שינויים בנכסים והתכווצות שרירי גפיים מכאניים פסיביים הם סמנים חשובים למחל שרירים. כתב יד זה מתאר מבחנים פיסיולוגיים למדידת נכסים אלה בlongus העכברי extensor digitorum ושרירים קדמיים tibialis.
מאמר שיטה
שינויים בנכסים והתכווצות שרירי גפיים מכאניים פסיביים הם סמנים חשובים למחל שרירים. כתב יד זה מתאר מבחנים פיסיולוגיים למדידת נכסים אלה בlongus העכברי extensor digitorum ושרירים קדמיים tibialis.
תנועות גוף ניתנות בעיקר על ידי תפקוד מכאני של שריר השלד. שרירי שלד מורכבים מצרורות רבות של myofibers המכוסים ברקמות חיבור תוך שרירית. כל myofiber מכיל הרבה myofibrils הפועל longitudinally לאורך myofiber. Myofibrils הם מנגנון ההתכווצות של שריר והם מורכבים מיחידות חוזרות המכונות התכווצות sarcomeres. יחידת sarcomere מכילה סיבית יקטין ומיוזין שהם מרווחים על ידי דיסקי Z וחלבון titin. תפקוד מכאני של שריר השלד מוגדר על ידי מאפייני התכווצות ופסיביים של שרירים. מאפייני ההתכווצות משמשים כדי לאפיין את כמות הכח שנוצרה במהלך התכווצות שרירים, שעת יצירת כוח והזמן של הרפיית שרירים. כל גורם המשפיע על התכווצות שרירים (כגון אינטראקציה בין סיבי מיוזין, הומאוסטזיס של סידן, יחס ATP / ADP, וכו 'ותקטין) משפיע על נכס כויץrties. המאפיינים הפסיביים מתייחסים לתכונות האלסטיות וצמיגות (נוקשות וצמיגות) של השריר בהעדר ההתכווצות. נכסים אלו נקבעים על ידי תאיים והרכיבים המבניים התאיים (כגון titin) ורקמות חיבור (בעיקר קולגן) 1-2. מאפייני ההתכווצות ופסיביים הם שני היבטים בלתי נפרדים מתפקוד שרירים. לדוגמה, כיפוף מרפק מושג על ידי התכווצות של שרירים בתא הקדמי של הזרוע העליונה ומתיחה פסיבית של שרירים בתא האחורי של הזרוע העליונה. כדי להבין באמת תפקוד שרירים, שני מאפייני ההתכווצות פסיביים וצריכים ללמוד.
התכונות המכאניות ההתכווצות ו / או פסיביות של שרירים לעתים קרובות נפגעים במחל שרירים. דוגמה טובה היא ניוון שרירים דושנו (DMD), שרירים חמורים מבזבזים את המחלה הנגרמת על ידי המחסור בדיסטרופין 3. הדיסטרופין הוא prote cytoskeletalשבמייצב את קרום תא השריר (sarcolemma) במהלך 4 התכווצות שרירים. בהעדר דיסטרופין, sarcolemma ניזוק על ידי כוח הגזירה שנוצר במהלך העברת כוח. קרום זה קורע יוזם תגובת שרשרת שמובילה למוות ואובדן של מכונות התכווצות תאי שריר. כתוצאה מכך, כוח השרירים מצטמצם וmyofibers המת מוחלפים על ידי רקמות fibrotic 5. שינוי זה מגדיל מאוחר נוקשות שרירים 6. מדידה מדויקת של שינויים אלה מספקת מדריך חשוב להעריך את התקדמות מחלה ולקבוע את היעילות טיפולית של גן הרומן / תא / התערבויות תרופתיות. כאן, אנו מציגים שתי שיטות להערכה של שתי התכונות מכאניות וההתכווצות פסיביות של longus extensor digitorum (אדי) שריר ואת מאפייני ההתכווצות של שריר tibialis הקדמי (ת"א).
1. הערכה של נכסים וההתכווצות פסיביים של vivo לשעבר השריר אדי
מאפייני ההתכווצות ופסיביים של שריר האד נמדדים vivo לשעבר באמצעות אורורה המדעית במערכת בדיקת שריר המבחנה. עיין בטבלת המס '1 לחומרים וציוד.
הכנת ציוד 1.1
נתיחת שריר 1.2 אדי
כל המחקרים בבעלי החיים חייבים להיות מאושרים על ידי הטיפול בבעלי החיים המוסדיים ועדה ושימוש.
1.3 מדידת תכונות ההתכווצות ופסיביות של שריר אדי
השתמש בטבלה 2 כדי להגדיר את הפרמטרים בתוכנת ד"ש לכל אחת מהמדידות הבאות. לנתח את הנתונים באמצעות ניתוח השרירים הדינמי (DMA) תוכנה.
1.3.1 מדידת תכונות ההתכווצות של שריר אדי
1.3.2 מדידת התכונות הפסיביות של שרירי אדי
2. הערכה של מאפייני ההתכווצות של שריר ת"א באתר
מאפייני ההתכווצות של שריר ת"א נמדדים באורורה המדעית במערכת בדיקת שריר אתר. עיין בטבלת המס '1 לחומרים וציוד.
הכנת ציוד 2.1
2.2 הכנה של השריר בת"א למדידת כוח אתר
> 2.3 מדידת תכונות ההתכווצות של שריר ת"א
את התוצאות הבאות הן ייצוג מהדוחות הקודמים שלנו 6,9. נתונים מוצגים כשגיאה מתכוון ± תקן של ממוצע. טבלה 3 מציגה את מאפייני מורפומטריות של שרירי האד בBL10 הנורמלי ועכברים דיסטרופין-לקויים (MDX) ב4 עד 6 חודשים של גיל. איור 4 מראה תכונות התכווצות פסיביות ומייצגות של שרירי edl מ BL10 וMDX עכברים. מאפייני ההתכווצות של שריר אדי מתוארים לתנאים הבאים כוללים (כוח המוחלט מחולק בCSA) הספציפי כוח העווית (איור 4 א), כוח tetanic מקסימאלי מסוים (איור 4 ב), וTPT ½ RT של כוח tetanic המקסימאלי המוחלט (האיור 4C ו-D). TPT ו½ RT ניתן גם לחשב מכוח העווית המוחלטת. פרופיל מתח המתח (4E איור) וSRR (4F איור)מחדש המשמש לתיאור המאפיינים הפסיביים של שרירי האד.
היעדר דיסטרופין יש השפעה משמעותית על תכונות התכווצות ופסיביות של שריר אדי 6,9. עווית מסוימת וכוחות tetanic מופחתים באופן משמעותי בשריר אדי MDX. TPT הוא באופן משמעותי מהר יותר תוך ½ RT הוא איטי באופן משמעותי בשריר אדי MDX. פרופיל מתח המתח עולה כי קשיחותו גדלה באופן משמעותי בשריר אדי MDX. שרירי אדי MDX גם תשואות כוח התנגדות משמעותית הרבה יותר גבוה (מתח פסיבי) לפני שהגיע לשיא המתח, ואילו לחצים לאחר השיא לרדת הרבה יותר מהר. יתר על כן, SRR היה גבוה באופן משמעותי בשריר אדי MDX בהשוואה לזו של שריר אדי BL10.
ניתוח סטטיסטי
מובהקות סטטיסטיות בין שתי קבוצות מנותחות על ידי מבחן t סטודנטים. ליםמשמעות tatistical בקרב קבוצות מרובות, לכיוון אחד או ניתוח ANOVA דו כיוונית ואחרי ניתוח שלאחר הוק Bonferroni מומלצת באמצעות תוכנת SAS (SAS Institute Inc, Cary, NC). הבדל נחשב משמעותי כאשר p <0.05.
טבלת 1. חומרים וציוד.
| ניסיון | מתח מנוחה (גרם) | דופק תדר (רץ) | רוחב פולס (ms) | משך גירוי (ms) | אורך למתוח | למתוח משך (ms) | שיעור למתוח | תגובות |
| 1. הערכה של נכסים והתכווצות פסיביים של השרירים vivo לשעבר אדי | ||||||||
| 1.3.1 מדידת תכונות ההתכווצות של שריר אדי | ||||||||
| 1. להתחמם | 1.0 | 150 | 0.2 | 300 | הנח את השרירים עבור 60 שניות בין כל גירוי. התכווצויות tetanic ראשוניות אלה לייצב את השרירים למדידות באות. | |||
| 2. אורך שריר אופטימלי (Lo) | 0.5, 1.0, 1.5 ו -2.0 | 1 | 0.2 | 300 | לאפשר לשריר לנוח למשך 30 שניות בין כל גירוי. מדוד את אורך השריר האופטימלי באמצעות קליפר דיגיטלי. | |||
| 3. טוויים יחידיםtch כוח (PT) | התאם מתח מנוחה ללו | 1 | 0.2 | 300 | ||||
| 4. כוח השרירים Tetanic | התאם מתח מנוחה ללו | 50, 80, 100, 120, 150 ו 200 | 0.2 | 300 | לאפשר לשריר לנוח לדקה 1 בין כל גירוי. לקבוע את התדירות שיוצרת tetanic הכח המוחלט המקסימאלי (פו). | |||
| 5. כיווץ אקסצנטרי | התאם מתח מנוחה ללו | השתמש בתדר שיוצר כוח tetanic המרבי (פו) | 0.2 | 700 | 10% Lo | אחרונות 200 מילישניות של משך הגירוי | 0.5 Lo / שני | חזור על הכיווץ האקסצנטרי במשך 10 מחזורים עם 2 דקות מנוחה בין המחזורים. |
| 6. CSA של שריר אדי | CSA = (מסת שריר (ז) / [1.06 גר '/ 3 סנטימטר (Lo x 0.44)]. 1.06 / סנטימטר גרם 3 הוא צפיפות השריר ו0.44 הם אורך סיבי שריר אדי ללו יחס. | |||||||
| 1.3.2 מדידת התכונות הפסיביות של שרירי אדי | ||||||||
| 1. שישה צעד מתיחת פרוטוקול | התאם מתח מנוחה ללו | 10% Lo | 2 סנטימטר / שני | חזור על פרוטוקול מתיחות עם תוספת של 10% עד Lo Lo 160% הוא הגיע. Alow 1.5 שניות בין מחזורי מתיחה. | ||||
| 2. SRR | התאם מתח מנוחה ללו | 10% Lo | 2 סנטימטר / שני | SSR מחושב על ידי חלוקת ההבדל במתח עם tIME חלף בין שתי נקודתי זמן במסגרת זמן. | ||||
| 2.3 מדידת תכונות ההתכווצות של שריר ת"א | ||||||||
| 1. להתחמם | 4.0 | 150 | 0.2 | 300 | הנח את השרירים עבור 60 שניות בין כל גירוי. | |||
| 2. אורך שריר אופטימלי (Lo) | 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 ו -7.0 | 1 | 0.2 | 300 | לאפשר לשריר לנוח למשך 30 שניות בין כל גירוי. מדוד את אורך השריר האופטימלי באמצעות קליפר דיגיטלי. | |||
| 3. CSA של שריר ת"א | CSA = (מסת שריר (ז) / [1.06 גר '/ 3 סנטימטר (Lo x 0.6)]. 0.6 הם אורך סיבי שריר ת"א לLo raTio. | |||||||
טבלת 2. פרמטרים להערכה של התכונות המכאניות של שרירי edl ות"א.
| להתאמץ | גיל (חודש) | משקל גוף (ז) | אדי משקל (מ"ג) | אדי Lo (מ"מ) | אדי CSA (מ"מ 2) |
| BL10 | 6 | 32.03 ± 0.57 | 13.90 ± 0.77 | 14.09 ± 0.04 | 2.12 ± 0.12 |
| MDX | 6 | 35.44 ± 0.42 * | 16.73 ± 0.42 * | 13.93 ± 0.05 * | 2.57 ± 0.07 * |
לוח 3. מאפייני מורפומטריות של שרירי האד. *, הערך בmdעכברי x הם שונים באופן משמעותי מזה של גיל המתאים-BL10 עכברים.

איור 1. תרשים סכמטי של קרש חיתוך עכבר מחוייט. קרש החיתוך עשוי מפרספקס עבה סנטימטר וחצי והיה מפוברק בחנות המוסדית. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.
/>
איור 2. סדרה של תמונות דיגיטליות המציגות את השלבים של קשירת קשר מרובע כפול אחרי קשר לולאה בMTJ. אסטריסק, שרירי אד; חץ, הגיד הדיסטלי של שריר האד.
/>
איור 3. תרשים סכמטי של הפלטפורמה אישית לבדיקת תפקוד שרירי ת"א אתר. פלטפורמת חית פרספקס ובעל ברך הנירוסטה תוכננו לעלות על 809B במנגנון עכבר אתר. *, מוט נירוסטה (מק"ט MPR-2.0 , Siskiyou, Pass מענקים, OR); # בעל, יוניברסל האלקטרודה (Cat # MXB, Siskiyou, Pass מענקים, OR); §, מוט מצורף האלקטרודה (Cat # MPR-3.0, Siskiyou, Pass מענקים, OR); ** Sylgard בלוק. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.
ge = "תמיד">
/>
איור 4. תוצאות נציג למאפייני ההתכווצות ופסיביים של שריר האד. מאפייני ההתכווצות של שריר אדי מתאפיינים בכח הספציפי העווית (), כוח tetanic הספציפי (ב '), הזמן למתח שיא (C) וזמן הרפית המחצית (ד'). התכונות הפסיביות של שרירי אדי מוערכות על ידי פרופיל מתח המתח (E) וממסר. *, עכברי MDX שונים באופן משמעותי מגיל מתאים BL10 עכברים.
בפרוטוקול זה, יש לנו מאויר מבחנים פיסיולוגיים למדידת שריר edl ואת מאפייני ההתכווצות של שריר ת"א את מאפייני התכווצות ופסיביים. דאגה עיקרית בלימודי פיזיולוגיה של שרירים היא החמצון של שריר המטרה. לשרירים גדולים (כגון שרירי ת"א), בגישה באתרו עדיף מכיוון דיפוזיה חמצן מהמאגר של רינגר לא יכולה להגיע למרכז של השריר בבדיקת מבחנה. בגישת אתרו לא מפריע לאספקת דם נורמלית והיפוקסיה הקשורים השפעות מלאכותיות הם נמנעו. שרירי האד הוא אחד מהשרירים הנפוצים ביותר במחקר פיזיולוגיה. חמצון נאות של כל השרירים יכול להיות מושג במערכת במבחנה בגלל הגודל הקטן של השרירים. יתר על כן, במערכת המבחנה מספקת סביבה סגורה כדי לתפעל את הריכוזים של יונים (Ca 2 +, Na + ו K +) וחמיםרישיונות CAL (ATP וגלוקוז) הנדרשים לייצור כוח שריר אופטימלי. זה מציע הזדמנות מצוינת לבחון את ההשפעה של משתנים אלו על ייצור כוח.
מדידה מדויקת של תכונות התכווצות ופסיביות של שרירי הגפה היא קריטית כדי ללמוד לתפקד שריר שלד. שינויים אופייניים של נכסים אלה נחשבים לעתים קרובות כסימני ההיכר של מחלות שרירים שונות. שינויים בפרמטרים אלה הם גם מדדים חשובים כדי לקבוע אם טיפול ניסיוני הוא יעיל או לא.
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהמכון הלאומי לבריאות (AR-49419, DD), ניוון שרירים אגודים (DD), והכשרת NIH מענק T90DK70105 (CH).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| חומר | יצרן | מפרטים והערות | |
| אמבטית רקמות איבר | מיקלוש רדנוטי כבר LLC, קליפורניה, ארה"ב | אמבט מים-מעייל רקמה (מק"ט 158351-LL), צינור חמצן disperser (Cat # 160192), שסתום luer (חתול # 120722) | |
| במחזור אמבט מים | הפישר סיינטיפיק, Waltham, מסצ'וסטס, ארה"ב | ||
| תערובת גז | Airgas הלאומי, שרלוט, צפון קרוליינה, ארה"ב | 95% O 2 ו 5% CO 2 | |
| במנגנון בדיקת תפקוד שרירי המבחנה | אורורה המדעית, אורורה, ON, קנדה | המערכת מורכבת ממערכת מנוף מצב הכפול (דגם # 300C או 305C) ממריץ (דגם # 701A), ממשק אות (דגם # 604B) ומבחן apparatus (דגם # 800A) להר אנכי אמבטית איבר רקמה | |
| בתוכנת בדיקת תפקוד שרירי מבחנה | שריר שליטת תוכנה דינמית (DMC) וניתוח נתוני שליטה בשרירים דינמי (DMA) תוכנה | ||
| קוקטייל הרדמה מאוסה מעורב ב0.9% NaCl | עיין בהנחיות המוסדיות | קטמין (25 מ"ג / מ"ל), xylazine (2.5 מ"ג / מ"ל) וacepromazine (0.5 מ"ג / מ"ל). לאורך כל ההליך כירורגי, תוספת של 10% מהמינון ההתחלתי עשויה להיות נחוצה כדי לשמור על בעלי חיים תחת הרדמה. | |
| Sylgard | מכשיר דיוק העולם | חתול # SYLG184 | |
| קרש חיתוך פרספקס מחוייט | בבית תוכנן | עיין באיור 1 | |
| מנורת חימום | חברת תאורה מותחת,בוסטון, מסצ'וסטס, ארה"ב | מנורת 15 ואט כדי לשמור על חם במהלך נתיחת העכבר | |
| המאגר של רינגר | כימיקלים נרכשים מפישר סיינטיפיק, Waltham, מסצ'וסטס, ארה"ב | רכב במ"מ: 1.2 nah 2 PO 4 (חתול # S369), 1 MgSO 4 (חתול # M63), 4.83 KCl (Cat # P217), 137 NaCl (מק"ט 217), 24 3 NaHCO (Cat # S233), 2 CaCl 2 (החתול # C79) וגלוקוז 10 (מק"ט D16). ממס כימיקלים בנפרד ולערבב לפי הסדר הרשום לעיל. לאחסן ב 4 ° C. | |
| מיקרוסקופ לנתח סטריאו | ניקון, מלוויל, ניו יורק, ארה"ב | ||
| כלי נתיחה | כלי מדע פיין, הפוסטר סיטי, קליפורניה, ארה"ב | מלקחיים גסים, מספריים גסים, מלקחיים עדינים (סטרייט וזווית של 45 °) | |
| תפר משי קלוע # 4-0 | SofSilk USSC סוtures, Norwalk, CT, ארה"ב | חתול # SP116 | |
| וו נירוסטה בהזמנה אישית | חלקים קטנים, Inc | 2'' ארוך S / S 304V (0.18'' קוטר) למתמר הכח 305C או 2.5'' הארוך S / S 304V (0.012'' קוטר) למתמר 300C (Cat # ASTM A313) | |
| במערכת assay תפקוד שרירי אתר | אורורה המדעית, אורורה, ON, קנדה | המערכת (809B, במנגנון עכבר אתר) מורכבת ממערכת מנוף מצב הכפול (דגם # 305C) ממריץ (דגם # 701B), ממשק אות (דגם # 604A) ומנגנון אדן מבוקר תרם (דגם # 809A ) | |
| בתוכנת בדיקת תפקוד שרירי מבחנה | אורורה המדעית, אורורה, ON, קנדה | שריר שליטת תוכנה דינמית (DMC) וניתוח נתוני שליטה בשרירים דינמי (DMA) תוכנה | |
| פלטפורמת חית מחוייט ת"א assay | בבית תוכנן | עיין באיור 2 | |
| וו נירוסטה בהזמנה אישית | חלקים קטנים, Inc | החתול # ASTM A313 | 0.5'' הארוך S / S 304V (0.18'' קוטר) |
| אלקטרודות פלטינת 25G מחוייט | Enterprises Chalgren, גילרוי, קליפורניה | הלחמת 2 0.016'' חוטי פלטינה עבה לשני 24G חוטי חשמל |
טבלת 1. חומרים וציוד.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה