מאמר שיטה

אלקטרומיוגרפיה מגורה של סיב יחיד (SFEMG) להערכת העברת צומת עצבית-שרירית במודלים של מכרסמים

2.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/66452

⸱

8 במרץ 2024

 ,  , 
1NextGen Precision Health, University of Missouri, 2Department of Physical Medicine and Rehabilitation, University of Missouri, 3Department of Neurology, University of Missouri, 4Department of Medical Pharmacology and Physiology, University of Missouri

במאמר זה

סיכום

במחקר זה, אנו מדגימים פרוטוקול אלקטרומיוגרפיה מעודן של סיב יחיד (SFEMG) כדי לאפשר מדידה in vivo של העברת צומת עצבית-שרירית (NMJ) במודלים של מכרסמים. גישה שלב אחר שלב לטכניקת SFEMG מתוארת כדי לאפשר כימות של השתנות העברת NMJ וכישלון בשריר גסטרוקנמיוס חולדה.

תקציר

כחיבור הסופי בין מערכת העצבים לשריר, העברה בצומת הנוירומוסקולרית (NMJ) חיונית לתפקוד מוטורי תקין. אלקטרומיוגרפיה של סיב יחיד (SFEMG) היא טכניקה רלוונטית ורגישה מבחינה קלינית המודדת תגובות פוטנציאליות לפעולה של סיבי שריר בודדים במהלך התכווצויות רצוניות או גירויים עצביים כדי להעריך את העברת NMJ. ההערכה והכימות של שידור NMJ כוללים שני פרמטרים: ריצוד וחסימה. ריצוד מתייחס לשונות בתזמון (השהיה) בין פוטנציאלי פעולה עוקבים של סיב יחיד (SFAPs). חסימה מסמלת את הכישלון של שידור NMJ ליזום תגובת SFAP. למרות SFEMG הוא מבחן מבוסס ורגיש היטב במסגרות קליניות, היישום שלה במחקר פרה-קליני היה נדיר יחסית. דו"ח זה מתאר את השלבים והקריטריונים המשמשים בביצוע SFEMG מגורה לכימות ריצוד וחסימה במודלים של מכרסמים. ניתן להשתמש בטכניקה זו במחקרים פרה-קליניים וקליניים כדי לקבל תובנות לגבי תפקוד NMJ בהקשר של בריאות, הזדקנות ומחלות.

מבוא

אלקטרומיוגרפיה של סיב יחיד (SFEMG) פותחה לראשונה על ידי Stålberg ו-Ekstedt בשנות ה-60 של המאה ה-20 כדי לזהות ולנתח פוטנציאלי פעולה מסיבי שריר בודדים, בעיקר כדי לחקור עייפות שרירים1. SFEMG היא הטכניקה הקלינית הרגישה ביותר להערכת העברת צומת נוירומוסקולרית (NMJ)2. SFEMG מתבצע על ידי רישום סלקטיבי של פוטנציאלי פעולה של סיב יחיד (SFAPs)3. העברת NMJ יכולה להיפגע עקב גורמים כמו הזדקנות 4,5 והפרעות נוירומוסקולריות שונות כגון myasthenia gravis וטרשת אמיוטרופית צידית6. יתר על כן, מצבים כגון איסכמיה, תנודות בטמפרטורה ושימוש בחומרים חוסמים עצביים-שריריים יכולים לגרום לליקויים בהעברת NMJ, המתבטאים בהשתנות מוגברת של שידור NMJ והתרחשויות של כשל NMJ2.

ישנן שתי גישות להקלטת SFEMG: SFEMG מגורה ומרצון. SFEMG מרצון כרוך ברישום SFAPs משני NMJs שסופקו על ידי אותו אקסון מנוע באמצעות אלקטרודת מחט קונצנטרית המוחדרת לשריר הנבדק במהלך הפעלה רצונית7. בהתאם לכך, SFEMG מרצון דורש שיתוף פעולה מצד הנבדק ויכול להעריך רק יחידות מוטוריות בסף נמוך (אלה המופעלות במהלך צירים חלשים)3. SFEMG מגורה משתמש בזוג אלקטרודות מעוררות כדי לעורר אקסונים מוטוריים תוך הקלטת SFAPs עם אלקטרודת מחט SFEMG המוחדרת לשריר הנבדק7.

הן ב- SFEMG מרצון והן ב- gremulated, ריצוד וחסימה הם שני הפרמטרים המשמשים להערכה וכימות של שידור NMJ8. Jitter מתאר את השונות בתזמון (השהיה) בין SFAPs עוקבים. במהלך SFEMG מרצון, הריצוד מכומת על ידי הערכת הבדלי ההשהיה בין זוג SFAPs (המסופקים על ידי אותו אקסון מנועי) במהלך 50 עד 100 פריקות רצופות. במהלך SFEMG מגורה, הריצוד מכומת על ידי הערכת הבדלי ההשהיה בין תזמון הגירוי לבין תחילת SFAP במהלך 50 עד 100 פריקות רצופות. חסימה מצביעה על כישלון של שידור NMJ להפעיל תגובת SFAP, וניתן לכמת אותה כנוכחות או היעדר של כל זוג SFAPs במהלך SFEMG מרצון או עבור כל NMJ במהלך SFEMGמגורה 2,7.

בעוד בדיקה מבוססת ורגישה במסגרת הקלינית, SFEMG יושמה רק לעתים רחוקות במחקר פרה-קליני 4,5,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . בדו"ח זה אנו מתארים את הגישה לביצוע וניתוח רישומי SFEMG במודלים פרה-קליניים של מכרסמים. יתר על כן, אנו מציגים נתונים מייצגים המדגישים ממצאים מייצגים על SFEMG המצביעים על פגיעה בהעברת NMJ בעקבות מתן חומר חוסם נוירומוסקולרי שאינו מקטב, רוקורוניום.

פרוטוקול

כל הפרוטוקולים אושרו ובוצעו בהתאם לתקנות שנקבעו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת מיזורי.

1. הכנת בעלי חיים ומתן הרדמה

  1. לבשו ציוד מיגון אישי מתאים.
  2. לפני ההליך, מדדו את משקל החולדה כדי לקבוע את המינון המתאים לתרופות מבוססות משקל ולמכונות הנשמה.
  3. יש להשרות הרדמה עם איזופלורן בשאיפה של 3%-5%. לאחר שנקבעה רמת הרדמה נאותה, מקמו את החולדה במצב נוטה ושמרו על הרדמה עם איזופלורן בשאיפה של 1%-3%.
  4. ודא את הלימות עומק ההרדמה על ידי לחיצה עדינה על כרית כף הרגל האחורית עם מלקחיים כדי לבחון היעדר תגובת נסיגה.
  5. שמור על טמפרטורת הגוף ב 37 °C (77 °F).
  6. יש למרוח משחה על בסיס נפט המאושרת על ידי וטרינר על העיניים כדי למנוע יובש. עקוב אחר עומק ההרדמה על ידי התבוננות בקצב הנשימה והערכת תגובות נסיגה בעת הפעלת לחץ על כרית כף הרגל באמצעות מלקחיים.
  7. לגלח את הגפה האחורית כדי להיות מוערך באמצעות קוצץ. לאחר הסרת שיער נאותה, באמצעות סרט הדבקה, מקם את האיבר שיש לחקור כאשר הקרסול מקובע על 90° dorsiflexion בקירוב, הברך בהארכה, ואת הירך בחטיפה.
  8. עקוב ברציפות אחר הנשימה וקצב הלב של החולדה במהלך כל הניסוי.
    הערה: עלייה בקצב הלב משמשת בדרך כלל כאינדיקטור לעומק הרדמה לא מספיק.
  9. מתן isoflurane כדי להרדים את החולדה, עם מינון של 5% או יותר, עד הנשימה נפסק לפחות 3 דקות. אשר את המתת החסד על ידי עריפת ראש.

2. מיקום אלקטרודות והגדרתן

הערה: שידור NMJ של העצב הסיאטי ושריר הגסטרוקנמיוס מוערכים באמצעות מערכת אלקטרומיוגרפיה (EMG). עיין בטבלת החומרים.

  1. הכנס זוג מחטים מונופולריות מבודדות 28 G לגירוי העצב הסיאטי עם הקתודה לאזור הגפה האחורית הפרוקסימלית, בעוד האנודה קרובה יותר בתוך הרקמה התת עורית המכסה את העצה.
  2. ודא שהאלקטרודות המעוררות אינן ממוקמות בסמיכות מיידית לעצב הסיאטי או עמוק מדי כדי למנוע נזק ישיר לעצב הסיאטי או למבנים סמוכים אחרים.
  3. הניחו אלקטרודת טחון חד פעמית על הגפה האחורית או הזנב הנגדית.
  4. הניחו בזהירות אלקטרודת מחט בקוטר 27 מ"מ בקוטר 25 מ"מ שתוכננה במיוחד עבור EMG סיב יחיד, הכוללת משטח הקלטה עשוי מחומר פלטינה-אירידיום לתוך שריר הגסטרוקנמיוס הימני. ודא כי אלקטרודות SFEMG autoclaved לפני כל שימוש כדי לשמור על סטריליות.
  5. הכנס את אלקטרודת מחט SFEMG במקביל לסיבי שריר הגסטרוקנמיוס כדי ללכוד פוטנציאלי פעולה של סיב יחיד (SFAPs).
  6. הימנע מנזק לשרירים בעת החדרה ותמרון של מחט SFEMG בתוך השריר.

3. הליך אלקטרומיוגרפיה מגורה של סיב יחיד (SFEMG)

  1. יש להפעיל גירוי זרם קבוע על העצב הסיאטי הימני בתדר 10 הרץ באמצעות טווח עוצמה של 0.3-10 mA ומשך דופק של 0.1 ms.
  2. הגדר את הגדרות המסנן בתוך מסנן בתדר נמוך של 1 kHz ומסנן בתדר גבוה של 10 kHz. התאם את הרווח מ- 200 μV ל- 1000 μV לכל חלוקה כדי להקל על הדמיה של פוטנציאלים. הגדר את מהירות הטאטוא על 500 μs לכל חלוקה.
  3. התאם את עוצמת הגירוי כדי להפעיל ולבודד SFAPs להקלטה ולניתוח שלאחר מכן.
    1. כדי לזהות ולנתח תגובה כ- SFAP, ודא שהקריטריונים הספציפיים המוזכרים להלן מתקיימים: ודא שזמן העלייה מהשיא הבסיסי לשלב השלילי קטן מ- 500 μs, המשרעת המינימלית (משיא הבסיס לשלילי) היא לפחות 200 μV, והתגובה מציגה באופן עקבי התנהגות של הכל או אף אחד (גודל וצורה יציבים בין התגובות).
      הערה: חיוני שהתגובות החוזרות יציגו שלבים עקביים כלפי מעלה ללא חריצים או נקודות נטייה. שים לב שהקריטריון האחרון הוא קריטי להבחנה בין אות איכות לבין סיכום של אותות מרובים.
  4. חשב ריצוד, או שונות של חביון SFAP (הזמן בין גירוי לשלב עולה של שיא שלילי של SFAP) בין פריקות רצופות, לאחר לפחות 50 גירויים (50-100 גירויים), ולהעריך ולכמת חסימה.
    הערה: ניתן להעריך חסימה כנוכחות או היעדר בכל סינפסה או כאחוז הגירויים שאינם מצליחים לעורר פוטנציאל פעולה של סיב יחיד. ריצוד מחושב באמצעות המשוואה הבאה7 (ריצוד מחושב בדרך כלל באופן אוטומטי על ידי מערכות אלקטרומיוגרפיה קליניות):
    דיאגרמת נוסחת ריצוד MCD; שיטה לחישוב ריצוד במיקרו-שניות באמצעות מרווחים בין פולסים.
    MCD = ערך ממוצע של הפרש עוקב
    IPI = מרווח אינטרפוטנציאלי
  5. חזור על התהליך לקבלת תגובות SFAP נוספות. בממוצע, להעריך 10 סינפסות מכל חיה כדי לחשב ריצוד ולאחר מכן לקבוע את הערכים הממוצעים לכל חיה.
  6. אל תכלול SFAPs עם ריצוד של פחות מ- 4 μs מהניתוחים כדי למנוע הכללה של פוטנציאלים שעשויים היו להתעורר על ידי גירוי שרירים ישיר11.
  7. בעת רישום פוטנציאלים המציגים חסימה לסירוגין, הגדל את עוצמת הגירוי כדי לוודא שכשל SFAP אינו מיוחס לגירוי תת-מקסימלי.

תוצאות

כדי להדגים ריצוד מוגבר וחסימה בהקשר של כישלון שידור NMJ, SFEMG מגורה בוצע עם וללא מתן תוך ורידי של רוקורוניום. Rocuronium הוא סוכן חוסם נוירומוסקולרי שאינו פועל בפעולה בינונית, ללא דפולריזציה, הנמצא בשימוש נרחב במסגרות קליניות כדי לגרום לשיתוק שרירים במהלך ניתוחים או הליכים רפואיים. הוא פועל על ידי קשירה תחרותית לקולטני אצטילכולין ניקוטיניים ב- NMJ19. לפני מתן הרוקורוניום, חולדת הבר הבוגרת (Sprague Dawley) הוכנה והורדמה כמתואר בסעיף 1. בשל שיתוק הנגרם על ידי רוקורוניום, נעשה שימוש בתמיכה פולשנית להנשמה כדי לקבל נתונים מייצגים (בניגוד לגישה האופיינית להרדמה במהלך רישומי SFEMG שתוארה לעיל בסעיף 1). הוכנס צינור אנדוטרכאלי ונשמר האוורור ב-60 נשימות לדקה במצב מבוקר לחץ עם לחץ של 17 מ"מ כספית ולחץ חיובי של 3 ס"מ H2O תוך מתן איזופלורן של 2%-3%. לאחר שהושגו תמיכה בהנשמה והרדמה, נרשמו פוטנציאלי פעולה של סיב בודד עם וללא טיפול ברוקורוניום (בולוס של 0.05 מ"ג/ק"ג רוקורוניום ברומיד תוך ורידי). איור 1 מדגים שלוש הקלטות פוטנציאליות מייצגות של סיב יחיד מאותו NMJ בחולדה בוגרת. איור 1A מדגים את המורפולוגיה האופיינית של פוטנציאל פעולה של סיב בודד (לאחר גירוי יחיד) עם זמן עלייה של פחות מ-500 μs מקו הבסיס לשיא השלילי ומשרעת מינימלית (משיא לשיא) של לפחות 200 μV. איור 1B מדגים מאפיינים של ריצוד מוגבר וחסימה לסירוגין לאחר הזרקת רוקורוניום. איור 1C מדגים נורמליזציה של ריצוד וחסימה מאותה סינפסה לאחר הרזולוציה של בלוק NMJ. לצורך צפייה בפשטות, איור 1B,C מציג תגובות רק לאחר 9 גירויים עוקבים. יתר על כן, להבנה טובה יותר, איור 2 מראה דוגמה נוספת של שלושה פוטנציאלי פעולה של סיב בודד שנצפו לאחר 10 גירויים רצופים, וחשפו ריצוד וחסימה מוגברים.

כדי לכמת את ההשפעה של רוקורוניום על העברת NMJ באמצעות SFEMG מגורה, בוצעו הקלטות מ-5 NMJ ללא כל טיפול ומ-5 NMJ לאחר מתן רוקורוניום ונותחו לריצוד וחסימה (איור 3). בעקבות הרוקורוניום, הריצוד (איור 3A) והחסימה (איור 3B) גדלו באופן משמעותי.

גרפים של פוטנציאל פעולת סיבים בודדים המציגים מגמות חביון ומשרעת; תוצאות ניתוח ריצוד.
איור 1: שלוש הקלטות אלקטרומיוגרפיה מייצגות של סיב יחיד מאותו צומת עצבי-שרירי (NMJ). (A) דוגמה לפוטנציאל פעולה של סיב בודד בעקבות גירוי עצבי יחיד המציגה קריטריונים למשרעת (משרעת שיא שלילית של לפחות 200 μV) וזמן עלייה (קו בסיס לשיא שלילי פחות מ-500 μs) קריטריונים לקבלה כפוטנציאל סיב יחיד. (B) דוגמה לפוטנציאלי פעולה של סיב בודד לאחר 9 גירויים רצופים המראים ריצוד מוגבר וחסימה המעידים על שידור NMJ לקוי בעקבות מתן רוקורוניום (ריצוד: 68.35 מיקרוגרם). (C) דוגמה לפוטנציאלי פעולה של סיב בודד לאחר 9 גירויים רצופים המראים ריצוד מופחת וללא חסימה, דבר המצביע על נרמול שידור NMJ לאחר פתרון הטיפול ברוקורוניום (ריצוד: 21.7 מיקרוגרם). עקבות SFEMG מייצגות חושפות פוטנציאלי פעולה של סיבי שריר בודדים שנרשמו מסינפסה בריאה ללא חסימה וריצוד רגיל במבט מעל. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

גרף משרעת פוטנציאל פעולת סיבים בודדים; חביון לעומת משרעת; אירוע גירוי חסום.
איור 2: שלושה פוטנציאלי פעולה של סיב יחיד (SFAPs) שתועדו לאחר גירויים רצופים במהלך מתן רוקורוניום. שלושה פוטנציאלי פעולה של סיב יחיד (SFAPs) תועדו לאחר 10 גירויים רצופים במהלך מתן רוקורוניום, מה שמצביע על ריצוד מוגבר וחסימה. ערכי הריצוד עבור A, B ו- C היו 24.3 μs, 46.9 μs ו- 88.7 μs, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

גרפים של עמודות חסימת ריצוד ושידור NMJ; עיכוב ממוצע, אחוז גירוי; נתוני מחקר.
איור 3: הערכה אלקטרומיוגרפית של סיב יחיד של העברת צומת עצבית-שרירית (NMJ) לאחר טיפול בחומר חוסם NMJ שאינו מנטרל . (A) במהלך מתן רוקורוניום (0.05 מ"ג/ק"ג), SFEMG הראה שונות מוגברת של העברה (ריצוד) לעומת מצב בריא (לא מטופל: 12.9 μs, 95% CI [7.2-16.9 μs] לעומת rocuronium: 40.70 μs, 95% CI [34.7-70.7 μs]) (מבחן מאן ויטני: p = 0.0079). (B) אחוז הגירויים עם חסימת NMJ מכל סינפסה ב-SFEMG עלה לעומת מצב בריא (לא מטופל: 0%, 95% CI [0-0%] לעומת רוקורוניום: 31%, 95% CI [14.0-59.0%]) (מבחן מאן ויטני: p= 0.0079). כל המדידות (ריצוד ואחוזי גירויים עם חסימת NMJ) התקבלו מחולדה אחת, n = 5 סינפסות שלא טופלו ו-n = 5 סינפסות לאחר טיפול ברוקורוניום. הנתונים המוצגים כחציון ± רווח בר-סמך של 95%. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

דיון

SFEMG משמש בדרך כלל לבדיקות אבחון בחולים עם חשד לצורות אוטואימוניות, נרכשות וגנטיות של מחלת NMJ. SFEMG נחשב הבדיקה הרגישה ביותר לאבחון של הפרעת NMJ, myasthenia gravis20,21. גירוי עצבי חוזר (RNS) היא שיטה נוספת הנפוצה יותר בבדיקות אבחון קליניות וכוללת גירוי עצב היקפי עם רכבת גירויים וכימות התגובה הפוטנציאלית של פעולת שריר מורכב מסכם של שריר עצבי 5,22. RNS הראה באופן עקבי רגישות נמוכה משמעותית בהשוואה ל- SFEMG23,24. היתרון של SFEMG טמון ביכולת להעריך באופן סלקטיבי סיבי שריר בודדים ולכמת לא רק כישלון של שידור NMJ (חסימה) אלא גם שונות (ריצוד) 2,25,26. בעוד בדיקה מבוססת ורגישה במסגרת הקלינית, SFEMG יושמה רק לעתים רחוקות במחקר פרה-קליני 4,5,9,10,11,12,13,14,15,16 . מודלים של בעלי חיים של מחלות נוירומוסקולריות ממלאים תפקיד מרכזי בקביעת המנגנונים הבסיסיים של מחלות אנושיות ובפיתוח התערבויות טיפוליות. היכולת ליישם מדדי תוצאה וסמנים ביולוגיים, כגון SFEMG, על מינים שונים יכולה לייעל ולזרז את המעבר של תגליות פרה-קליניות מבטיחות למחקרים קליניים בבני אדם27. לדוגמה, מחקר רב-מרכזי ביפן התמקד בביסוס ערכי ייחוס עבור SFEMG באמצעות מחטים קונצנטריות בנבדקים אנושיים בריאים. המחקר הצביע על כך שערכי החתך המומלצים עבור MCD בודד היו 58.8 μs עבור SFEMG מגורה בשריר extensor digitorum communis (EDC)28. ראוי לציין כי שריר Gastrocnemius אינו נתון בדרך כלל SFEMG, עם EDC להיות השריר הקרוב ביותר נחקר בהקשר זה. כתוצאה מכך, ערכי הריצוד שקיבלנו מחולדות נצפו נמוכים יותר מאלה שדווחו במחקרים קליניים. פערים אלה מצביעים על כך שהתפלגות גורם הבטיחות משתנה בהתאם לשריר ולמין הנדון.

בדוח זה, אנו מציגים גישה מדורגת ליישום SFEMG מגורה במכרסמים, כולל שלבים להכנת בעלי חיים, מיקום אלקטרודות, רישום פוטנציאל פעולה של סיב יחיד וניתוחים. בנוסף, אנו מציגים נתונים מייצגים במודל מושרה של כשל NMJ (מתן רוקורוניום) כדי לעזור להדגים בבירור את המושגים של ריצוד מוגבר וחסימה, כמו גם את הרעיון של הכל או אף אחד של פוטנציאל פעולה של סיב יחיד ברישום SFEMG. בעבר, במחקר ניסיוני, חולדה ללא חומר חוסם הראתה שינוי MCD קל (סביב 10 μs) ללא חסימה ב 3000 שניות הראשונות. לעומת זאת, חולדה שקיבלה 0.08 מ"ג/ק"ג וקורוניום הפגינה ריצוד מוגבר לאחר 200 שניות, מה שהוביל לחסימה של כ-500 שניות, עם MCD ראשוני של כ-50 מיקרוגרם, בהתאם לתוצאות שלנו17. קביעת המינון הנכון של רוקורוניום בחולדות הייתה חיונית להשגת הרמה הממוקדת של חסימה עצבית-שרירית תוך הפחתת סיבוכים אפשריים. בעוד שמחקרים שונים השתמשו במינונים שנעו בין 0.1 מ"ג/ק"ג ל-5 מ"ג/ק"ג לגרימת שיתוק שרירים 17,29,30, בחרנו במינון של 0.05 מ"ג/ק"ג. בחירה זו מתיישבת עם ההכרה כי ליקוי NMJ מתחיל לפני תחילת שיתוק שרירים.

רכישת תגובות פוטנציאליות לפעולת סיב יחיד באמצעות SFEMG כרוכה במספר שלבים מכריעים. יש לציין כי השגת הקלטות סלקטיביות דורשת תרגול לביצוע מספר משימות במקביל, כולל מתן גירוי עצבי הולם תוך רכישת תגובות מספקות. במהלך ההקלטות, אלקטרודת ההקלטה SFEMG מוחדרת בקפידה ומותאמת בתנועות קטנות ויציבות כדי למזער טראומה בשרירים ולשפר את התפוקה. לאחר זיהוי פוטנציאל פעולה, יש לבצע התאמות קטנות של גירוי ורישום מיקום אלקטרודות כדי למטב את משרעת פוטנציאל הפעולה של סיב בודד ו"חדות" (זמן עלייה קצר). ברגע שמזהים פוטנציאל וממטבים את המשרעת וזמן העלייה, יש למזער את תנועות האלקטרודות כדי להבטיח יציבות של תגובות הכל או אף אחד. מיקום יציב של אלקטרודות הוא קריטי מכיוון שאפילו שינויים קלים במיקום מחט ההקלטה יכולים לגרום לתנודות במאפייני פוטנציאל הפעולה, כולל צורה, משרעת והשהיה. חשוב לוודא שפוטנציאלי הפעולה יציבים ועומדים במראה של הכל או אף אחד. שונות התגובות יכולה להיות קשורה לתנועת אלקטרודות או לסופראימפוזיציה של פוטנציאלי פעולה מרובים של סיב בודד מ-NMJ שונים. יחד, גורמים אלה ממלאים תפקידי מפתח בהשגת יכולת שחזור ומדידה יציבה של פוטנציאל הפעולה 2,26. יתר על כן, אי הכללת SFAPs עם ריצוד פחות מ -4 μs מהניתוחים היא גישה זהירה כדי להבטיח את אמינות התוצאות. קריטריון מחמיר זה מסייע למנוע הכללה של פוטנציאלים שעלולים להיגרם על ידי גירוי שרירים ישיר, ובכך משפר את דיוק ההערכה11. גורם חשוב נוסף במחקרי ריצוד גירוי הוא גירוי תת-הכרתי, במיוחד בתנאים פתולוגיים, שבהם קוצים רבים ככל הנראה הגבירו את הריצוד. חיוני לסמוך על המפעיל כדי לוודא שעוצמת הגירוי עולה על הסף לכל קפיצות כאלה, שכן לא ניתן לקבוע זאת בדיעבד31 .

טכניקת SFEMG המגורה המתוארת בכתב יד זה משתמשת באלקטרודת SFEMG מיוחדת ולא באלקטרודת מחט אלקטרומיוגרפיה קונצנטרית סטנדרטית. אלקטרודת SFEMG שלנו כוללת משטח הקלטה של 0.0005 מ"מ2, בניגוד למשטח הקלטהשל כ - 0.019 מ"מ 2 של אלקטרודת מחט אלקטרומיוגרפיה קונצנטרית סטנדרטית בגודל ילדים. הבחנה זו היא קריטית, שכן אלקטרודות מחט קונצנטריות גדולות יותר, עם פחות סלקטיביות בשל משטחי ההקלטה הגדולים יותר שלהן, עשויות להתאים ל- SFEMG רצוני כדי ללכוד זוגות פוטנציאליים של פעולת סיב יחיד לכאורה. עם זאת, בגירוי SFEMG, שבו אקסונים מרובים או יחידות מוטוריות מגורות לעתים קרובות בו זמנית, שימוש באלקטרודות מחט קונצנטריות גדולות יותר הופך מאתגר יותר7.

יש לקחת בחשבון מספר מגבלות. חשוב גם לציין כי SFEMG אינו יכול לוודא את המנגנון העומד בבסיס פגם בשידור עצבי-שרירי כפי שניתן להשיג באמצעות הקלטות תוך-תאיות המבוצעות ex vivo27. שיקול מהותי נוסף לגבי SFEMG הוא מגבלתו בהקלטה סלקטיבית מסוגי סיבי שריר ספציפיים. כתוצאה מכך, רישומי SFEMG עשויים לייצג תערובת משתנה של סוגי סיבי שריר שונים5.

גילויים

דיוויד ארנולד קיבל מימון מחקר מ-NMD Pharma ו-Avidity Biosciences והוא מייעץ ל-NMD Pharma, Avidity Biosciences, Dyne Therapeutics, Novartis, Design Therapeutics ו-Catalyst Pharmaceuticals.

תודות

המחברים רוצים להודות לד"ר מרטין ברנדהוי סקוב מ-NMD Pharma על עצתו רבת הערך בנושא מינון רוקורוניום ולאראש קארימי מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת סטוני ברוק על עזרתו בחישובים. מחקר זה נתמך בחלקו על ידי מימון מה-NIH ל-WDA (R01AG067758 ו-R01AG078129).

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
  27 גרם אלקטרודה מחט סיבים בודדים לשימוש חוזרTechnomed202860-000אלקטרודה הקלטה חד פעמית
2 מ"ל מזרק זכוכיתKent Scientific CorporationSOMNO-2ML
כבל נתיקTechnomed202845-0000לחיבור אלקטרודת המקליט למכונת האלקטרודיאגנוסטיקה
אלקטרודת דיסק חד פעמית בגודל 2 אינץ' x 2 אינץ' עם מוביליםCadwell302290-000אלקטרודה קרקעית
מחטים חד קוטביות חד פעמיות 28 GTechnomed202270-000אלקטרודות מגרות קתודה ואנודה
כבל מחט EMG (תיבת מתג Amp/stim)Cadwell190266-200לחיבור אלקטרודות מונופולריות לממריץ אלקטרודיאגנוסטי
קליפ תנין עוזר לידיים עם בסיס ברזלרדיושאק 64-079שמירה על מיקום אלקטרודות הקלטה 
איזופלורן (בקבוק 250 מ"ל)Piramal HealthcareNA
מזרק השקיה עם קצה מעוקל מונו-ג'קטCovidien81412012משמש ליישום ג'ל אלקטרודות
מערכת ניטור פיזיולוגית של PhysioSuite עם התחממות הומותרמית של RightTempKent Scientific CorporationPS-RTכולל כרית חימום אינפרא אדום, בדיקה רקטלית ובדיקת טמפרטורת כרית
Pro Trimmer Pet ערכת טיפוחאוסטר078577-010-003קוצץ להסרת שיער
צינורות אנדוטרכיאליים של חולדות (16 גרם)קנט סיינטיפיק קורפוריישן
רוקורוניום ברומידסיגמאPHR2397-500MGסוכן חוסם עצבי-שרירי
סיירה סאמיט מערכת EMGCadwell Industries, Inc., Kennewick, WANAמערכת אלקטרודיאגנוסטיקה ניידת
SomnoSuite Low-Flow מערכת הרדמה דיגיטליתKent Scientific CorporationSOMNOכוללת מתאם עליון לבקבוק נגד שפיכה ונגד אדים; צינורות מתאם Y; מסנן פחם משחת
עיניים וטרינרית על בסיס נפט Puralube26870מיושם במהלך ההרדמה כדי למנוע פגיעה בקרנית

מקורות

  1. Stalberg, E. Propagation velocity in human muscle fibers in situ. Acta Physiol Scand Suppl. 287, 1-112 (1966).
  2. Stålberg, E., Trontelj, J. V. The study of normal and abnormal neuromuscular transmission with single fibre electromyography. J Neurosci Methods. 74 (2), 145-154 (1997).
  3. Sanders, D. B., et al. Guidelines for single fiber EMG. Clin Neurophysiol. 130 (8), 1417-1439 (2019).
  4. Chugh, D., et al. Neuromuscular junction transmission failure is a late phenotype in aging mice. Neurobiol Aging. 86, 182-190 (2020).
  5. Padilla, C. J., et al. Profiling age-related muscle weakness and wasting: Neuromuscular junction transmission as a driver of age-related physical decline. GeroScience. 43 (3), 1265-1281 (2021).
  6. Selvan, V. A. Single-fiber EMG: A review. Ann Indian Acad Neurol. 14 (1), 64-67 (2011).
  7. Sanders, D. B., Kouyoumdjian, J. A., Stålberg, E. V. Single fiber electromyography and measuring jitter with concentric needle electrodes. Muscle Nerve. 66 (2), 118-130 (2022).
  8. Juel, V. C. Single fiber electromyography. Handb Clin Neurol. 160, 303-310 (2019).
  9. Chung, T., et al. Evidence for dying-back axonal degeneration in age-associated skeletal muscle decline. Muscle Nerve. 55 (6), 894-901 (2017).
  10. Iyer, C. C., et al. Follistatin-induced muscle hypertrophy in aged mice improves neuromuscular junction innervation and function. Neurobiol Aging. 104, 32-41 (2021).
  11. Meekins, G. D., Carter, G. T., Emery, M. J., Weiss, M. D. Axonal degeneration in the trembler-j mouse demonstrated by stimulated single-fiber electromyography. Muscle Nerve. 36 (1), 81-86 (2007).
  12. Gooch, C. L., Mosier, D. R. Stimulated single fiber electromyography in the mouse: Techniques and normative data. Muscle Nerve. 24 (7), 941-945 (2001).
  13. Chung, T., Tian, Y., Walston, J., Hoke, A. Increased single-fiber jitter level is associated with reduction in motor function with aging. Am J Phys Med Rehabil. 97 (8), 551-556 (2018).
  14. Sokolow, S., et al. Impaired neuromuscular transmission and skeletal muscle fiber necrosis in mice lacking na/ca exchanger 3. J Clin Investig. 113 (2), 265-273 (2004).
  15. Añor, S., et al. Evaluation of jitter by stimulated single-fiber electromyography in normal dogs. J Vet Intern Med. 17 (4), 545-550 (2003).
  16. Mizrachi, T., et al. NMO-IgG and AQP4 peptide can induce aggravation of eamg and immune-mediated muscle weakness. J Immunol Res. 2018, 5389282(2018).
  17. Lin, T. S., Cheng, T. J. Stimulated single-fiber electromyography in the rat. Muscle Nerve. 21 (4), 482-489 (1998).
  18. Finley, D. B., Wang, X., Graff, J. E., Herr, D. W. Single fiber electromyographic jitter and detection of acute changes in neuromuscular function in young and adult rats. J Pharmacol Toxicol Methods. 59 (2), 108-119 (2009).
  19. Khan, Z. H., Hajipour, A., Zebardast, J., Alomairi, S. R. Muscle relaxants in anesthesia practice: A narrative review. Arch Anesthesiol Crit Care. 4 (4), 547-552 (2018).
  20. Padua, L., Caliandro, P., Stålberg, E. A novel approach to the measurement of motor conduction velocity using a single fibre emg electrode. Clin Neurophysiol. 118 (9), 1985-1990 (2007).
  21. Khoo, A., Hay Mar, H., Borghi, M. V., Catania, S. Electrophysiologic evaluation of myasthenia gravis and its mimics: Real-world experience with single-fiber electromyography. Hosp Pract. 50 (5), 373-378 (2022).
  22. Nannan, G., et al. A role of lamin a/c in preventing neuromuscular junction decline in mice. J Neurosci. 40 (38), 7203(2020).
  23. Alley, D. E., et al. Grip strength cutpoints for the identification of clinically relevant weakness. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 69 (5), 559-566 (2014).
  24. Juel, V. C. Clinical Neurophysiology of Neuromuscular Junction Disease. Handbook of Clinical Neurology. 161, Elsevier. 291-303 (2019).
  25. Rich, M. M. The control of neuromuscular transmission in health and disease. Neuroscientist. 12 (2), 134-142 (2006).
  26. Juel, V. C. Evaluation of neuromuscular junction disorders in the electromyography laboratory. Neurol Clin. 30 (2), 621-639 (2012).
  27. Arnold, W. D., Clark, B. C. Neuromuscular junction transmission failure in aging and sarcopenia: The nexus of the neurological and muscular systems. Ageing Res Rev. 89, 101966(2023).
  28. Kokubun, N. Reference values for concentric needle single fiber EMG. Rinsho Shinkeigaku. 52 (11), 1246-1248 (2012).
  29. Testelmans, D., et al. Rocuronium exacerbates mechanical ventilation-induced diaphragm dysfunction in rats. Crit Care Med. 34 (12), 3018-3023 (2006).
  30. Suzuki, K., et al. Intravenous infusion of rocuronium bromide prolongs emergence from propofol anesthesia in rats. PLoS One. 16 (2), e0246858(2021).
  31. Stålberg, E., et al. Reference values for jitter recorded by concentric needle electrodes in healthy controls: A multicenter study. Muscle Nerve. 53 (3), 351-362 (2016).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

EMGNMJJitter
אלקטרומיוגרפיה מגורה של סיב יחיד (SFEMG) להערכת העברת צומת עצבית-שרירית במודלים של מכרסמים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.