Questo lavoro dimostra la fattibilità di una tecnica di spettroscopia di risonanza magnetica al fosforo-31 in vivo (31PMRS) per quantificare la capacità di fosforilazione ossidativa mitocondriale (OXPHOS) nel muscolo scheletrico umano.
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Articolo metodologico
Fosforo-31 spettroscopia di risonanza magnetica: uno strumento per misurare In Vivo Capacità fosforilazione ossidativa mitocondriale nel muscolo scheletrico umano
In questo articolo
Sommario
Abstract
La capacità di fosforilazione ossidativa mitocondriale del muscolo scheletrico (OXPHOS), che è di fondamentale importanza per la salute e la malattia, può essere misurata in vivo e in modo non invasivo nell'uomo tramite spettroscopia di risonanza magnetica al fosforo-31 (31PMRS). Tuttavia, l'approccio non è stato ampiamente adottato nella ricerca traslazionale e clinica, con variazioni nella metodologia e indicazioni limitate dalla letteratura. Una maggiore ottimizzazione, standardizzazione e diffusione dei metodi per la PMRS 31 in vivo faciliterebbe lo sviluppo di terapie mirate per migliorare la capacità di OXPHOS e potrebbe in ultima analisi avere un impatto favorevole sulla salute cardiovascolare. 31La PMRS produce una misura non invasiva e in vivo della capacità di OXPHOS nel muscolo scheletrico umano, al contrario delle misure alternative ottenute da mitocondri espiantati e potenzialmente alterati tramite biopsia muscolare. Si basa solo su una modesta strumentazione aggiuntiva oltre a quella già presente negli scanner a risonanza magnetica disponibili per la ricerca clinica e traslazionale nella maggior parte delle istituzioni. In questo lavoro, delineiamo un metodo per misurare in vivo l'OXPHOS del muscolo scheletrico. La tecnica viene dimostrata utilizzando uno scanner RM per tutto il corpo da 1,5 Tesla dotato dell'hardware e del software adatti per 31PMRS e spieghiamo un protocollo semplice e robusto per l'esercizio resistivo in-magnet per affaticare rapidamente il muscolo quadricipite. La riproducibilità e la fattibilità sono dimostrate sia nei volontari che nei soggetti con un'ampia gamma di capacità funzionali.
Introduzione
L'obiettivo di questo lavoro è quello di delineare un metodo riproducibile per misurare in modo non invasivo in vivo funzione mitocondriale nel muscolo scheletrico in persone fisiche che hanno una vasta gamma di abilità. insufficienza mitocondriale aberrante è un segno distintivo di una vasta gamma di sindromi metaboliche e le malattie genetiche, dalle condizioni comuni come l'invecchiamento e il diabete di malattie rare come l'atassia di Friedreich.
Sindrome metabolica e disfunzione mitocondriale
La sindrome metabolica è stato indicato per interrompere la funzione mitocon....
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Protocollo
Questo protocollo è approvato dalla e segue le linee guida della Institutional Review Board Ohio State University per la sperimentazione umana. E 'estremamente importante che tutte le procedure che coinvolgono attrezzature MR vengono eseguite da personale adeguatamente addestrato che aderiscono ai più alti standard di sicurezza MR 59.
1. Materiali e preparazione
- Assicurarsi che tutti i materiali necessari sono disponibili prima dell'esperimento (Figura 2).
- Inserire la bobina 31 P nel connettore bobina-tabella alla fine della tabella esame più vicino al foro. M....
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Risultati
La riproducibilità di studio
Sei volontari (4 uomini e 2 donne, età media: 24,5 ± 6,2 anni) con nessun cuore auto-riportati, metabolica o malattia mitocondriale sono stati sottoposti a sessioni di esercizio e di imaging tecnica 31 PMRS descritto a 2 giorni diversi entro 1 settimana per valutare la tecnica riproducibilità (Figura 6a). Gli studi condotti su volontari sani confermano l.......
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Discussione
Questo documento descrive un protocollo standard per l'esame 31 PMRS che permette la misurazione di serie e non invasiva in vivo del muscolo scheletrico funzione mitocondriale. Il protocollo tiene notevole appeal quando si considera l'ampiezza delle indagini rivolte al crescente peso della sindrome metabolica e la sua morbilità e mortalità che ne deriva. Questo protocollo 31 PMRS richiede una quantità minima di tempo scanner e può essere incorporato in indagini metaboliche globali .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato in parte da un Davis Heart and Lung Research Institute Trifit Award, così come dal Programma di Ricerca Intramurale del NIH National Institute on Aging.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1.5 T MR Scanner | Il produttore Siemens | non influirà sui risultati | |
| Bobina di trasmissione-ricezione da 10 cm 31P, 1.5T compatibile | il produttore PulseTeq | non influirà sui risultati | |
| 3 fl oz Olio per bambini | Johnson & Il produttore di Johnson | non influirà sui risultati | |
Riferimenti
- Eckel, R. H., Alberti, K. G., Grundy, S. M., Zimmet, P. Z. The metabolic syndrome. Lancet. 375 (9710), 181-183 (2010).
- Shulman, G. I. Ectopic fat in insulin resistance, dyslipidemia, and cardiometabolic disease. N Engl J Med. 371 (12), 1131-1141 (2014).
- Holmstrom, M. H., Iglesias-Gutierrez, E., Zierath, J. R., Garcia-Roves, P. M.
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Ristampe e permessi
