Name: מדידה המרבית איזומטרי הכוח שנוצרה על ידי סיבי שריר שלד permeabilized (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: למד כיצד למדוד כוח איזומטרי מרבי בסיבי שריר שלד permeabilized. שיטה זו מאפשרת הערכת תכונות התכווצות של סיבים בודדים ללא מורכבות של שריר שלם.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מקורות המימון הבאים: R01-AR063649, AG-020591, F31-AR035931.

<ol><li>Mendias, C. L., Kayupov, E., Bradley, J. R., Brooks, S. V., Claflin, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decreased+specific+force+and+power+production+of+muscle+fibers+from+myostatin-deficient+mice+are+associated+with+a+suppression+of+protein+degradation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Decreased specific force and power production of muscle fibers from myostatin-deficient mice are associated with a suppression of protein degradation.</a> J Appl Physiol. 111 (1), 185-191 (2011).</li>
<li>Gumucio, J. P., Davis, M. E., Bradley, J. R., Stafford, P. L., Schiffman, C. J., Lynch, E. B., Claflin, D. R., Bedi, A., Mendias, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotator+cuff+tear+reduces+muscle+fiber+specific+force+production+and+induces+macrophage+accumulation+and+autophagy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Rotator cuff tear reduces muscle fiber specific force production and induces macrophage accumulation and autophagy.</a> J Orthop Res. 30 (12), 1963-1970 (2012).</li>
<li>Mendias, C. L., Roche, S. M., Harning, J. A., Davis, M. E., Lynch, E. B., Sibilsky Enselman, E. r, Jacobson, J. A., Claflin, D. R., Calve, S., Bedi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+muscle+fiber+force+production+and+disrupted+myofibril+architecture+in+patients+with+chronic+rotator+cuff+tears%5BTitle%5D)+AND+%22J+Shoulder+Elbow+Surg%22%5BJournal%5D)">Reduced muscle fiber force production and disrupted myofibril architecture in patients with chronic rotator cuff tears.</a> J Shoulder Elbow Surg. 1 (4), 111-119 (2015).</li>
<li>Moss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sarcomere+length-tension+relations+of+frog+skinned+muscle+fibres+during+calcium+activation+at+short+lengths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Sarcomere length-tension relations of frog skinned muscle fibres during calcium activation at short lengths.</a> J Physiol. 292, 177-192 (1979).</li>
<li>Chase, P. B., Kushmerick, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+pH+on+contraction+of+rabbit+fast+and+slow+skeletal+muscle+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Effects of pH on contraction of rabbit fast and slow skeletal muscle fibers.</a> Biophys J. 53, 935-946 (1988).</li>
<li>Moisescu, D. G., Thieleczek, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+and+strontium+concentration+changes+within+skinned+muscle+preparations+following+a+change+in+the+external+bathing+solution%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Calcium and strontium concentration changes within skinned muscle preparations following a change in the external bathing solution.</a> J Physiol. 275, 241-262 (1978).</li>
<li>Walker, S. M., Schrodt, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((I+Segment+lengths+and+thin+filament+periods+in+skeletal+muscle+fibers+of+the+Rhesus+monkey+and+the+human%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Rec%22%5BJournal%5D)">I Segment lengths and thin filament periods in skeletal muscle fibers of the Rhesus monkey and the human.</a> Anat Rec. 178, 63-81 (1974).</li>
<li>Gollapudi, S. K., Lin, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+determination+of+sarcomere+force-length+relationship+in+type-1+human+skeletal+muscle+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Experimental determination of sarcomere force-length relationship in type-1 human skeletal muscle fibers.</a> J Biomech. 42, 2011-2016 (2009).</li>
<li>Brenner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technique+for+stabilizing+the+striation+pattern+in+maximally+calcium-activated+skinned+rabbit+psoas+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Technique for stabilizing the striation pattern in maximally calcium-activated skinned rabbit psoas fibers.</a> Biophys J. 41 (1), 99-102 (1983).</li>
<li>Claflin, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+high+and+low-velocity+resistance+training+on+the+contractile+properties+of+skeletal+muscle+fibers+from+young+and+older+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of high and low-velocity resistance training on the contractile properties of skeletal muscle fibers from young and older humans.</a> J Appl Physiol. 111, 1021-1030 (2011).</li>
<li>Lynch, G. S., Faulkner, J. A., Brooks, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+deficits+and+breakage+rates+after+single+lengthening+contractions+of+single+fast+fibers+from+unconditioned+and+conditioned+muscles+of+young+and+old+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Force deficits and breakage rates after single lengthening contractions of single fast fibers from unconditioned and conditioned muscles of young and old rats.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 295, C249-C256 (2008).</li>
<li>Frontera, W. R., Rodriguez Zayas, A., Rodriguez, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aging+of+human+muscle%3A+understanding+sarcopenia+at+the+single+muscle+cell+level%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Rehabil+Clin+N+Am%22%5BJournal%5D)">Aging of human muscle: understanding sarcopenia at the single muscle cell level.</a> Phys Med Rehabil Clin N Am. 23, 201-207 (2012).</li>
<li>Malisoux, L., Francaux, M., Theisen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+do+single-fiber+studies+tell+us+about+exercise+training%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">What do single-fiber studies tell us about exercise training.</a> Med Sci Sports Exerc. 39 (7), 1051-1060 (2007).</li>
<li>Widrick, J. L., Stelzer, J. E., Shoepe, T. C., Garner, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+properties+of+human+muscle+fibers+after+short-term+resistance+exercise+training%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regulatory+Integrative+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Functional properties of human muscle fibers after short-term resistance exercise training.</a> Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol. 238, 408-416 (2002).</li>
<li>Trappe, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+spaceflight%2C+simulated+spaceflight+and+countermeasures+on+single+muscle+fiber+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Gravit+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of spaceflight, simulated spaceflight and countermeasures on single muscle fiber physiology.</a> J Gravit Physiol. 9 (1), 323-326 (2002).</li>
<li>Malisoux, L., Jamart, C., Delplace, K., Nielens, H., Francaux, M., Thiesen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+long-term+muscle+paralysis+on+human+single+fiber+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effect of long-term muscle paralysis on human single fiber mechanics.</a> J Appl Physiol. 102, 340-449 (2006).</li>
<li>Krivickas, L. S., Walsh, R., Amato, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+muscle+fiber+contractile+properties+in+adults+with+muscular+dystrophy+treated+with+MYO-029%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Single muscle fiber contractile properties in adults with muscular dystrophy treated with MYO-029.</a> Muscle Nerve. 39, 3-9 (2009).</li>
<li>Russell, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+fast+skeletal+muscle+troponin+as+a+potential+therapeutic+approach+for+treating+neuromuscular+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Activation of fast skeletal muscle troponin as a potential therapeutic approach for treating neuromuscular diseases.</a> Nature Medicine. 18 (3), 352-356 (2012).</li>
