Articolo metodologico

Funzionalità di misurazione della giunzione neuromuscolare

DOI:

10.3791/55227

6 agosto 2017

In questo articolo

Sommario

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Una valutazione funzionale della giunzione neuromuscolare (NMJ) può fornire informazioni essenziali sulla comunicazione tra nervo e del muscolo. Qui descriviamo un protocollo per valutare globalmente la giunzione neuromuscolare e il muscolo funzionalità utilizzando due preparazioni diverse del nervo-muscolo, cioè Soleo-sciatic e diaframma-frenico.

Abstract

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Funzionalità della giunzione neuromuscolare (NMJ) svolge un ruolo fondamentale nello studio di malattie in cui la comunicazione tra il motoneurone e il muscolo è alterata, come invecchiamento e sclerosi laterale amiotrofica (ALS). Qui descriviamo un protocollo sperimentale che può essere utilizzato per misurare la funzionalità NMJ combinando due tipi di stimolazione elettrica: diretta stimolazione della membrana muscolare e la stimolazione attraverso il nervo. Il confronto della risposta muscolare a queste due diverse stimolazioni può aiutare a definire, a livello funzionale, potenziali alterazioni nella giunzione neuromuscolare che portano al declino funzionale nel muscolo.

Preparazioni dix vivo E sono adatti a studi ben controllati. Qui descriviamo un protocollo intensivo per misurare diversi parametri del muscolo e funzionalità NMJ per la preparazione del nervo sciatico soleo e per la preparazione del nervo frenico a membrana. Il protocollo dura circa 60 min e viene condotta ininterrottamente per mezzo di un su misura software che misura le proprietà di cinetica di contrazione, il rapporto di forza-frequenza per stimolazioni del nervo e del muscolo e due parametri specifici per funzionalità NMJ, cioè la neurotrasmissione guasto e la fatica intratetanic. Questa metodologia è stata utilizzata per rilevare danni nelle preparazioni di nervo del muscolo soleo e diaframma utilizzando mouse transgenico SOD1G93A , un modello sperimentale di ALS che overexpresses ubiquistmente il mutante antiossidante degli enzimi superossido dismutasi 1 (SOD1).

Introduzione

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La giunzione neuromuscolare (NMJ) è un prodotto chimico sinapsi formato dalla connessione tra il terminale del motoneurone della fibra muscolare e l'assone del neurone di motore terminal. NMJ ha dimostrato di giocare un ruolo cruciale quando la comunicazione tra il nervo e del muscolo è alterata, come si verifica nell'invecchiamento o sclerosi laterale amiotrofica (ALS). Come nervo e del muscolo di comunicare in modo bidirezionale1,2, potendo misurare NMJ difetti separatamente da difetti muscolari può fornire nuove intuizioni loro interazione fisiopatologici. Infatti, questa valutazione funzionale può aiutare a valutare se le alterazioni morfologiche o biochimiche riducono neurotrasmissione funzionalità di segnalazione.

Il confronto della risposta contrattile del muscolo suscitato da stimolazione del nervo e la risposta del muscolo stesso evocata dalla stimolazione diretta della sua membrana è stata proposta come una misura indiretta di funzionalità NMJ. Infatti, dal neurotrasmissione di by-pass di stimolazione della membrana di segnalazione, eventuali differenze nelle due risposte contrattili possono essere attribuite ai cambiamenti nella giunzione neuromuscolare. Questo approccio è stato ampiamente proposto per ratti3,4,5,6,7e utilizzato anche per raccogliere informazioni su mouse modelli8,9,10,11,12.

Qui, descriviamo in dettaglio una procedura per asportare e testare due preparati di nervo del muscolo, cioè i preparativi Soleo-sciatic e diaframma-frenico. Utilizzando un su misura software, abbiamo progettato un protocollo di test continuo che combina la misurazione di diversi parametri che caratterizzano la funzionalità del muscolo e NMJ, quindi ottenendo una valutazione completa del danno NMJ separatamente da quella del muscolo. In particolare, il protocollo di misura la forza di contrazione, la cinetica di muscolo, la curva di forza-frequenza per diretta e stimolazioni nervose, la neurotrasmissione guasto13 per un infornamento e le frequenze tetaniche e la fatica di intratetanic7.

