שריר השלד מכסה ~40% מגוף האדם, והוא איבר מרכזי, התומך בתפקודים קריטיים מתנועה ועד נשימה וחילוף חומרים. חשוב לציין, יש לו יכולת ייחודית לתיקון עצמי לאחר פציעה ועם יכולת התחדשות זו מבטיחה התאוששות תפקודית ומבנית מלאה מנזק חמור תוך פחות מחודש. מספר סוגי תאים היו מעורבים ביכולת התיקון המדהימה הזו, כאשר לתאי גזע השריר יש תפקיד מרכזי.
חוקרי שרירים ברחבי העולם פיתחו מספר בדיקות לניתוח שרירי השלד ברמה התפקודית, המולקולרית והתאית. לכל טכניקה יש חוזקות משלה, כאשר ניסויים in vivo על מודלים של בעלי חיים מייצגים את האפשרות הרלוונטית ביותר לבני אדם ולמורכבות של אורגניזמים חיים. עמיתיהם במבחנה ו-ex vivo צוברים תאוצה כאשר קבוצות מחקר ברחבי העולם שואפות למזער את המחקר בבעלי חיים לאור עקרון ההחלפה-הפחתה-עידון (3R) המוכר בעולם. אוסף שיטות זה נועד לספק מודלים in vivo ו-ex vivo למחקרי שרירים מולקולריים, תאיים ותפקודיים בין מינים.
Montandon et al.1 מתארים טכניקות לאפיון מהיר של פנוטיפים של התחדשות שרירים בדגי זברה של גנוטיפים בקרה ומוטנטיים. ראשית, עוברים גנוטיפ באמצעות חומר שמנוער מבעלי חיים מורדמים. זהו סיכוי מרגש מכיוון שרוב הפרוטוקולים הכוללים גנוטיפ של עוברים מהונדסים גנטית דורשים הקרבה בו זמנית של העובר. לאחר מכן, התחדשות נגרמת על ידי דקירה של אזור ספציפי בשרירי זחל דג הזברה. הודות לתכונות האופטיות של הסרקומר, ניתן להעריך את תקינות השריר הפגוע באמצעות הדמיה לאחר הפציעה. פרוטוקול זה מעניין מאוד מדענים החוקרים את התחדשות השרירים מכיוון שמדובר בשיטה מהירה ובעלת פוטנציאל תפוקה גבוהה לחקירת מוטציות שונות לאיתור פגמים רגנרטיביים.
Hüttner et al.2 ו-Pegoli et al.3 מציגים שיטה המאפשרת מחקרים תאיים ומולקולריים של תאי גזע של שריר, אוכלוסיית התאים בליבת התחדשות השרירים. השיטה מעניינת מאוד לחוקרים המתמקדים במחקרי הפעלה מוקדמת ואינטראקציות בין תאים לנישה. השיטה של תרביות בודדות של סיבי שריר מאפשרת תרבית ולימוד תאי גזע של שריר עד 96 שעות כשהם עדיין קשורים לסיבי השריר, ומקבלים אותות מהנישה הקרובה והאנדוגנית הזו. הטכניקה מאתגרת במיוחד בשל השלבים העדינים הרבים ש-Hüttner et al.2 מסבירים בקפידה (למשל, דיסקציה עדינה של השרירים ודיסוציאציה). אם נלך צעד אחד קדימה, המחברים מפרטים את מיקוד ה-siRNA לניתוחים פונקציונליים של גורמים שיכולים להשפיע על התנהגות תאי הגזע, והם מדגישים את החשיבות של השוואת תאים שעברו טרנספטקט siRNA לתאים שעברו טרנספטציה מאותו עכבר ושריר. במקביל, Pegoli et al.3 מתארים כיצד ניתן להתאים שיטה זו לחקר תאי גזע של שריר בהקשר של ניוון שרירים אמרי-דרייפוס וחיים מוקדמים לאחר הלידה, תוך התמקדות באתגרים הקשורים לשבריריות שרירים בהקשר זה. כדי להגביר את יעילות הפרוטוקול, הם מנחים את הקוראים עם תמונות של סיבים עם הישרדות טובה ורעה והם מדגישים את הצורך "לאמת אמפירית" את זמן העיכול.