<li>Krivickas, L. S., Yang, J. I., Kim, S. K., Frontera, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+fiber+function+and+rate+of+disease+progression+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle fiber function and rate of disease progression in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Muscle Nerve. 26, 636-643 (2002).</li>
<li>Mendias, C. L., Marcin, J. E., Calerdon, D. R., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contractile+properties+of+EDL+and+soleus+muscles+of+myostatin-deficient+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Contractile properties of EDL and soleus muscles of myostatin-deficient mice.</a> J Appl Physiol. 101, 898-905 (2006).</li>
<li>Lynch, G. S., Rafael, J. A., Chamberlain, J. S., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contraction-induced+injury+to+single+permeabilized+muscle+fibers+from+mdx%2C+transgenic+mdx+and+control+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Contraction-induced injury to single permeabilized muscle fibers from mdx, transgenic mdx and control mice.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 279, 1290-1294 (2000).</li>
<li>Mizunoya, Q., Wakamatsu, J., Tatsumi, R., Ikeuchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol+for+high-resolution+separation+of+rodent+myosin+heavy+chain+isoforms+in+a+mini-gel+electrophoresis+system%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Biochem%22%5BJournal%5D)">Protocol for high-resolution separation of rodent myosin heavy chain isoforms in a mini-gel electrophoresis system.</a> Anal Biochem. 377, 111-113 (2008).</li>
<li>Hill, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+heat+of+shortening+and+the+dynamic+constants+of+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+R+Soc+Lond+B+Biol+Sci%22%5BJournal%5D)">The heat of shortening and the dynamic constants of muscle.</a> Proc R Soc Lond B Biol Sci. 126, 136-195 (1938).</li>
<li>Bottinelli, R., Canepari, M., Pellegrino, M. A., Reggiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force-velocity+properties+of+human+skeletal+muscle+fibres%3A+myosin+heavy+chain+isoform+and+temperature+dependence%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Force-velocity properties of human skeletal muscle fibres: myosin heavy chain isoform and temperature dependence.</a> J Physiol. 495, 573-586 (1996).</li>
<li>Edman, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+velocity+of+unloaded+shortening+and+its+relation+to+sarcomere+length+and+isometric+force+in+vertebrate+muscle+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The velocity of unloaded shortening and its relation to sarcomere length and isometric force in vertebrate muscle fibres.</a> J Physiol. 291, 143-159 (1979).</li>
<li>Brenner, B., Eisenberg, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rate+of+force+generation+in+muscle%3A+Correlation+with+actomyosin+ATPase+activity+in+solution%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Rate of force generation in muscle: Correlation with actomyosin ATPase activity in solution.</a> PNAS. 83, 3542-3546 (1986).</li>
<li>Moss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+calcium+on+the+maximum+velocity+of+shortening+in+skinned+skeletal+muscle+fibres+of+the+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Muscle+Res.+Cell+Motil%22%5BJournal%5D)">The effect of calcium on the maximum velocity of shortening in skinned skeletal muscle fibres of the rabbit.</a> J. Muscle Res. Cell Motil. 3, 295-311 (1982).</li>
<li>Pate, E., Wilson, G. J., Bhimani, M., Cooke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+dependence+of+the+inhibitory+effects+of+orthovanadate+on+shortening+velocity+in+fast+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Temperature dependence of the inhibitory effects of orthovanadate on shortening velocity in fast skeletal muscle.</a> Biophys J. 66, 1554-1562 (1994).</li>
<li>Ashley, C. C., Moisescu, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+changing+the+composition+of+the+bathing+solutions+upon+the+isometric+tension-pCa+relationship+in+bundles+of+crustacean+myofibrils%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effect of changing the composition of the bathing solutions upon the isometric tension-pCa relationship in bundles of crustacean myofibrils.</a> J Physiol. 270, 627-652 (1977).</li>
<li>Godt, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium-activated+tension+of+skinned+muscle+fibers+of+the+frog.+Dependence+on+magnesium+adenosine+triphosphate+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Gen+Physiol%22%5BJournal%5D)">Calcium-activated tension of skinned muscle fibers of the frog. Dependence on magnesium adenosine triphosphate concentration.</a> J Gen Physiol. 63, 722-739 (1974).</li>
<li>Fabiato, A., Fabiato, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calculator+programs+for+computing+the+composition+of+the+solutions+containing+multiple+metals+and+ligands+used+for+experiments+in+skinned+skeletal+muscle+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+de+Physiologie+%28Paris%29%22%5BJournal%5D)">Calculator programs for computing the composition of the solutions containing multiple metals and ligands used for experiments in skinned skeletal muscle cells.</a> Journal de Physiologie (Paris). 75, 463-505 (1979).</li>
<li>Chase, P. B., Kushmerick, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+physiological+ADP+concentrations+on+contraction+of+single+skinned+fibers+from+rabbit+fast+and+slow+muscles%29%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effect of physiological ADP concentrations on contraction of single skinned fibers from rabbit fast and slow muscles).</a> Am J Physiol. 268, C480-C489 (1995).</li>
<li>Godt, R. E., Maughan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swelling+of+skinned+muscle+fibers+of+the+frog%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Swelling of skinned muscle fibers of the frog.</a> Biophysical Journal. 19, 103-116 (1977).</li>
<li>Kawai, M., Wray, J. S., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+lattice+spacing+change+on+cross-bridge+kinetics+in+chemically+skinned+rabbit+psoas+muscle+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">The effect of lattice spacing change on cross-bridge kinetics in chemically skinned rabbit psoas muscle fibers.</a> Biophys J. 64, 187-196 (1993).</li>
<li>Millman, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+filament+lattice+of+striated+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">The filament lattice of striated muscle.</a> Physiol Rev. 78 (2), 359-391 (1998).</li>
<li>Edman, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contractile+properties+of+mouse+single+muscle+fibers%2C+a+comparison+with+amphibian+muscle+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Contractile properties of mouse single muscle fibers, a comparison with amphibian muscle fibers.</a> J Exp Biol. 208, 1905-1913 (2005).</li>
<li>Phillips, S. K., Woledge, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+isometric+force%2C+maximum+power+and+isometric+heat+rate+as+a+function+of+sarcomere+length+in+mouse+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Pfl%C3%BCgers+Archiv%22%5BJournal%5D)">A comparison of isometric force, maximum power and isometric heat rate as a function of sarcomere length in mouse skeletal muscle.</a> Pflügers Archiv. 420, 578-583 (1992).</li>
<li>Stephenson, D. G., Williams, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+sarcomere+length+on+the+force-pCa+relation+in+fast+and+slow-twitch+skinned+muscle+fibres+from+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of sarcomere length on the force-pCa relation in fast and slow-twitch skinned muscle fibres from the rat.</a> J Physiol. 333, 637-653 (1982).</li>
</ol>