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Protocollo

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dal comitato etico della Sapienza Università di Roma-Unità di Istologia ed Embriologia Medica e sono stati eseguiti in conformità con l'attuale versione della Legge Italiana sulla Protezione degli Animali.

1. Set-up sperimentale

  1. Set-up del sistema sperimentale composto da 1 attuatore/trasduttore, 2 stimolatori, 1 apparato muscolare in vitro, 1 bagno tissutale preparatorio, 1 elettrodo di aspirazione, 1 oscilloscopio digitale, 1 stereomicroscopio, 1 illuminatore a luce fredda, 1 scheda di acquisizione, 1 blocco connettore e un personal computer.
    NOTA: Qui il software di comando è stato programmato in LabView ed è stato progettato per garantire un'elevata flessibilità, precisione e ripetibilità delle stimolazioni. Per ogni stimolazione, l'utente può selezionare l'ampiezza, la frequenza, la durata dell'impulso e decidere se viene erogato alla membrana o attraverso il nervo. L'utente può anche selezionare la durata del periodo di riposo prima di ogni stimolazione.

2. Valutazioni delle proprietà contrattili NMJ dei muscoli soleo e diaframma

  1. Riscaldamento del sistema
    1. Preparare il Krebs Ringer buffer14 e posizionarlo in un bagno dell'apparato di montaggio e nel bagno di tessuto preparatorio. Porre una piastra da 60 mm preparata con 4 ml di silicone nel bagno di tessuto preparatorio.
    2. Accendere il bagnomaria circolante e impostare la temperatura a 30 °C per il muscolo soleo e a 27 °C per il muscolo diaframma.
    3. Lasciare fluire la miscela 95% O2 - 5% CO2 in entrambi i bagni.
    4. Accendere l'attuatore/trasduttore e i due stimolatori a impulsi e impostare i valori di corrente a 300 mA per la stimolazione a membrana e a 5 mA per la stimolazione nervosa.
      NOTA: Il valore di corrente di 300 mA ha precedentemente dimostrato di non indurre alcuna contrazione significativa sui rami nervosi quando la D-tubocurarina viene aggiunta alla soluzione15. Il valore di corrente di 5 mA corrisponde alla quantità di corrente necessaria per stimolare il muscolo attraverso il nervo senza creare una sovrapposizione con la stimolazione di membrana indotta per mezzo della soluzione. Poiché la distanza tra l'elettrodo di aspirazione e il muscolo dipende dalla lunghezza del nervo, questo valore di corrente deve essere regolato attentamente prima di ogni esperimento, come descritto di seguito.
  2. Dissezione del soleo e del diaframma
    1. Sacrificare il topo mediante lussazione cervicale per ridurre al minimo la sofferenza e asportare immediatamente i muscoli per il test come segue.
    2. Preparazione, dissezione e set-up soleo-sciatico
      1. Spruzzare etanolo al 70% sulla zampa del topo e rimuovere la pelle che copre la gamba. Praticare un'incisione nella parte superiore della gamba con un paio di forbici e poi tirare con decisione la pelle. Isolare il tendine d'Achille dalla tibia e poi tagliare il tendine d'Achille con un paio di forbici.
      2. Bloccare saldamente il tendine con un paio di pinze e tirare delicatamente il muscolo gastrocnemio insieme al soleo. Una volta esposto il tendine prossimale del soleo, taglia l'intero polpaccio con un paio di forbici tenendo ancora il tendine d'Achille. Posizionare immediatamente il campione di tessuto nel bagno di tessuto preparatorio.
      3. Posizionare il bagno preparatorio sotto lo stereomicroscopio e fissare il vitello alla capsula in silicone utilizzando perni in acciaio inossidabile di 0,20 mm di diametro. Usando un paio di pinze, bloccare il tendine prossimale del soleo e tirarlo delicatamente per esporre l'innervazione sciatica.
