Muscle Funktion des Extensor digitorum longus<em&gt; Ex vivo</em&gt; Und Tibialis anterior<em&gt; In situ</em&gt; In Mäuse

Der Zweck dieses Videos ist es, die modifizierte Bergström-Skelettmuskelbiopsietechnik an menschlichen Probanden zu präsentieren.

Menschlichen Skelettmuskelbiopsie Verfahren unter Verwendung der modifizierten Technik Bergström

Die wichtigsten adhärenten Zelltypen, die aus dem menschlichen Muskel stammen, sind myogene Zellen und Fibroblasten. Hierbei werden Zellpopulationen mittels magnetisch aktivierter Zellsortierung auf Basis des CD56-Antigens angereichert. Die anschließende Immunmarkierung mit spezifischen Antikörpern und der Einsatz von Bildanalysetechniken ermöglicht die Quantifizierung der zytoplasmatischen und nukleären Eigenschaften in einzelnen Zellen.

Isolierung und Charakterisierung von Quantitative Immunzytochemische Primäre myogenen Zellen und Fibroblasten aus menschlichen Skelettmuskel

Dieses Video demonstriert die Technik der perkutanen Muskelbiopsie des menschlichen Vastus lateralis unter Verwendung des Weil-Blakesley-Konchotoms.

Mensch<em&gt; Vastus lateralis</em&gt; Skeletal Muscle Biopsy die Weil-Blakesley Conchotom Verwendung

Immunhistochemische Färbung des Myosin schwere Kette Isoformen als State-of-the-Art-Diskriminator des skelettartigen Muskels Fasertyp entstanden (d.h., Typ I, Typ IIA, Typ IIX, Typ IIB). Hier präsentieren wir Ihnen eine Färbung Protokoll sowie eine neuartige semi-automatischen Algorithmus, der erleichtert die schnelle Beurteilung der Fasertyp und Faser Morphologie.

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Dieses Protokoll beschreibt die gleichzeitige, bilateralen Bewertung der Corticomotor Reaktion des m. Tibialis anterior und Soleus während der Rest und Tonic freiwillige Aktivierung mit einem Einzelimpuls Transcranial magnetische Anregung und neuronavigation System.

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Wir präsentieren Techniken zur Isolierung, Kultivierung, Charakterisierung und Differenzierung menschlicher Primärmuskelvorläuferzellen (hMPCs), die aus Skelettmuskelbiopsiegewebe gewonnen werden.  hMPCs, die durch diese Methoden gewonnen und charakterisiert werden, können anschließend verwendet werden, um Forschungsfragen im Zusammenhang mit menschlicher Myogenese und Skelettmuskelregeneration zu behandeln.

Isolation, Kultur, Charakterisierung und Differenzierung menschlicher Muskelprogenitorzellen aus dem Skelettmuskelbiopsieverfahren

Beschrieben hier ist ein Protokoll zur direkten Immunkennzeichnung von nekrotischen Myofikern in Muskelkryosektionen. Nekrotische Zellen sind durchlässig für Serumproteine, einschließlich Immunglobulin G (IgG). Die Enthüllung der Aufnahme von IgG durch Myofiber ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung von Myofiberen, die einer Nekrose unabhängig von Muskelproblemen unterzogen werden.

Immunolabelling Myofiber Degeneration in Muskelbiopsien

Das Protokoll beschreibt effiziente und reproduzierbare zahnfeste biomechanische Prüfverfahren für murine Sehnen durch die Verwendung von kundenspezifischen 3D-gedruckten Vorrichtungen.

Biomechanische Prüfung von Murine tendons

Dieses Protokoll zielt darauf ab, interstitielle extrazelluläre Vesikel (SkM-EVs) der Skelettmuskulatur aus Muskelgewebe von Nagetieren durch mechanische Ablösung, enzymatische Dissoziation, Filtration und differentielle Ultrazentrifugation zu isolieren und zu reinigen. Es zeugt von Beständigkeit und Zuverlässigkeit. Die isolierten SkM-EVs liefern Einblicke in die Muskelhomöostase und -krankheiten, mit potenziellen Anwendungen als diagnostische Biomarker oder therapeutische Vehikel.

Enzymatische Isolierung von interstitiellen extrazellulären Vesikeln der Skelettmuskulatur

Lernen Sie eine modifizierte Bergström-Technik zur Muskelbiopsie am Musculus tibialis anterior, die Faserschäden minimiert und die mechanische Bewertung menschlicher Muskelfasern ermöglicht.

Sammlung von Skelettmuskelbiopsien aus dem Superior-Fach des menschlichen Musculus Tibialis Anterior für mechanische Bewertung

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