הפקה וגישה חופשית למאמר זה בחסות Aurora Scientific

הערכות של תכונות התכווצות של סיבי שריר שלד יחידים permeabilized משמשות לחקור את תפקוד שרירים במגוון רחב של הקשרים. דוגמאות כוללות מחקרים שהעריכו את ההשפעות של הזדקנות 12, לממש 10,13,14, טיסה לחלל 15, פציעה 2,3,16, טיפולים תרופתיים 17,18, 19 ומחל מניפולציה גנטית 20,21 במבנה סיבים ותפקוד. בשל היכולת להעריך ישירות את ביצועי ההתכווצות של myofibrils בתצורה המקורית שלהם, טכניקה זו מספקת פלטפורמה אטרקטיבית שממנו ניתן ליצור הבנה נעדרה פונקצית myofibrillar של השפעות שעלולים להיות מבלבלות שנמצאות כאשר אות שידור עצבית-שרירית ושחרור סידן מושרה עירור כלולים במערכת הנחקרת. יתר על כן, בדיקות פונקציונליות של סיבים יחידים יכולות לשמש כדי להשלים את תוצאות זיהוי חלבון התכווצות כגון אלהשהושג באמצעות אימונוהיסטוכימיה או ג&#39;ל אלקטרופורזה + מערבי כתם 22. אחד מתפקידיו העיקריים של שרירי שלד הוא ליצור כוח. כתוצאה מכך o SF, מדד ליכולת כוח יצירת הפנימית של מערכת התכווצות, הוא עניין רב לפיזיולוגים שריר. אומדנים מהימנים של o SF דורשים אמצעים מדויקים של שני CSA הסיבים וo F. מאז סיבים הם, באופן כללי, לא עגול בחתך, ולא אחיד בCSA לאורך שלהם, יש לנקוט זהירות רבה באמידת CSA. לשם כך, מדידות נעשות בכמה מקומות לאורך הסיבים ו, ​​בכל מקום, משתי נקודות מבט מופרדים על ידי 90 מעלות. אמצעים אמין של o F דורשים תשומת לב לכמה פרטים כוללים היווה כוח פסיבי, התאמת אורך sarcomere למקסם חפיפה של חוטים עבים ודקים, המעסיק פתרון המפעיל עם T ריכוז סידןתוצאות כובע בהפעלה מקסימלי, שמירה על טמפרטורת הניסוי הרצויה, ושמירה על תנאים אופטימליים לאחסון (טמפרטורה ומשך זמן) של הסיבים לפני היום של הניסוי. בעוד השלבים המתוארים כאן מתארים את ההליך להערכת כוח איזומטרי מרבי, הוא לעתים קרובות רצוי להעריך איכויות פונקציונליות חשובות אחרות של סיבי שריר שלד. זו יכולה להיות מושגת על ידי הרחבת פרוטוקול הניסוי לכולל מניפולציות מכאניות נוספות של הסיבים. לדוגמא, מדידה של המהירות שבה הסיבים מקצר נגד שורה של עומסים שונים מאפשרת קביעת יחסי כוח-מהירות, שממנו ניתן לחשב יחסי כוח-כוח ומהירות-כוח 10,23,24. בנוסף, המהירות של קיצור טעון יכולה להיקבע על ידי המעסיק את &quot;המבחן הרפוי&quot; 25, אשר מורכבים של יישום שורה של צעדי קיצור ישכנע רפויים וmeasuring הזמן הנדרש על ידי הסיבים כדי להסיר את החסר. עוד פרמטר הקינטית שלעתים קרובות הוא דיווח k TR, שיעור קבוע לכוח שיפוץ הבא ההפרעות מכאניות שאופן זמני מתנתקת כל crossbridges 26. לבסוף, את הקשר בין ריכוז סידן ודור כוח פעיל (&quot;יחסי הכוח-PCA&quot;) הוא לעתים קרובות עניין 18 ויכול להיקבע על ידי חשיפת הסיבים לסדרה של פתרונות עם ריכוזי סידן נעים בין מתחת לסף להפעלת ההתכווצות מערכת מספקת אלה כדי לעורר הפעלה מקסימלי ולכן כוח מרבי (o F). למרות שהחלק גדול מהציוד שהוזכר יש צורך להערכת התכווצות סיב בודד, ציוד אחר הוא לא הכרחי. האורך-בקר, לדוגמא, הוא חיוני לכל פרוטוקול ניסוי שדורש הארכה או קיצור מהירים או מדויקת של הסיבים,אבל לא הכרחי להערכת כוח איזומטרי מרבי (אם כי ברמת אפס-כוח בשיא הכוח עדיין חייבת להיות מזוהה על ידי כמה אמצעים). המנסרות המאפשרות תצפית של הסיבים מהצד, בזמן ששימושי להערכת שטח חתך, אינן הכרחיים כאשר מיצוב הסיבים בתוך תא הניסוי. יתר על כן, אמצעים חלופיים לחשיפת הסיבים לפתרונות הניסיוניים השונים יכול להיות מועסקים, כולל תכנון מערכת-הפעלה ידנית של תאים או תא בודד שמאפשר למילוי מהיר וריקון של פתרונות. לבסוף, בעוד טמפרטורות ניסיוניות תת-פיסיולוגיות כמו 15 מעלות צלזיוס משמשות בדרך כלל כדי לשפר את שחזור של מדידות מכאניות 1,2,3,5,8,12,17,27, ניתן להפיק נתונים תקפים בטמפרטורות אחרות 23 , 28, כל עוד את ההשפעות של טמפרטורה על תכונות פתרון (ריכוז סידן, pH, וכו &#39;) נלקחים בחשבון. </p&gt; היצירות של פתרונות הבדיקה הן בין ההיבטים הקריטיים ביותר של טכניקות סיבי permeabilized המתוארות כאן. שיקולים לגבי הרכב פתרון הם מורכבים ומעבר להיקף של מאמר זה. הפתרונות מתוארים בשלב 5 של סעיף הפרוטוקול נועדו עם דגש על הפעלה מהירה של סיבי permeabilized עם העברתה מקדם-הפעלה להפעלת פתרונות תוך שמירה על כוח קבוע יוני, הרכב קטיוני, וosmolarity 6,29. גישות אחרות להרכב פתרון כבר מועסקות בהצלחה ראויה לציון על ידי קבוצות מחקר אחרות, ובדרך כלל עושות שימוש בקבועים מחייבים שפורסמו וכלים חישוביים 27,30,31. הריכוזים של יוני סידן בפתרונות המפעיל השונים חשוב במיוחד במחקרים שכלל הפעלת submaximal כגון הערכות הכוח-PCA. בניסויים שבי סיבים מופעלים באופן מלא, כמו אלה שתארוד כאן, ריכוז סידן בפתרון המפעיל בדרך כלל עולה בהפרש נוח שנדרש כדי להשיג את הכוח מקסימאלי, מה שהופך את הידע המדויק שלה פחות קריטי. תוספת של קריאטין פוספט היא חשובה לחציצת תנודות ATP וADP intramyofibrillar שאחרת היה קשורות לפעילות התכווצות. קריאטין קינאז נדרש לזרז את העברת פוספט מקריאטין פוספט לADP. תחת תנאי ניסוי שמובילים לשיעורים גבוהים ATP מחזור, כוללים עבודה בטמפרטורות גבוהות או מדידת קיצור במהירות גבוהה בסיבים מהירים 32, קריאטין קינאז יש להוסיף לפתרון להשלים קריאטין קינאז אנדוגני שנשאר קשור לסיבים. לתנאי ניסוי פחות תובעניים, מערכת התחדשות ATP היא פחות קריטית 27. מגבלות של טכניקת הסיב בודדת permeabilized כוללות את הבאים. נתונים שנוצרו על ידי בדיקות אלה מגדיריםתכונות התכווצות של יחידת myofibrillar הספציפית שצורפה למכשיר הניסיוני. כתוצאה מכך, זה לוכד רק חלק קטן של סיבי multinucleated כל שממנו הקטע הושג ש, בתורו, מייצג חלק קטן מהמספר הכולל של סיבים בתוך השריר. חוקרים צריכים לשקול בזהירות ובכך הדגימה הדרושה כדי לתמוך בכל מסקנות מהניסויים. בנוסף, בוחן את ההשפעה של התערבות אימון גופני על תפקוד סיבים מניח כי הסיבים העריכו גויסו אכן במהלך האימון. למרות שהפרוטוקול מנסה לחקות את הסביבה תאית הטבעית של הסיבים, תהליך permeabilization sarcolemma הוא לא ספציפי ובהכרח מאפשר מרכיבים תאיים מסיסים לנטרל באופן חופשי לפתרוני הרחצה. תוצאה נוספת של חדירות הקרום היא שינוי במאזן האוסמוטי שמעיד נפיחות בסיבים נפח 33.נפיחות סיבים מגדילה את המרחק בין סיבי אקטין ומיוזין וכתוצאה מכך רגישות מופחתת של סידן במערכת myofilament 34,35, אבל יכולות להיות הפוכה על ידי ההקדמה של תרכובות גדולות, אוסמוטי פעילה 34. הגבלה סופית לשקול היא התוצאה של הטכניקה המשמשת לחיבור סיבים למנגנון הניסיוני. זה תמיד דורש לעוות את הקשר המרחבי בתוך מערכת נימה ובסמוך לנקודות המצורף, עם השתתפות גירעונות תפקודיים. באופן ספציפי, האזורים של הסיבים ובסמוכים לנקודות החיבור באופן פונקציונלי בסכנה ובכך לתרום גמישות סדרת artifactual למערכת המדידה. לסיכום, יש לנו תארנו אמצעי שבעזרתו להעריך את יכולת כוח-יצירת של סיבי שריר שלד permeabilized כימית במבחנה. למרות ההתמקדות של מאמר זה הייתה על הערכת generatin כוח איזומטרי המרביקיבולת גרם של סיבי שריר שלד אדם, הגישה הניסויית יכולה להיות משונית והרחיבה כדי לקבוע מגוון רחב של פרמטרים ויחסים הקינטית במגוון מינים, יונקים או אחר.