      4. Una volta che l'innervazione è esposta (Figura 1), rimuovere con cura il tessuto circostante per esporre circa 5 mm del nervo. Usa un paio di forbici sottili per tagliare il nervo. Mentre stringi saldamente il soleo sul tendine prossimale con un paio di pinze, tiralo di nuovo e asportalo tagliando il tendine d'Achille con un paio di forbici.
      5. Far passare un filo di nylon attraverso il foro del braccio di leva dell'attuatore/trasduttore. Crea un cappio all'estremità del filo e afferra il tendine d'Achille prima di tirare indietro il filo fino a quando il muscolo non raggiunge il bagno dell'apparecchio di montaggio. Clamp il tendine prossimale all'interno del morsetto fisso e legare il filo di nylon attorno al braccio di leva. Lascia che il muscolo si equilibri nella soluzione.
      6. Determinare la lunghezza ottimale iniziale (L0).
        1. Per prima cosa, allunga il muscolo per precaricarlo a 10 mN (questo valore garantisce la massima forza di contrazione (in base all'esperienza)). Quindi, allungare delicatamente il muscolo per modificare il precarico e stimolarlo con una serie di impulsi singoli. La lunghezza ottimale si ottiene quando viene misurata la forza massima di contrazione.
    3. Preparazione, dissezione e set-up diaframma-frenico
      1. Spruzzare etanolo al 70% sulla pelle del topo. Rimuovere la pelle che copre il muscolo diaframma praticando un'incisione sullo sterno con un paio di forbici e tirando con decisione la pelle.
      2. Con un paio di forbici, tagliare l'addome orizzontalmente sotto lo sterno e rimuovere delicatamente l'intestino e gli organi con un paio di pinze. Usa un paio di forbici spesse per tagliare la colonna vertebrale.
      3. Tagliate le costine di circa 1 cm sopra lo sterno e procedete orizzontalmente. Rimuovere delicatamente gli organi esterni con un paio di pinze e tagliare la colonna vertebrale per ottenere un anello circolare di costole contenente il diaframma.
      4. Lavare il preparato in una pirofila contenente il tampone Krebs Ringer e poi inserirlo nella capsula in silicone all'interno del bagno di tessuto preparatorio, con la parte superiore rivolta verso l'alto e lo sterno rivolto in avanti.
      5. Utilizzando lo stereomicroscopio, rimuovere con cura i polmoni e gli organi rimanenti; il nervo frenico sarà visibile sul lato destro (Figura 2A).
      6. Tagliare le nervature in modo da lasciare un anello di circa 2 mm lungo tutto il diaframma.
      7. Utilizzando una pinza, fissare un perno in acciaio inossidabile di 0,20 mm di diametro sul tendine centrale del diaframma nel punto corrispondente all'innervazione del nervo frenico e un altro perno sulle costole sullo stesso asse per identificare la striscia del diaframma di interesse.
      8. Fissare due perni aggiuntivi sul tendine centrale e altri due perni sulle nervature su entrambi i lati della striscia selezionata per stendere il diaframma. Se necessario, pulire il nervo frenico dal tessuto connettivo circostante utilizzando una pinza.
      9. Usando una lama curva, tagliare il diaframma su entrambi i lati dell'innervazione per identificare una striscia tendine-muscolo-costola come mostrato in Figura 2B.
      10. Far passare un filo di nylon attraverso il foro del braccio di leva dell'attuatore/trasduttore. Creare un cappio all'estremità del filo e afferrare il tendine prima di tirare indietro il filo fino a quando il muscolo non raggiunge il bagno dell'apparecchio di montaggio.
      11. Clamp le nervature all'interno del morsetto fisso e legare il filo di nylon attorno al braccio di leva.
      12. Lasciare che il muscolo si equilibri nella soluzione e determinare la lunghezza ottimale iniziale (L0).
        1. Allungare il muscolo per precaricarlo a 5 mN. Allungare delicatamente il muscolo per modificare il precarico e stimolarlo con una serie di impulsi singoli. La lunghezza ottimale si ottiene quando viene misurata la forza massima di contrazione.