זיידאן ועמיתיו מתארים מערכת תרבית ex vivo של שריר השלד המעדיפה ייצור של תאי רזרבה דמויי שקט, תוך שמירה על מספר סוגי תאים אחרים, שניהם מציגים אתגרים תחת מערכות תרבית חלופיות. לפיכך, שיטה זו יכולה להיות שימושית עבור חוקרים המכוונים במחקרי שקט או אינטראקציות של תאי גזע נישה, כולל בתנאים המשנים מסלולים מולקולריים באמצעות תרופות, siRNAs או וקטורים. הפרוטוקול כרוך בדיסקציה מהירה של שרירי הגפיים האחוריות, ולאחר מכן עיכול וסינון אנזימטיים. לאחר מכן, תאים מונחים בתרבית, עם הופעת תאי מילואים תוך שבוע. הפרוטוקול מאפשר הגברה בקנה מידה גדול של תאי רזרבה אלה, עם אפשרות להדמיית תאים חיים באמצעות עכברים מתויגים גנטית, כגון Pax7nGFP.
פארק ואחרים 5 מדגימים כיצד ניתן למדוד ניטראט וניטריט בשרירי השלד, אחד מאיברי האחסון העיקריים של חנקות. השיטה המתוארת מעניינת במיוחד חוקרים החוקרים פיזיולוגיה של פעילות גופנית והפרעות עצביות-שריריות או מטבוליות הקשורות למחזור תחמוצת החנקן. למרות שיש התפתחות טכנולוגית משמעותית כדי להקל על מדידות ניטראט וניטריט, ישנם מספר פרמטרים שיכולים להשפיע על התוצאה הסופית ומתוארים ומושווים בקפידה על ידי המחברים (למשל, שיטת הומוגניזציה, גודל ביופסיה, סוג שריר).
הסל ואחרים.6 מתארים בפירוט רב הליך ללקיחת ביופסיות מהשריר הקדמי של טיביאליס של חולים אנושיים על מנת להשיג סיבים באורך מספיק לניסויים מכניים. המחברים מדגישים כי יש לשלול חולים עם נזק לאחרונה לשריר. לאחר שנלקחת הסכמה מדעת של מטופלים מתאימים, נעשה שימוש באולטרסאונד כדי להעריך את האתר הטוב ביותר בשריר לאיסוף ביופסיה. לאחר דיון במסלול ההזרקה האידיאלי, הצוות מבצע את הביופסיה באמצעות מחט מיוחדת. לבסוף, מפורטות שיטות הטיפול בחולים לאחר הניתוח ועיבוד הרקמות. שיטה זו מעניינת במיוחד רופאים-מדענים, שרוצים לתקנן את איסוף הרקמות ממטופלים למחקרים מכניים של סיבי שריר.
באוסף שיטות זה, מחקרים מכניים מוצגים על ידי Brightwell et al.7 ו-Corona et al.8. מאמרים אלה דנים בשיטות למדידת כוח במודלים של בעלי חיים קטנים וגדולים. מחלה או פציעה עצבית-שרירית משפיעה לרעה על חוזק השרירים; לפיכך, פעילות גופנית, תזונה והתערבויות טיפוליות שואפות להחזיר אותו. ברייטוול ואחרים מפרטים שיטה להערכת תפקוד שרירי הארבע ראשי בעכברים באופן אנלוגי לשיטות המשמשות בחולים אנושיים. ראשית, הם מספקים שלבים להכנת הציוד והתוכנה הנדרשים לניסוי. לאחר מכן, העכבר מורדם ומונח במקומו להערכת פונקציית המאריך. אלקטרודות ממוקמות בחלק הדיסטלי של הארבע ראשי לאינדוקציה של התכווצות, מוערך זרם אופטימלי ומדידות של מומנט טטני איזומטרי שיא נרשמות ומנותחות. באמצעות מודל בעלי חיים גדול יותר, Corona et al.8 מעריכים מומנט איזומטרי בשריר הגב האחורי של חזיר, ומציגים את הגדרות הציוד שלב אחר שלב ופרוטוקול מדידת הכוח. יש לציין שהם מציגים חזיתות גל באיכות גבוהה ונמוכה כדי להבטיח רכישת תוצאות אופטימליות. הם מכירים בחוזקות של טכניקה לא פולשנית זו המאפשרת ניתוחים אורכיים של אותה חיה, אך הם גם דנים באריכות בשלבים הקריטיים (למשל, גירוי עצבי, יישור מכני) ומגבלות השיטה.
ישנן עדיין שאלות רבות בתחום חקר שרירי השלד: אילו גנים חיוניים להתחדשות שרירים, כיצד תאי לוויין שומרים על פוטנציאל התחדשות לאורך החיים של כל כך הרבה אורגניזמים שונים, וכיצד תפקוד השרירים מושפע במצבי מחלה שונים. אוסף זה מציג מספר טכניקות מודרניות לחקר תפקוד ותיקון שרירים ברמה מולקולרית ומכנית, תוך שימוש במגוון רחב של מערכות מודל. על ידי מתן פרוטוקולים מפורטים, מחברי המאמרים הללו כבר עזרו להגביר את העקביות והשקיפות במחקר בסיסי ויישומי של שרירי השלד.