התפקיד העיקרי של שרירי שלד הוא ליצור כוח. כוח השריר שהושרו בvivo דרך רצף אירועים מורכב הכולל פוטנציאלי עצב מוטורי פעולה, העברת עצבית-שרירית, פוטנציאל פעולת סיב שריר, שחרור של סידן תוך תאי, והפעלה של המערכת של חלבונים רגולטוריים והתכווצות. בגלל דור כוח הוא התוצאה הסופית של רצף זה, גירעון בכוח יכול להיגרם על ידי כישלון של אחד או יותר מהצעדים הבודדים. תכונת מפתח של הכנת סיבי permeabilized היא שזה מבטל את רוב הצעדים הנדרשים לדור כוח in vivo, עם רק את הפונקציות רגולטוריות והתכווצות הקשורים למנגנון myofibrillar שנותר. החוקר מניח את שליטה על האספקה ​​של הפעלת סידן ואנרגיה (ATP), וזוכה למערכת פשוטה המאפשרת הערכה של המבנים רגולטוריים והתכווצות המבודדים בשיתוף מולדתםnfiguration. מדידות של כוח באמצעות סיבי שריר שלד permeabilized הן כך יקרות כאשר להערכת שינויים בתפקוד שרירים נצפה in vivo. לדוגמא, השתמשנו בטכניקה זו כדי לאפיין את יכולת כוח יצירת של סיבים מעכברים חסרי מיוסטטין 1 ולהעריך את הגורם לחולשת שרירים מתמשך הציגה הבא דמעות שרוול מסובב כרוני 2,3. המתודולוגיה סיבי permeabilized מודרנית ניתן לייחס ללימודי השפעה מוקדמים 4,5 ונמצאת כעת בשימוש על ידי מספר קבוצות מחקר. למרות הטכניקות תוארו בספרות, הם עדיין לא הוצגו בפורמט וידאו. מטרתו של מאמר זה היא להמחיש טכניקה מעודכנת, תקפה ומהימנה למדידת קיבולת כוח להפקת המקסימום של סיבים בודדים מדגימות שריר שלד permeabilized כימית. כדי להשיג זאת, קטע סיבים בודד (ייקרא להלן ̶0; סיבים &quot;) מופק מחבילה-permeabilized מראש של סיבים והניחו בתא ניסוי המכיל פתרון מרגיע, התכונה המגדירה של אשר היא ריכוז סידן שהם &lt;10 ננומטר. הסיבים מחוברים אז בקצה אחד לכוח-רגשי ובקצה השני לאורך-בקר. עם הסיבים שנערכו באורך sarcomere אופטימלי, הוא מועבר לפתרון המפעיל שיש ריכוז סידן מספיק כדי לעורר הפעלה המרבית וכוח כיווץ איזומטרי כך מרבי. נתוני כוח נרכשים, מאוחסנים ונותחו באמצעות מחשב אישי.

<table><tbody><tr><td>מבחנה לתרבית פוליסטירן עם כובע</td><td>פישר סיינטיפיק&nbsp;</td><td>14-956-3D</td><td></td></tr><tr><td>0.5 מ"ל כובע בורג מיקרוצנטריפוגה</td><td>פישר סיינטיפיק&nbsp;</td><td>02-681-334</td><td></td></tr><tr><td>0.5 מ"ל כמוסות מיקרוצנטריפוגה עם טבעת O</td><td>פישר סיינטיפיק&nbsp;</td><td>02-681-358</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוצנטריפוגה קריובוקס</td><td>פישר סיינטיפיק&nbsp;</td><td>5055-5005</td><td></td></tr><tr><td>מד pH</td><td>מטלר-טולדו</td><td>FE20</td><td></td></tr><tr><td>צלחת פטרי</td><td>פישר סיינטיפיק&nbsp;</td><td>08-757-11YZ</td><td></td></tr><tr><td>תפר לא סטרילי 10-0 מונופילמנט</td><td>קו אפר חוט חוט</td><td>חוט S30002</td><td></td></tr><tr><td>סיכות חרקים</td><td>כלי מדע עדינים</td><td>26002-10</td><td></td></tr><tr><td>מלקחיים - Dumont #5</td><td>כלי מדע עדינים</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>מספריים מיקרו-ניתוחים</td><td>כלי מדע עדינים</td><td>15000-08</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ סטריאו</td><td>Leica Microsystems</td><td>כונני מיקרומטר MZ8</td><td></td></tr><tr><td>Parker</td><td>Hannifin</td><td>3936M</td><td></td></tr><tr><td>מדחום</td><td>Physitemp</td><td>BAT-12</td><td></td></tr><tr><td>סירקולטור אמבט מים&nbsp;</td><td>Neslab Instruments</td><td>RTE-111</td><td></td></tr><tr><td>בקר טמפרטורה</td><td>Aplha Omega Instruments</td><td>Series 800</td><td></td></tr><tr><td>LabVIEW תוכנה</td><td>National</td> <td>Instruments-מחשב</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>מערכת תאים</td><td></td><td></td> מגוונים</tr> <tr><td></td><td>Aurora Scientific</td><td>802D</td><td></td></tr><tr><td>בקר אורך</td><td>Aurora Scientific</td><td>312C</td><td></td></tr><tr><td>מתמר כוח</td><td>Aurora Scientific</td><td>403A</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">ריאגנטים</td></tr><tr><td>K-פרופריונאט</td><td>TCI America</td><td>P0510</td><td></td></tr><tr><td>Imadizole</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I0125</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2&bull; 6H20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2670</td><td></td></tr><tr><td>Brij 58</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5884</td><td></td></tr><tr><td>EGTA (acid)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E0396</td><td></td></tr><tr><td>Na2H2ATP&bull; 0.56H2O</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A7699</td><td></td></tr><tr><td>גליצרול</td><td>סיגמא-אולדריץ</td>' <td>G6279</td><td></td></tr><tr><td>HEPES (חומצה)</td> <td>סיגמא-אולדריץ</td>' <td>H7523</td><td></td></tr><tr><td>MgO</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>529699</td><td></td></tr><tr><td>HDTA (חומצה)</td> <td>TCI America</td><td>D2019</td><td></td></tr><tr><td>CaCO3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4830</td><td></td></tr><tr><td>NaN3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8032</td><td></td></tr><tr><td>KOH (1 N)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>35113</td><td></td></tr><tr><td>HCL (1 N)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>318949</td><td></td></tr><tr><td>Na2CrP&bull; 4H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7936</td><td></td></tr><tr><td>pH 10 סטנדרטי</td><td>Fisher Scientific</td><td>SB115</td><td></td></tr><tr><td>pH 7 תקן</td><td>Fisher Scientific</td><td>SB107</td><td></td></tr></tbody></table>