figure-protocol-1
Figura 1 - Preparazione del nervo soleo-sciatico. Nervo soleo-sciatico durante l'intervento chirurgico per i test funzionali. Lo sciatico viene esposto utilizzando un paio di pinze. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-protocol-2
Figura 2 - Preparazione del nervo diaframma-frenico. L'immagine mostra una fase dell'escissione della preparazione del nervo diaframmenico (A) e la striscia da montare per i test funzionali (B). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Misurazione delle proprietà NMJ separatamente dalla contrattilità muscolare
    1. Impostare la migliore intensità di corrente per la stimolazione attraverso il nervo e verificare che gli impulsi di corrente erogati attraverso l'elettrodo di aspirazione non provochino la contrazione muscolare per diffusione di corrente nel bagno.
      1. Posizionare l'elettrodo di aspirazione vicino al muscolo e tirare il nervo verso l'interno. Aumentando delicatamente l'intensità di corrente (a partire da 5 mA), stimolare il muscolo con una serie di impulsi singoli. Il valore di corrente ottimale è determinato quando la forza di contrazione è massima.
      2. Spingere il nervo fuori dall'elettrodo ed erogare alcuni impulsi singoli. Assicurarsi che il muscolo non si contragga a causa della sovrapposizione con la stimolazione della membrana per mezzo della soluzione. Tira di nuovo il nervo.
    2. Avvia il programma e seleziona il file di input per eseguire il protocollo di test desiderato.
      NOTA: Il file di input include tutti i parametri di stimolazione necessari per eseguire l'intero protocollo. Sebbene la stessa struttura del protocollo venga utilizzata per i due muscoli, i parametri di stimolazione differiscono a seconda del protocollo riferito ai muscoli soleo o diaframma.
      1. Stimolazione del nervo soleo-sciatico (vedi Tabella 1)
        1. Utilizzare le seguenti larghezze di impulso per tutte le stimolazioni elettriche: 1,4 ms per la stimolazione del nervo sciatico e 0,1 ms per la stimolazione diretta del soleo. Il protocollo completo dura circa 65 minuti.
      2. Stimolazione del nervo diaframma-frenico (vedi Tabella 2)
        1. Utilizzare le seguenti larghezze di impulso per tutte le stimolazioni elettriche: 1,8 ms per la stimolazione del nervo frenico e 0,2 ms per la stimolazione diretta del diaframma. Il protocollo completo dura circa 55 minuti.
      3. Al termine del protocollo sperimentale, misurare la lunghezza e il peso umido del muscolo utilizzando un calibro analogico con una precisione di 0,05 mm e una bilancia di precisione con una precisione di 0,1 mg, rispettivamente.
        1. Calcola l'area della sezione trasversale (CSA) dividendo la massa muscolare per il prodotto della lunghezza ottimale delle fibre (Lf) e la densità del muscolo scheletrico dei mammiferi (1,06 mg/mm3)16.
          NOTA: Lf si ottiene moltiplicando L0 per il rapporto lunghezza della fibra/lunghezza del muscolo (0,71 per il muscolo soleo16 e 1 per il muscolo del diaframma17).
Tipo di esperimentofrequenzadurataRipetizioniStimolazione muscolare o nervosascopo
(Hz)(s)
contrazioneImpulso singolo1muscoloForza e cinetica di contrazione
riposo30
contrazioneImpulso singolo1nervo
riposo30
contrazioneImpulso singolo1muscolo
riposo30
contrazioneImpulso singolo1nervo
riposo120
Tetano non fuso400,81nervoCurve forza/frequenza per stimolazioni nervose e muscolari
riposo180
Tetano non fuso600,81muscolo
riposo180
Tetano fuso800,81nervo
riposo180
Tetano non fuso200,81muscolo
riposo180
Tetano non fuso600,81nervo
riposo180
Tetano fuso800,81muscolo
riposo180
Tetano non fuso200,81nervo
riposo180
Tetano non fuso400,81muscolo
riposo300
Paradigma della fatica350,81 stimolazione muscolare seguita da 14 stimolazioni nervose con un tempo di riposo di 1,2 s ciascuna, ripetute 20 volteFallimento della neurotrasmissione (NF)
riposo900
Paradigma della fatica800,81 stimolazione muscolare seguita da 14 stimolazioni nervose con un tempo di riposo di 1,2 s ciascuna, ripetute 20 volteInsufficienza neurotrasmissiva (NF) e affaticamento intratetanico (IF)

Tabella 1 - Protocollo di stimolazione del nervo soleo-sciatico. La tabella elenca la sequenza di test che costituiscono il protocollo completo per l'analisi dei preparati del nervo soleo-sciatico.

Tipo di esperimentofrequenzadurataRipetizioniStimolazione muscolare o nervosascopo
(Hz)(s)
contrazioneImpulso singolo1muscoloForza e cinetica di contrazione
riposo30
contrazioneImpulso singolo1nervo
riposo30
contrazioneImpulso singolo1muscolo
riposo30
contrazioneImpulso singolo1nervo
riposo120
Tetano non fuso600,51nervoCurve forza/frequenza per stimolazioni nervose e muscolari
riposo120
Tetano fuso1000,51muscolo
riposo180
Tetano non fuso400,51nervo
riposo120
Tetano non fuso200,51muscolo
riposo120
Tetano non fuso800,51nervo
riposo150
Tetano non fuso800,51muscolo
riposo150
Tetano non fuso200,51nervo
riposo120
Tetano fuso1000,51muscolo
riposo150
Tetano fuso1000,51nervo
riposo180
Tetano non fuso600,51muscolo
riposo300
Paradigma della fatica350,331 stimolazione muscolare seguita da 14 stimolazioni nervose con un tempo di riposo di 0,67 s ciascuna, ripetute 20 volteFallimento della neurotrasmissione (NF)
riposo900
Paradigma della fatica800,331 stimolazione muscolare seguita da 14 stimolazioni nervose con un tempo di riposo di 0,67 s ciascuna, ripetute 20 volteInsufficienza neurotrasmissiva (NF) e affaticamento intratetanico (IF)

Tabella 2 - Protocollo di stimolazione del nervo diaframma-frenico. La tabella elenca la sequenza di test che costituiscono il protocollo completo per il test delle preparazioni del nervo diaframma-frenico.

3. Analisi dei dati

NOTA: Alla fine del protocollo calcola tutti i parametri desiderati come segue.

  1. Dalla stimolazione a impulsi singoli
    1. Calcola la forza di contrazione (mN; forza attiva massima generata durante la contrazione) e la forza di contrazione specifica (mN/mm2). Calcolalo sottraendo il valore di precarico iniziale alla forza massima generata dal muscolo. Calcola la forza di contrazione specifica come forza di contrazione divisa per il muscolo CSA.
    2. Calcola il tempo di picco della tensione (TTP) (ms) come il tempo che intercorre tra il rilascio dell'impulso e la forza di contrazione.
    3. Calcola il tempo di rilassamento dimezzato (1/2RT) (ms) come il tempo dalla forza di contrazione al 50% della forza di contrazione.
    4. Calcola dF/dt (mN/ms) come valore massimo della derivata della forza durante la fase contrattile.
    5. Calcola -dF/dt (mN/ms) come valore massimo della derivata della forza durante la fase di rilassamento.
  2. Dalle stimolazioni con treno di impulsi
    1. Calcola la forza non fusa (mN) e la forza specifica non fusa (mN/mm2). Calcolalo sottraendo il valore di precarico iniziale alla forza massima generata dal muscolo. Calcola la forza specifica non fusa come la forza non fusa divisa per il muscolo CSA.
      NOTA: La forza non fusa è la forza attiva massima generata durante un treno di impulsi con una frequenza inferiore alla frequenza tetanica.
    2. Calcola la forza tetanica (mN) e la forza tetanica specifica (mN/mm2); la forza massima è la forza attiva massima generata durante un treno di impulsi erogato a frequenza tetanica. Calcolalo sottraendo il valore di precarico iniziale alla forza massima generata dal muscolo. Calcola la forza tetanica specifica come la forza tetanica divisa per il muscolo CSA.
    3. Calcola la curva forza-frequenza. Tracciare il valore della forza (o forza specifica) ottenuta per ogni stimolazione rispetto alla frequenza crescente della stimolazione. In genere, inizia con la stimolazione a impulsi singoli e termina con la frequenza tetanica.
  3. Dai paradigmi della fatica
    1. Calcolare l'errore di neurotrasmissione (NF) come:
      figure-protocol-3
      dove MF è la diminuzione della forza a seguito della stimolazione muscolare e F è la diminuzione della forza a seguito della stimolazione nervosa, misurata sul primo treno di impulsi dopo la stimolazione muscolare.
    2. Calcola la fatica intratetanica (IF) come:
      figure-protocol-4
      dove Flp è la forza generata dal muscolo all'ultimo impulso di stimolazione e Fm è la forza massima generata dal muscolo durante lo stesso treno di impulsi. Per quanto riguarda la stimolazione nervosa, calcolare l'affaticamento intratetanico sul primo treno di impulsi subito dopo la stimolazione diretta.

4. Analisi statistica

NOTA: I modelli di analisi statistica devono essere scelti in base al fatto che la risposta muscolare alle stimolazioni nervose e di membrana venga confrontata all'interno dello stesso modello animale o tra 2 diversi modelli animali18,19.

  1. Utilizzare il test t di Student per TTP, 1/2RT, dF/dt, -dF/dt se si confrontano solo le risposte muscolari con stimolazioni dirette e indirette. Se si confrontano preparazioni muscolari ottenute da 2 diversi ceppi di topo, utilizzare l'ANOVA a 2 vie con il tipo di stimolazione e il ceppo del topo come fattori fissi. Quando l'ANOVA a 2 vie restituisce un risultato significativo, utilizzare più test di confronto per cercare le differenze statistiche.
  2. Per la curva forza-frequenza (se si confrontano solo le risposte muscolari con le stimolazioni dirette e indirette), utilizzare l'ANOVA a 2 vie con il tipo di stimolazione e la frequenza di stimolazione come fattori fissi. Se necessario, utilizzare più test di confronto.
    1. Se si confrontano i preparati muscolari ottenuti da 2 diversi ceppi di topo, utilizzare l'ANOVA a 3 vie con il tipo di stimolazione, la frequenza di stimolazione e la tensione del topo come fattori fissi.
      1. Quando l'ANOVA a 3 vie produce un effetto significativo dei fattori di tensione animale e tipo di stimolazione, utilizzare l'ANOVA a 2 vie per identificare differenze significative tra 2 gruppi alla volta. Ad esempio, è possibile valutare le differenze tra la risposta muscolare dei 2 gruppi alla stimolazione di membrana o tra la risposta muscolare alle stimolazioni dirette e indirette all'interno di un gruppo.
  3. Affaticamento intratetanico
    NOTA: Poiché il protocollo è stato progettato per indurre affaticamento in risposta alla stimolazione nervosa anche nei topi di controllo, questo parametro può essere utilizzato solo per studiare le differenze tra 2 ceppi di topi e un'analisi statistica all'interno di un singolo gruppo produrrebbe sempre differenze significative.
    1. Per confrontare due gruppi, utilizzare l'ANOVA a 3 vie con il tipo di stimolazione, il tempo e la deformazione del topo come fattori fissi. Quando l'ANOVA a 3 vie produce un effetto significativo dei fattori di tensione animale e tipo di stimolazione, utilizzare l'ANOVA a 2 vie per identificare differenze significative tra 2 gruppi alla volta, come per la curva forza-frequenza.
  4. Per il fallimento della neurotrasmissione, utilizzare l'ANOVA a 2 vie con la tensione e il tempo dell'animale come fattori fissi. Se restituisce risultati significativi, utilizzare più test di confronto per cercare le differenze statistiche.
    NOTA: Poiché questo parametro restituisce un solo valore per ogni ceppo di topo, consente di confrontare diversi modelli di topo.
  5. Per il peso, la lunghezza e la CSA muscolare, utilizzare il test t di Student per indagare le differenze quando si confrontano le preparazioni muscolo-nervose di diversi modelli animali.

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Risultati

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il protocollo che abbiamo descritto fornisce informazioni su denervazione funzionale in diverse malattie neuromuscolari o invecchiamento-sarcopenia. Questo protocollo può essere utilizzato per determinare se (e, in caso affermativo, a quale livello) le alterazioni muscolari sono dovuti a cambiamenti selettivi che si verificano nel muscolo stesso o nella trasmissione neuromuscolare. I dati riportati qui sotto sono i risultati di un precedente lavoro di nostro gruppo18

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Discussione

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Il protocollo sperimentale descritto sopra fornisce un modo ideale di misurazione e discriminare eventuali alterazioni funzionali che si sono verificati direttamente nel muscolo o indirettamente a livello della giunzione neuromuscolare. Poiché questa tecnica è basata su una misura indiretta di funzionalità NMJ, non può essere utilizzato per stabilire se qualsiasi difetto è correlato a cambiamenti morfologici o cambiamenti biochimici. Al contrario, fornisce un modo efficace di determinare se eventuali alterazioni morfolog...

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

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Lavoro in laboratorio degli autori è stato sostenuto dalla Fondazione Roma e Telethon (grant no. GGP14066).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Sistema di leve a doppia modalità Aurora Scientifica Inc.Attuatore/trasduttore300B
Stimolatore bifase ad alta potenza Aurora Scientifica Inc.Stimolatore a impulsi 701B(nervo)
Stimolatore bifase ad alta potenza Aurora Scientifica Inc.Stimolatoredi impulsi 701C (muscolo)
Apparato muscolare in vitro Aurora Scientifica Inc.800A
Bagno di tessuto preparatorioRadnoti158400
Elettrodo di aspirazione monopolareA-M Systems573000con un riferimento fatto in casa 
Oscilloscopio TektronixTDS2014
StereomicroscopioNikonSMZ 800
Illuminatore a luce fredda Scheda di acquisizione Photonic OpticsPL 3000
National InstrumentsNI PCIe-6353
Blocco connettoreNational InstrumentsNI 2110
Personal computerAMD Phenom II x4 970Processore 3.50 Ghz con software Windows 7
LabView 2012National Instruments
Krebs-Ringer Bicarbonato Tampone Sigma-AldrichK4002 tampone fisiologico
Bicarbonato di sodioSigma-AldrichS5761 
Cloruro di calcio CaCl2Sigma-AldrichC4901anidro, polvere, ≥ 97%
Tampone HEPESSigma-AldrichH3375≥ 99,5% (titolazione)
Piatti 60 mm x 15 mmFalcon353004Polistirene
SiliconeSylgard 184 Silicone Kit elastomero  0,5Kg.
TermostatoDennerleDigitalDuomat 1200
PompaNewa MiniMN 606per acquario
Resistenza al calore Cavo termicoLucky Reptile61403-150/60Hz 50W
Secchioqualsiasi 10 litriPolipropilene
O2 + 5%CO2siadMix gas
#5 Pinze Fine Science Tools11252-202 pezzi
Forbici a molla - Lame da 8 mmFine Science Tools15024-10escissione nervosa
Forbici affilate Strumenti di Fine Science 14059-11rimozione muscolare
Forbici delicateWagner02.06.32esterno dell'animale
Studente Bisturi Manico #3Strumenti di Fine Science91003-12 
Lame per bisturi #10Strumenti per la scienza fine 10010-00
Lame per bisturi #11Strumenti per la scienza fine 10011-00
filo di nylon & Oslash; 0,16 mmqualsiasi

Riferimenti

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dadon-Nachum, M., Melamed, E., Offen, D. The "dying-back" phenomenon of motor neurons in ALS. J Mol Neurosci. 43 (3), 470-477 (2011).
  2. Dobrowolny, G., et al. Skeletal Muscle Is a Primary Target of SOD1G93A-Mediated Toxicity. Cell Metab. 8 (5), 425-436 (2008).
  3. Mantilla, C. B., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Neurotrophins improve neuromuscular transmission in the adult rat diaphragm. Muscle Nerve. 29 (3), 381-386 (2004).
  4. Prakash, