Name: Évaluation ex vivo de la contractilité, fatigabilité et isolées du Alternans muscles squelettiques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-01T12:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 2 s
Description: Apprenez à mesurer la contractilité, la fatigabilité et l'alternans des muscles squelettiques isolés chez la souris. Cette méthode ex vivo par stimulation de champ évalue les propriétés intrinsèques du muscle.

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<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Further+experiments+regarding+the+influence+of+small+quantities+of+lime%2C+and+other+salts+on+muscular+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Further experiments regarding the influence of small quantities of lime, and other salts on muscular tissue.</a> J. Physiol. 7, 291-308 Forthcoming.</li>
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<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regarding+the+action+of+lime%2C+potassium+and+sodium+salts+on+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Regarding the action of lime, potassium and sodium salts on skeletal muscle.</a> J. Physiol. 8, 20-24 (1887).</li>
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<li>Smith, M. A., Reid, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+modulation+of+contractile+function+in+respiratory+and+limb+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Redox modulation of contractile function in respiratory and limb skeletal muscle.</a> Respir Physiol Neurobiol. 151, 229-241 (2006).</li>
<li>Bagni, M. A., Cecchi, G., Colomo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myofilament+spacing+and+force+generation+in+intact+frog+muscle+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Myofilament spacing and force generation in intact frog muscle fibres.</a> J. Physiol. 430, 61-75 (1990).</li>
</ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Mesure de la force contractile et la fatigabilité est important pour l&#39;évaluation globale de la fonction du muscle squelettique. Le but principal de cet essai est d&#39;identifier les changements dans la force musculaire et la fatigue engendrée par les propriétés sous certaines conditions pathologiques, comme la sarcopénie et la fatigue musculaire, et de tester l&#39;effet de la drogue / réactifs sur la contractilité musculaire. Puisque la force musculaire est étroitement liée avec intracellulaire Ca 2 +,...

Attacher les muscles du squelette à os du squelette et de générer des forces de contraction sous le contrôle du système nerveux central. Couplage excitation-contraction (CEC) se réfère au processus de conversion d&#39;un stimulus électrique à une réponse mécanique. Ca 2 + signalisation est une composante essentielle de la fonction contractile dans le muscle squelettique. Efficace de mobilisation de Ca 2 + du réticulum sarcoplasmique (SR) est une composante importante de la CPE en 1, 2 cellules musculaires, et les variations de Ca 2 + intracellulaire de signalisation sous-tendent la dysfonction contractile correspondant à un certain nombre de 3-5 maladies musculaires. Une évaluation correcte de la contractilité musculaire est essentiel et complémentaire à Ca 2 + imagerie et d&#39;autres analyses afin de mieux comprendre en fonction du muscle squelettique, et pas seulement au niveau contractile, mais aussi au niveau cinétique. La force et la vitesse peuvent également être obtenus à informer la propriété importante d&#39;la force musculaire et l&#39;état du processus des CEC dans différentes conditions physiologiques et physiopathologiques. Ce champ fécond de la recherche a une histoire très riche et de nombreuses théories de la contraction musculaire est apparu plus de deux millénaires 6. Recherche sur les muscles moderne commence probablement en 1674-1682 avec l&#39;observation microscopique des stries transversales et des myofibrilles dans les fibres musculaires par Leeuwenhoek 6. Près d&#39;un siècle plus tard, Luigi Galvani observer que les contrats de muscle de grenouille vigoureusement quand le nerf est touché avec un scalpel lors d&#39;une décharge d&#39;étincelles d&#39;une machine distante électrique 7-9. Contraction pourrait également être produite en connectant le nerf au muscle jambe par un conducteur métallique. Les détails du mécanisme de signalisation électrique complexe préconisées par Galvani ont finalement été formulée par Hodgkin, Huxley et Katz dans leur fameuse équation 10, 11, qui est devenu le fondement de l&#39;électrophysiologie. Les observations remarquables de Ringer sur les effets de Ca 2 + extracellulaire sur la contractilité du cœur et les muscles squelettiques de grenouille 12-15 représentent la première étape importante dans la reconnaissance de Ca 2 + comme un régulateur clé de 16 contractilité du muscle, 17. A partir des années 1980 à nos jours un afflux de découvertes dans le domaine de la contractilité du muscle a été réalisé grâce à l&#39;introduction de la contractilité musculaire et fatigabilité protocoles dans les muscles squelettiques murines 18. Jones et Edwards ont été les premiers à suggérer que la fatigue de basse fréquence intermittente (induite par l&#39;exercice de réduction des effectifs) 19 a été associée à des changements dans la machinerie ECC et non l&#39;appareil contractile. Dans la fin des années 1980 et au début des années 1990, Kolkeck et al 20, Kolbeck et Nosek 21, et Reid 22 ont été en utilisant le muscle du diaphragme à partir des modèles de rongeurs pour étudier les effets de la théophylline, cortiosterone, et des radicaux libres sur la contractilité du muscle squelettique, tandis que Brooks et Faulkner ont été les premiers à faire rapport sur ​​les mesures de force répétées et des mesures de puissance en rapide et lente des muscles de souris 22. En outre, Lannegren, Westerblad, Agneau, et Westerblad ont été les premiers à relier directement la contractilité ex vivo avec Ca 2 + intracellulaire réglementation et a commencé à s&#39;interroger sur le rôle de l&#39;acidose dans 23 la fatigue musculaire, 24. Nos laboratoires ont contribué de manière significative depuis le début des années 2000 vers la compréhension de nouveaux gènes avec modulateur et de la réglementation sur le muscle ECC avec des rôles critiques dans la contractilité des muscles, fatigabilité, et le vieillissement en utilisant une combinaison d&#39;études sur les souris intactes contractilité musculaire, concentration intracellulaire de Ca 2 Surveillance + dans fibres musculaires intactes et sans peau et de génétique moléculaire des manipulations 3-5, 25-29. Ici, nous avons détaillé le protocole expérimental de mesure de la contractilité du muscle soléaire murins isolés et extenseur commun des orteils (EDL) muscles, qui correspondent à une lente surtout-oxydant (de type I et des fibres musculaires IIa) et surtout un muscle rapide glyocolytic (type IIb et IIx fibres musculaires) ayant des propriétés contractiles. Dans ce protocole, intactes de muscle-tendon complexes ont été isolés et baigné dans un système ADI PowerLab Radnotti chambre alimentée en oxygène pur ou un mélange d&#39;oxygène (95%) et de CO 2 (5%). Forces contractiles ont été générés par des stimulations électriques provenant d&#39;un stimulateur Grass et détectés à l&#39;aide d&#39;un capteur de force qui a été intégré à un système ADI PowerLab/400, permettant la personnalisation des routines macro pour contrôler l&#39;acquisition, la collecte, la numérisation et le stockage des données. Cette configuration permet de mesurer la force musculaire, la force musculaire, ainsi que la relation force fonction de la fréquence, de la fatigue musculaire, la récupération de la fatigue musculaire, la vitesse et l&#39;ensemble des propriétés cinétiques de la contraction musculaire. En outre, les effets des drogues sur la contraction musculaire peut être contrôlé grâce à ces expériences. </p&gt; Avantages de cette méthode réside dans l&#39;élimination des composants neuronaux et vasculaires loin du muscle squelettique, ce qui permet une évaluation directe des propriétés intrinsèques de contracter le muscle. En outre, les anciens tests in vivo contractilité permettre la manipulation du milieu extracellulaire qui entoure les muscles isolés, ce qui permet l&#39;utilisation de manipulations pharmacologiques des différents canaux ioniques et des transporteurs de perméation afin de définir leurs rôles physiologiques de la fonction du muscle squelettique. Ce système ex vivo nous a permis de découvrir récemment un comportement alternane distincte dans certaines préparations de muscle mutant, qui étaient liées aux altérée Ca 2 + intracellulaire propriétés de manipulation 4. Alternance sont définis comme des épisodes d&#39;éclatement fluctuation de la force contractile durant la phase de déclin du profil fatigant. Lors de ces événements forces contractiles augmenter momentanément au-dessus de son niveau précédent de la force du cours de la stimulation pénible, peut-être parce soit plus de Ca 2 + est relâché ou que la machinerie contractile est devenue plus sensible à Ca 2 + 30. Le traitement de l&#39;acide cyclopiazonique (CPA), un bloqueur réversible de sarcoplasmique de calcium du réticulum endoplasmique-ATPase (SERCA), la caféine, un agoniste de la ryanodine canal (RyR) et répété fatigue stimulations peuvent tous provoquer une alternance mécanique 4, ce qui suggère que l&#39;alternance sont directement liés à modulation du processus de couplage CE. Démonstration de la méthode pour induire et enregistrer alternance mécaniques dans la contractilité in vitro dans la configuration sert d&#39;exemple pour montrer les paramètres expérimentaux diversifiés qui pourraient être obtenus avec ce système ou d&#39;autres similaires, fondées sur des intérêts individuels de recherche. Cette méthode peut être intéressante pour les chercheurs qui étudient la physiologie musculaire. Configuration similaire peut également être utilisé pour des complexes isolés muscle-tendon/ligament squelettiques provenant d&#39;autresemplacements anatomiques, ainsi que pour les fibres individuelles et des bandes de muscle.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> 2-APB </td><td> Tocris </td><td> 1224 </td><td> Bloqueur d&#39;un certain nombre de Ca 2 + canaux d&#39;entrée, y compris SOC et TRP etc </td></tr><tr><td> SKF96365 </td><td> Sigma </td><td> SKF-96365 </td><td> Bloqueur d&#39;un certain nombre de canaux Ca 2 +, y compris l&#39;entrée SOC et médiée par les récepteurs d&#39;entrée de Ca 2 +, etc </td></tr><tr><td> BTP-2 </td><td> Millipore </td><td> 203890-5MG </td><td> Relativement spécifique bloquant SOC </td></tr><tr><td> CPA </td><td> Sigma </td><td> C1530 </td><td> Réversible bloqueur SERCA </td></tr><tr><td> caféine </td><td> Sigma </td><td> C0750 </td><td> Rapide agoniste RyR d&#39;action </td></tr><tr><td> Radnoti Quatre tissus Unité bain de systèmes d&#39;organes </td><td> Radnoti </td><td> 159920 </td><td></td></tr><tr><td> Soutien tissus Combinaison / électrode de stimulation </td><td> Radnoti </td><td> 160151 </td><td> Vertical Type de Zig Zag avec le soutien des tissus </td></tr><tr><td> Quad Pont Amp </td><td> ADInstruments </td><td> FE224 </td><td></td></tr><tr><td> PowerLab/400 </td><td> ADInstruments </td><td></td><td> Ce produit n&#39;est plus disponible. Choisir une autre version du système d&#39;acquisition de données. </td></tr><tr><td> Capteurs de force (5 mg - 25 g) </td><td> ADInstruments </td><td> MLT0201/RAD </td><td></td></tr><tr><td> Tableau v4.02 </td><td> ADInstruments </td&gt; <td></td><td> LabChart 7.3 est la dernière version du logiciel graphique. </td></tr><tr><td> S8800 double impulsion numérique Stimulator </td><td> TECHNOLOGIES GRASS </td><td></td><td> Ce produit n&#39;est plus disponible. S88X double sortie impulsion carrée Stimulator est un nouveau stimulateur. </td></tr><tr><td> Unité RF transformateur d&#39;isolement </td><td> TECHNOLOGIES GRASS </td><td> Modèle SIU5 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Évaluation ex vivo de la contractilité, fatigabilité et isolées du alternans muscles squelettiques

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Décrit ici est une méthode de mesure de la contractilité des muscles squelettiques isolés. Des paramètres tels que la force musculaire, la force musculaire, de la cinétique contractile, la fatigabilité, la fatigue et la récupération après peuvent être obtenues à évaluer des aspects spécifiques du couplage excitation-contraction (ECC) de processus tels que l&#39;excitabilité, contractile machines et Ca 2 + capacité de manutention. Cette méthode supprime l&#39;innervation et de sang et se concentre sur le muscle squelettique isolé lui-même. Nous avons l&#39;habitude d&#39;utiliser cette méthode pour identifier les composantes génétiques qui altèrent la propriété contractile du muscle squelettique si moduler Ca 2 + voies de signalisation. Ici, nous décrivons un phénotype musculaire squelettique nouvellement identifiés, à savoir l&#39;alternance mécanique, comme par exemple des informations diverses et riche qui peut être obtenu en utilisant le test in vitro avec la contractilité du muscle. Combinaison de ce test avec des dosages de cellules simples, des approches génétiques et biochimiquestests strY peut fournir des indications importantes sur les mécanismes de ECC dans le muscle squelettique.

Nous décrivons une méthode pour mesurer directement la force musculaire, la force musculaire, de la cinétique contractile et la fatigabilité des muscles squelettiques isolés dans un<em&gt; In vitro</em&gt; Système en utilisant une stimulation de champ. Des informations précieuses sur Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; Propriétés de manipulation et de la machinerie contractile du muscle peuvent être obtenues en utilisant différents protocoles de stimulation.

Évaluation ex vivo de la contractilité, fatigabilité et isolées du Alternans muscles squelettiques

Une méthode permettant de mesurer la contractilité de muscles squelettiques isolés est décrite ici. Des paramètres tels que la force musculaire, la puissance musculaire, la cinétique contractile, ...

L'objectif général de cette procédure est d'isoler des muscles sains et intacts afin d'étudier leur fonction contractile in vitro. Cela est réalisé en premier lieu en isolant les muscles extenseur digitorum long ou EDL et soléaire ou soléus de la souris. La deuxième étape consiste à lier les ligaments et tendons des muscles EDL et soléaire à l'aide d'un fil chirurgical.Ensuite, monter les muscles isolés sur le transducteur de force et dans la chambre de contraction. La dernière étape consiste à stimuler le muscle par des impulsions électriques de champ afin d'induire des contractions. En fin de compte, les forces résultantes sont transmises au transducteur de force et enregistrées ; diverses manipulations physiologiques et pharmacologiques peuvent alors être effectuées afin de comparer leurs effets sur la contractilité musculaire.Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes d'évaluation de la fonction musculaire, telles que la mesure de la contractilité in situ, le traitement des performances mâles, etc., est qu'elle élimine les composants neuronaux et vasculaires du muscle squelettique, permettant ainsi une évaluation directe des propriétés intrinsè

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JoVE Journal

Biology

Biologie

Myo-mécanique Analyse des muscles squelettiques isolés

Nous décrivons une méthode peu invasive et indolore pour mesurer la force musculaire des membres postérieurs canine et de la réponse musculaire à répétition des contractions excentriques.

In Vivo Assay Muscle Fonction Canine

Changements dans les membres musculaires contractiles et passive propriétés mécaniques sont d'importants biomarqueurs pour les maladies musculaires. Ce manuscrit décrit tests physiologiques pour mesurer ces propriétés dans l'extenseur commun des orteils murin et jambier muscles antérieurs.

Evaluation de la fonction musculaire du muscle long extenseur des orteils<em&gt; Ex vivo</em&gt; Et du jambier antérieur<em&gt; In situ</em&gt; Chez la souris

Murine ventriculaire gauche muscle papillaire peut être utilisée pour étudier la contractilité cardiaque in vitro. Cet article décrit en détail l'isolement et des protocoles expérimentaux pour étudier les caractéristiques contractiles cardiaques.

Mesures de contractilité des muscles papillaires isolés sur pour l&#39;Investigation des inotropie cardiaque chez la souris

Cet article décrit un protocole qui évalue les changements de sensibilité du myofilament Ca2+ pendant la contraction dans des myocytes cardiaques isolés à partir du cœur de rat. Associée à l’électrophysiologie cardiaque, aux niveaux de cytosol systolique/diastolique Ca2+ et à la contraction/relaxation, cette mesure est impérative pour soutenir les mécanismes médiant le couplage excitation-contraction cardiaque chez les cœurs sains et malades.

Évaluation des myofilaments Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Sensibilité sous-jacente cardiaque Excitation-contraction Couplage

Ce protocole vise à décrire étape par étape la technique d’extraction et d’évaluation de la fonction cardiaque à l’aide de cardiomyocytes écorchés. Cette méthodologie permet la mesure et la modulation aiguë de la fonction myofilament à l’aide de petites biopsies congelées qui peuvent être recueillies à différents endroits cardiaques, des souris aux hommes.

Évaluation in vitro de la fonction cardiaque à l’aide de cardiomyocytes écorchés

Présenté ici est un protocole pour évaluer les propriétés contractiles des myofibrils musculaires striés avec la résolution nano-Newton. Le protocole utilise une configuration avec une sonde de force optique basée sur l’interférométrie. Cette configuration génère des données avec un rapport signal/bruit élevé et permet d’évaluer la cinétique contractile des myofibrils.

Isoler les myofibrils des biopsies des muscles squelettiques et déterminer la fonction contractile avec un transducteur de force de résolution nano-newton

Un ensemble de protocoles est présenté qui décrit la mesure de la fonction contractile via la détection de la longueur du sarcomère ainsi que la mesure transitoire du calcium (Ca2+) dans les myocytes isolés du rat. L’application de cette approche pour les études sur des modèles animaux d’insuffisance cardiaque est également incluse.

Analyse de la dysfonction contractile cardiaque et des transitoires Ca2+ dans les myocytes de rongeurs

Ce protocole décrit comment mesurer la contractilité dans les cardiomyocytes primaires humains adultes provenant de cœurs de donneurs avec le système MyoBLAZER, une plate-forme fiable pour évaluer les changements de contractilité induits par les médicaments au cours du développement préclinique.

Mesure de la contractilité cardiaque dans des cardiomyocytes primaires humains adultes isolés

La fonction musculaire squelettique peut être évaluée en quantifiant la contractilité de fibres musculaires isolées, traditionnellement en utilisant des approches laborieuses à faible débit. Ici, nous décrivons une méthode optique à haut débit pour quantifier la contractilité des fibres musculaires incorporées dans l’hydrogel. Cette approche a des applications pour le dépistage de médicaments et le développement thérapeutique.

Mesures contractiles à haut débit de fibres musculaires de souris intactes incorporées dans un hydrogel à l’aide d’un système optique

Nous décrivons un protocole pour obtenir des fibres dissociées enzymatiquement de différentes longueurs et types à partir de six muscles de souris adultes : trois d’entre eux déjà décrits (fléchisseur des doigts court, extenseur des doigts long, soléaire) et trois d’entre eux dissociés avec succès pour la première fois (extenseur de l’hallucis long, péronier long, péronier des doigts quarti).

Fibres musculaires squelettiques courtes, intermédiaires et longues intactes obtenues par dissociation enzymatique de six muscles des membres postérieurs de souris : au-delà du fléchisseur digitorum brevis

Apprenez à mesurer la contractilité, la fatigabilité et l'alternans des muscles squelettiques isolés chez la souris. Cette méthode ex vivo par stimulation de champ évalue les propriétés intrinsèques du muscle.

Évaluation ex vivo de la contractilité, fatigabilité et isolées du Alternans muscles squelettiques

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