מדידה המרבית איזומטרי הכוח שנוצרה על ידי סיבי שריר שלד permeabilized

Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers

ניתוח תכונות ההתכווצות של סיבי שריר השלד בעלי עור כימי, או חדורים, מציע אמצעי רב עוצמה שבאמצעותו ניתן להעריך את תפקוד השריר ברמת תא השריר הבודד. מחקרי סיבי שריר בודדים שימושיים הן במדע בסיסי והן במחקרים קליניים. עבור מחקרים בסיסיים, מדידות התכווצות של סיבי שריר בודדים מאפשרות לחקור את המנגנונים הבסיסיים של ייצור כוח, וניתוח תפקוד השריר בהקשר של מניפולציות גנטיות. מבחינה קלינית, מחקרי סיבי שריר בודדים מספקים תובנה שימושית לגבי ההשפעה של פציעה ומחלות על תפקוד השרירים, ועשויים לשמש להנחיית ההבנה של פתולוגיות שרירים. במאמר וידאו זה אנו מתארים את השלבים הנדרשים להכנה ובידוד של קטע סיבי שריר שלד בודד, הצמדתו למכשיר מדידת כוח, הפעלתו לייצור כוח איזומטרי מרבי והערכת שטח החתך שלו לצורך נורמליזציה של הכוח המיוצר.

סיבים בריאים, permeabilized כימית יחיד אמורים להופיע בצורה אחידה ויש מרווח striation עקבי כאשר צפו בהגדלה גבוהה. סיבים שהם לא גמישים כאשר מניפולציות עם המלקחיים או נזק מבני ברור צריכים להיות מושלכים. תמונות דיגיטליות בהגדלה גבוהה צולמו במהלך שלב 15 מנותחות במשך 5 מדידות קוטר לזווג לאורך הבטן של הסיבים. CSA סיבים נאמד בהנחת חתך אליפטי וממוצע 5 מדידות CSA בודדות כמתוארים באיור 7 א. איור 7 משמש גם כדי להמחיש כיצד ממדי סיבים בתצוגה אחת יכולים להיות שונים באופן משמעותי בהשוואה לממדים לזווג בתצוגה אחרת (כלומר, צולבת חלקים לא, ב, עגול כללי). עקבות כוח נציג מסיבים איטיים ומהירים אנושיים מוצגות ב8A דמויות ו8B, בהתאמה. Voltagפלט דואר של הכוח-מתמר נרכש במהלך בדיקה והמיר לכפות (MN) באמצעות רכישת נתונים ותוכנת ניתוח (LabVIEW). איור 9 ממחיש את הגישה המשמשת להערכת כוח פעיל מרבי (o F), המחושבת על ידי הפחתה את הכוח הדרוש כדי לשמור על הסיבים באורך sarcomere אופטימלי ואילו במצב רגוע (כוח פסיבי, F P), מהכח הגדול ביותר איזומטרי פיתח במהלך הפעלת סיבים מקסימלי (הכוח מוחלט, F T). מאז התפוקה של הכוח-רגשי שמתאים לאפס כוח הוא, באופן כללי, שונה לכל אחד מתאי הרחצה השונים, אנו ירפו לרגע הסיבים בשני הקדם-ההפעלה והפעלת פתרונות כדי ללכוד את רמת אפס-הכוח ב שיא ניסיוני. נורמליזציה של כוח פעיל מרבי על ידי CSA סיבים משמשת להפקת הערך של כוח ספציפי (o SF) יותר אינפורמטיבי. כי זה לוקח בחשבון את CSA של הסיבים, o SF </sUB&gt; מספק מידה מסוימת של יכולת ייצור כוח הפנימית של מנגנון ההתכווצות של הסיבים, ובכך לאפשר השוואות תפקודיות בין סיבים בגדלים שונים. צריך, עם זאת, לציין כי מדידות CSA אינן מסוגלות להבחין השיעור של הסיבים שנכבשו על ידי חוטי התכווצות לעומת השיעור שנכבש על ידי מבני subcellular אחרים. מאפיינים טיפוסיים של בריא, סיבים מבוגרים מקלאפלין et al. 2011 10 לאדם, Mendias et al. 2011 1 לעכבר וGumucio et al. 2012 2 לחולדה הם מפורטים בטבלה 3. כל הנתונים המוצגים בלוח 3 היו שנוצרו באמצעות טכניקות מתוארות במאמר זה. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="text-align:center;text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td rowspan="3" style="border:0px #fff solid"></td><td colspan="4"> אדם (Lateralis vastus) </stronז&gt; </td><td> עכבר (אדי) </td><td nowrap="nowrap"> עכברוש (Infraspinatus) </td></tr><tr><td colspan="2"> זכר </td><td colspan="2"> נקבה </td><td> זכר </td><td> זכר </td></tr><tr><td> סוג 1 </td><td> 2a סוג </td><td> סוג 1 </td><td> 2a סוג </td><td> (לא הוקלד) </td><td> (לא הוקלד) </td></tr><tr><td> CSA (מיקרומטר 2) </td><td> 4880 - 6900 </td><td> 5270 - 8380 </td><td> 3870 - 5470 </td><td> 4010 - 5610 </td><td> 1850 - 3080 </td><td> 5290 - 8010 </td></tr><tr><td> o F (MN) </td><td> 0.79-1.17 </td><td> 1.02-1.54 </td><td> 0.64-0.97 </td><td> 0.71-1.07 </td><td> 0.14-0.25 </td><td> 0.55-0.97 </td></tr><tr><td> o SF (kPa) </td><td> 142-182 </td><td> 165-210 </td><td> 156-193 </td><td> 172-214 </td><td> 67-94 </td><td> 102-131 </td></tr><tr><td> n </td><td> 129 </td><td> 160 </td><td> 149 </td><td> 207 </td><td> 37 </td><td> 94 </td></tr></tbody></table> 3. מאפיינים טיפוסיים השולחן של סיבים מvastus אדם בריאים, מבוגר lateralis 10, infraspinatus longus פושטי עכבר digitorum 1 והעכברוש 2 שרירים. אורכי sarcomere אופטימליים נקבעו על 2.7 מיקרומטר לסיבים אנושיים 7,8 ו -2.5 מיקרומטר לשני העכבר (36, 37) וסיבי חולדה (38). טווחים ו L ניסיוני (25 וה 75 רבעונים ה) היו 1.39-1.73 מ&quot;מ, 1.17-1.53 ​​מ&quot;מ ו1.32-1.59 מ&quot;מ לאדם, עכבר וחולדה בהתאמה. הטווחים המוצגים מצביעים רבעונים -25 ו -75 וה n הוא מספר הסיבים נבדקו. הבעיות הנפוצות ביותר שחוו במהלך הבדיקה כוללות תלוש תפר לולאה, וכתוצאה מכך respons כוחדואר עם &quot;לתפוס&quot; כמו שמודגם באיור 10 א, ודמעת עובי חלקית או מלאה של הסיבים, מה שגורם בתגובת כוח שחוזרת בפתאומיות לכיוון או ל( הפסקה) אפס ואילו הסיבים עדיין שקוע בהפעלת פתרון (איור 10 ב). אם להחליק, דמעה או הפסקה מתרחשת במהלך ניסוי, הסיבים צריכים להיות מושלכים ונתונים לא נכללו, למרות שמירה על תיעוד של כשלי סיבים יכולות להיות גם 11 אינפורמטיבי. עוד תוצאה שלילית שעשויים להיות נתקלה היא ההפעלה המוקדמת של הסיבים ואילו בפתרון (10C איור) הפעלה מראש. הפעלה חלקית בפתרון מראש המפעיל מרמזת זיהום משמעותי צלב היטב (כלומר, גידול מכוון בריכוז סידן בטרום הפעלה גם). במקרה זה, יש להישאף כל האמבטיות ושטפה היטב במים ללא יונים. ייבוש משטחי החלוקה בין התאים הוא גם recommenטוליפ אין כמו לחות או עיבוי באזורים אלה עלולים להוביל לפתילה של פתרון בין אמבטיות. ההחלטה לכלול או לא לכלול נתונים סופו של דבר יהיו תלויים במוקד הניסיוני ולכן יש לשקול בעת תכנון המחקר. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig1.jpg" /> איור 1: תפר לולאה (תפר ניילון 10-0 monofilament). <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig2.jpg" /> איור 2:. נתיחת Bundle מלקחיים נמצאים ביד שמאל, מספריים microdissection נמצאים ביד ימין. קו אדום מציין את הכיוון החיובי של שורש כף היד ומספריים עם צירי האורך של הסיבים. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig3.jpg" /> איור 3: </stronז&gt; () מנגנון בדיקה עם רכיבים שכותרת. (א) תאי ניסיוני עם תחתית שקופה. (ב) אורך-בקר. חיל-מתמר (ג). מקור אור (ד). כונן מיקרומטר XYZ אורך-בקר עם תצוגה דיגיטלית (ה). (ו) כונן מיקרומטר הבמה עם תצוגה דיגיטלית. כונן מיקרומטר XYZ חיל-מתמר (ז). פלטפורמה (ח) למסך יעד לייזר עקיפה מכויל. שולחן בידוד רעידות (i). מבט מקרוב תאי הניסוי (B). משטח מצורף פלדה (י) נירוסטה המשתרע לאורך-בקר. משטח מצורף פלדה (k) נירוסטה המשתרע מהכח-רגשי. פריזמה צד להציג (L). שיכון (מ &#39;) עבור מודולים קירור חימום. (N) צמד תרמי לte תא דיווחmperature. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig4.jpg" /> איור 4: 100 השתנה קצה pipet μl משמש להעברת סיבים מצלחת לנתיחה לתא ניסוי. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig5.jpg" /> איור 5:. התקנה יחיד סיבים על מנגנון ניסיוני () לולאות תפר מוכנות מושחלות על משטחים מצורפים נירוסטה. (ב) סיבים הועברו לתא ניסוי. סיבים (ג) מעוגנים למשטחים מצורפים נירוסטה על ידי הזוג הראשון של לולאות תפר עם תפר עודף הוסר. זוג שני של לולאות תפר הליכי מעל לולאות תפר הראשונות וקשורות במקום (ד &#39;). <img alt="איור 6"src = &quot;/ קבצים / ftp_upload / 52,695 / 52695fig6.jpg&quot; /&gt; איור 6: אורך sarcomere נבחנים על ידי ההקרנה של תבנית התאבכות לייזר על גבי מסך יעד מכויל (א) מקור לייזר.. (ב) מראה. מסך יעד (ג). תבנית התאבכות לייזר (ד). <img alt="איור 7 א" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7A.jpg" /><img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7B.jpg" /> איור 7: קביעה (א) לאזור סיבי חתך באורך sarcomere האופטימלי (אדם = 2.7 מיקרומטר). בהנחת חתך אליפטי, CSA מחושב לכל אחד מחמישה מקומות לאורך בטן הסיבים והממוצע של חמש המדידות בודדות הוא כפי שדווח CSA סיבים. 2a מייצג קוטר מבט מלמעלה, והוא<html> ציר אחד של האליפסה, 2b מייצג קוטר מבט מצד, והוא הציר האחר של האליפסה. (ב) תמונות סיבי נציג הממחישות כל אחד מחמש מדידות הקוטר המקבילה נלקחו בשני מבט מלמעלה וצד. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig8.jpg" /> איור 8: עקבות כוח נציג מvastus אדם הבריא lateralis סיבי שריר () סוג הסיב 1 (CSA: 5710 מיקרומטר 2, o F: 0.89 Mn וo SF: 156 kPa).. (ב) סוג סיבי 2a (CSA: 9510 מיקרומטר 2, o F: 1.66 Mn וo SF: 174 kPa). סוג שרשרת כבדה שרירן סיבים נקבע באמצעות השימוש בטכניקות הפרדת electrophoretic וכסף מכתים 22. oad / 52,695 / 52695fig9.jpg &quot;/&gt; איור 9: חישוב של כוח המרבי פעיל (o F) (א) תצוגה מורחבת של כוח סיבי תגובה במהלך תנועה וישכנע רפויה של אורך-בקר יזם בפתרון ההפעלה מראש.. F P הוא את הכוח הדרוש כדי לשמור על אורך sarcomere של 2.7 מיקרומטר עם הסיבים במנוחה. תצוגה מורחבת של תנועה וישכנע רפוי אורך-בקר (ב). שים לב שo F = F T - F P. <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig10.jpg" /> איור 10: להחליק () תפר לולאה, שמעיד &quot;לתפוס&quot; בכוח העקבות בעלייה בכוח. לבדוק כדי להיות בטוחים והמאובטח לולאות לפני הפעלת הסיבים. הפסקה (ב) סיבים במהלך הפעלה. יכול להיות בגלל יושרת סיבים עניה או טיפול אגרסיווי בסיבי מקום לולאת תפרment. הפעלת סיבים חלקית מוקדמת (ג) עקב זיהום של תא קדם-הפעלה עם Ca 2 +.

ניתוח של מאפייני ההתכווצות של סיבי שריר כימי עור, או permeabilized, שלד מציע אמצעי רב עוצמה שבאמצעותו להעריך את תפקוד שרירים ברמה של תא השריר הבודד. במאמר זה אנו מתארים טכניקה תקפה ומהימנה להכנה ובדיקת permeabilized סיבי שריר שלד במבחנה.

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא למדוד את יכולת ייצור הכוח האיזומטרי המקסימלי של סיבים בודדים מדגימות של שרירים שלד כימית חדירים. הדבר מושג תחילה על ידי חשיפת ממברנות סיבי השריר לדטרגנט כימי, ובכך מסירה המחסום שבין התכנים החוץ-תאיים לתכנים התוך-תאיים. השלב השני הוא מיצוי של סיב בודד מאגודה קטנה של סיבים והצמדה שלו למכשיר הניסוי.בשלב הבא, נעשה שימוש בתבניות התאבכות לייזר כדי לקבוע את אורך הסרקומר האופטימלי עבור הסיב הבודד. לבסוף, ניתן סידן כדי לעורר את כוח התכווצות האיזומטרית המקסימלי. בסופו של דבר, טכניקת הסיב הבודד החדיר (perme single fiber) מספקת הערכה של תכונות ההתכווצות של שריר השלד ללא המורכבויות הקשורות למבנה השריר השלם.הדגמה חזותית של שיטה זו היא מועילה, שכן את השלבים המרכזיים לביצוע מוצלח של הפרוטוקול עשוי להיות קשה ללמוד. התחילו בהכנת תמיסות הניתוח, האחסון והבדיקה כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף. לאחר מכן, השתמשו בפינצטה כדי להכין לולאות תפירה מחוטי תפירה מניילון מונופילמנט USP 10 zero.באמצעות טכניקת קשירה כפולה (double overhand knot), הכין ארבע לולאות עבור כל סיב שייבחנו. לאחר היצירה, הנח את הקשר תחת מיקרוסקופ וצמצם את גודלו לקוטר של כ-750 micrometer, תוך שימוש בסימוני ה-IPS GTI כמדריך.לאחר מכן, גזמו כל עודף של תפר, והשאירו רק את הלולאה וזנבות קטנים של 500 micrometer משני הצדדים. העבירו מסה קטנה של רקמת שריר שהושגה באמצעות ביופסיה פתוחה או ביופסיה עם מחט לכלי המכיל תמיסת דיסקציה קרה, והוסיפו תמיסת דיסקציה נוספת כדי להבטיח שהרקמה תישאר טבולה. בחנו את הדגימה תחת המיקרוסקופ ומניפולו אותה כך שציר האורך של הסיבים יופנה לכיוון הכתף הימנית של החוקר.לאחר מכן, קבעו את הדגימה לצלחת על ידי קיבוע הפינות באמצעות פינצטה ביד שמאל ומספרי מיקרו-דיסקציה ביד ימין. התחילו בביצוע דיסקציה עדינה של צרור לאורך השוליים האורכיים שבין הסיבים. הסירו והשליכו כל רקמה שנפגעה מהפינצטה או מהסיכות.בסיום תהליך ההפרדה, העבירו את הצרורות מתמיסת ההפרדה אל מבחנה של 3 מיליליטר המכילה 2.5 מיליליטר של תמיסת הפרדה רעננה ומקוררת עם תוספת של דטרגנט לא-יוני. הדגירו את הדגימה על קרח למשך 30 דקות תוך כדי ערבוב עדין מדי פעם, והבטיחו שהצרורות יישארו טבולים לאורך כל תקופת ההדגרה. לאחר מכן, העבירו את הצרורות למבחנה המכילה תמיסת הפרדה רעננה וערבבו בעדינות ובקיצור כדי להסיר שאריות דטרגנט.לאחר השטיפה, העבירו את הצרורות למבחנה המכילה תמיסת אחסון מקוררת והדגירו אותן למשך לילה בטמפרטורה של 4°C. למחרת, הוציאו את המבחנה מהאחסון ב-4°C והעבירו את כל הצרורות לכוס תרופות או לצלוחית ניתוח. להכנה לאחסון, העבירו את הצרורות למבחנות קריו המסומנות באופן פרטני, המלאות ב-200 עד 400 µL של תמיסת אחסון טרייה, וודאו שהצרור אינו דבוק לדופן המבחנה או צף על פני השטח.לאחר מכן סגרו את הפיה של המבחנה ואחסנו את הדגימה בטמפרטורה של 80- °C. הכינו מערך ניסויי כפי שמוצג כאן וכפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף. לאחר מכן מלאו את תא הניסוי הראשון בתמיסת הרפיה (relaxing solution), את התא השני בתמיסת טרום-הפעלה (pre reactivating solution), ואת התא השלישי בתמיסת הפעלה (activating solution).כווננו את הטמפרטורה בתא עד שתהיה יציבה ב-15 degrees Celsius כאשר המכשיר נמצא בתמיסת ההרפיה. השחילו שתי לולאות תפר שהוכנו על פני השטח של חיבורי הפלדה שבלתי נידה הבולטים הן מהמתמר הכוח והן מבקר האורך. לאחר מכן, הפשיתו צרור סיבים רלוונטי על קרח למשך כ-15 דקות, ואז העבירו אותו לצלחת פטרי מצופה באלסטומר סיליקון ומלאה בתמיסת הרפיה רעננה ומקוררת.אבטחו את הצרור במקומו באמצעות סיכות בכל קצה, והבטיחו שהוא טבול באמצעות הפינצטה. תפסו סיב בקצה אחד והחלו לשלוף אותו בצורה חלקה לאורך הציר האורכי שלו. יש לנקוט משנה זהירות בעת שליפת סיבים מהצרור, שכן הידבקותים בין הסיבים לבין המטריקס החוץ-תאי עלולים לגרום למתיחות מוגברת, שתוביל בסופו של דבר לנזק הנגרם ממתיחה.לאחר השליפה, הכניסו את הסיב לתוך טיפ פטה שעבר התאמה, יחד עם כמות קטנה של תמיסת הרפיה, והעבירו אותו לתא הניסוי המכיל את תמיסת ההרפיה תוך כדי הובלה עדינה באמצעות פינצטה. הוציאו את הסיב מטיפ הפטה ועגנו אותו לבקר האורך. באמצעות לולאת התפר הראשונה, כוונו את הקצה השני של הסיב לעבר מתמר הכוח ועגנו את הסיב תוך שימוש באותו הליך.הסר כל שארית של תפר באמצעות מספרי המיקרו-דיסקציה. לאחר מכן, העבר את הלולאה השנייה מעל הראשונה ועגן את הסיב בנקודה הנמצאת במרחק של עד 0.2 מילימטרים מקצה משטח החיבור של בקר האורך. חזור על הפעולה עם הלולאה השנייה בקצה הסיב המחובר למתמר הכוח.כווננו את מיקום בקר האורך בכיוון ציר Y כדי ליישר את הסיב במקביל לדפנות הצד של תא הניסוי. לאחר מכן, בחנו את הסיב באמצעות מבט צד מהמנסרה (prism side view) וכווננו את מיקום בקר האורך בכיוון ציר Z עד שהסיב יהיה מקביל לרצפת התא. אם הסיב פגום בכל דרך שהיא, יש להשליכו ולחבר סיב חדש.הפעל את הלייזר וכוונן את מיקום הבמה כך שהלייזר יעבור דרך מרכז הסיב. לאחר מכן, קבע את אורך הסרקוםרה על ידי הגדלה או הפחתה של המתיחות על הסיב באמצעות הברגי המיקרומטר של ציר X בבקר האורך, עד שייראה על מסך המטרה המרווח הרצוי של האור העשוי עקיפה. לאחר קביעת אורך הסרקוםרה האופטימלי, מדוד את המרחק בין שתי התפרים הפנימיים ביותר.מקם את התא כך שקו הצלב האנכי של העינית מיושר עם הגבול הפנימי ביותר של תפר פנימי אחד, ואפס את המכשיר. תצוגת המספרים הדיגיטלית של התנע המיקרומטרי מזיזה את הבמה לאורך ציר x ביחס למיקרוסקופ עד שקו הצלב האנכי של העינית מיושר עם התפר הפנימי ביותר. התצוגה הדיגיטלית תציין את אורך הסיב; שמור על הסיב באורך שנמדד, והשתמש במצלמה המותקנת על המיקרוסקופ כדי ללכוד תמונה בהגדלה גבוהה של החלק המרכזי של הסיב, הן במבט מלמעלה והן במבט מהצד.השתמשו בתמונות אלו כדי לחשב את שטח החתך של הסיב. השתמשו בתוכנת הבקרה של התא כדי להעביר את הסיב לתא המכיל את תמיסת טרום-ההפעלה והדגירו שם במשך שלוש דקות. בזמן שהסיב נמצא בתמיסת העיכוב, מדדו את המתח הפסיבי שלו, ולאחר מכן העבירו את הסיב לתא המכיל את תמיסת ההפעלה והמתינו להתפתחות הכוח האיזומטרי המקסימלי, כפי שניתן לראות במישור (plateau) של הכוח שקדם לו עלייה מהירה.בשלב הבא, השתמשו בבקר האורך כדי לבצע הפחתה מהירה וקצרה משמעותית במרחק בין נקודות עיגון הסיב, ולאחריה חזרה מהירה לאורך המקורי, וזאת כדי לזהות את פלט מתחולל הכוח המתאים לאפס. הכוחות המוצגים כאן הם הן המבט מלמעלה והן המבט מהצד של סיב בעל צורה אליפטית מנקודות מבט אלו. שטח החתך נקבע על ידי מדידת הקטרים בחמש נקודות לאורך הסיב, ולאחר מכן חישוב הממוצע של חמשת השטחים שהתקבלו.עקומות כוח מסיבי שריר איטיים ומהירים של בני אדם ממחישות כי סיבים מהירים מייצרים כוח בקצב גבוה יותר מאשר סיבים איטיים, תוך שימוש בטכניקה המוצגת בסרטון זה. המאפיינים הטיפוסיים של סיבי שריר מאדם, עכבר וחולדה נמדדו ומוצגים כאן. הטווח המוצג מציין את הרבעונים ה-25 עד ה-75, וה-N הוא מספר הסיבים שנבדקו.שימו לב לשונות הרחבה בכוח הסגולי בין המינים השונים. הפרוטוקולים המתוארים כאן מאפשרים להעריך את יכולת ייצור הכוח הפנימית המקסימלית של סיב שריר שלד בודד על ידי הוספת התערבויות נוספות, שהן היבטים חשובים בפיזיולוגיה של שרירי השלד, הכוללים בין היתר את הקשרים בין אורך לכוח, מהירות לכוח, וכוח לסידן.

measurement-maximum-isometric-force-generated-permeabilized-skeletal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

וידאו זה מדגים מודולציה של פעילות רפלקס, כוח ambulation רצוני והן באמצעות הערכות קליניות כמותית אצל אנשים עם מנוע SCI שלם כתוצאה אוראלית חריף של סרוטונין reuptake inhibitor (SSRI).

שיטות לכמת שינויים מושרה פרמקולוגית בתפקוד המוטורי ב SCI הושלמה האדם

מיו מכני ניתוח בשרירי השלד מבודדת

סרטון זה מדגים את ההכנה וההליכים דרושים כדי ללמוד את תגובות ההתכווצות של שריר הכנת הגסטרוקנמיוס המדיאלי החולדה...

נהלים לעכברוש<em&gt; באתר</em&gt; מאפייני התכווצות שרירי שלד

אנו מתארים שיטה ישירה למדידת כוח שרירים, כוח שרירים, התכווצות וקינטיקה עיפנות של שרירי שלד מבודדים...

הערכת Vivo לשעבר של התכווצות, ועיפנות Alternans בשרירי שלד מבודדים

מדידות תפקוד שרירים תורמות להערכה של השרירים רפויים פוטנציאלי לפתולוגיה, כמו גם לקביעת מנגנונים בבסיס פיזיולוגיה של רקמה זו. נדגים הכנת longus extensor digitorum שרירי סרעפת ובדיקה פונקציונלית. יוצגו פרוטוקולים להתכווצויות איזומטרי ואקסצנטריות, כמו גם הבדלים בתוצאות בין שרירי dystrophic, המייצגים מצב פתולוגי, ושרירי wildtype.

הערכת דור חיל איזומטרי והאקסצנטרית של שרירי שלד מבודד ממודלים עכבריים של ניוון שרירים

אנו מציגים פרוטוקול להערכת שינויים בתפקוד העצבי-שרירי. גירוי עצבי חשמלי מלעורי הוא שיטה לא פולשנית המעוררת תגובות שרירים. התכונות האלקטרופיזיולוגיות והמכניות של תגובות אלה מאפשרות להעריך את התפקוד העצבי-שרירי מהמוח לשריר (רמות על-עמוד השדרה, עמוד השדרה והיקפי).

הערכה של תפקוד העצבי באמצעות גירוי עצבי חשמלי Percutaneous

אנו מתארים פרוטוקול in vivo למדידת כיפוף הגב של כף הרגל בעקבות גירוי של העצב הפרונאלי והתכווצות התא האחורי הקדמי של הגפה האחורית של החולדה. מדידות כאלה הן כלי תרגומי הכרחי להערכת פתולוגיה של שרירי השלד וגישות הנדסת רקמות לתיקון והתחדשות שרירים.

יישומים של<em&gt; In vivo</em&gt; בדיקות פונקציונליות של עכברוש השוקה הקדמי להערכת רקמות מהונדסות תיקון שרירי שלד

הערכה תפקודית של צומת עצב-שריר (NMJ) יכול לספק מידע חיוני על התקשורת בין שריר ועצב. כאן נתאר פרוטוקול להעריך באופן מקיף פונקציונליות NMJ והן שריר באמצעות שני תכשירים שריר-עצב שונים, קרי הסוליה-פציעה, דיאפרגמה-הסרעפת.

מדידת פונקציונליות צומת עצב-שריר

מוצג כאן פרוטוקול כדי להעריך את המאפיינים ההתכווצות של שרירים מחוסנים myofibrils עם רזולוציית ננו ניוטון. הפרוטוקול משתמש בהתקנה עם גשוש כוח אופטי מבוסס אינטרפרומטריה. הגדרה זו יוצרת נתונים עם יחס אות לרעש גבוה ומאפשרת הערכה של קינטיקה מתכוובת של myofibrils.

בידוד מיו-בריאלס מבריות מביופסיות שריר השלד וקביעת תפקוד מתכווץ עם מתמר כוח רזולוציה ננו-ניוטון

הערכת התאוששות מוטורית נותרה מדד התוצאה של בחינת ביצועים במחקרי עצבים היקפיים ניסיוניים. מדידת הכוח הטטוני איזומטרי של השריר הראשי tibialis בחולדה הוא כלי שלא יסולא בפז כדי להעריך את התוצאות התפקודיות לאחר שחזור של פגמים עצביים sciatic. השיטות והניואנסים מפורטים במאמר זה.

מדידת כוח טטוני איזומטרי מקסימלית של שריר השוקיות בעכברוש

הפרוטוקול הנוכחי מתאר פרטים ניסיוניים תמציתיים על הערכה ופרשנות של נתוני מומנט in vivo המתקבלים באמצעות גירוי חשמלי של העצב הפרונאלי הנפוץ בחזירים מורדמים.

In Vivo מדידת מומנט איזומטרי של הינדלימב דורסיפלקסור מחזיר

למד כיצד למדוד כוח איזומטרי מרבי בסיבי שריר שלד permeabilized. שיטה זו מאפשרת הערכת תכונות התכווצות של סיבים בודדים ללא מורכבות של שריר שלם.

מדידה המרבית איזומטרי הכוח שנוצרה על ידי סיבי שריר שלד permeabilized

גלה סרטונים נוספים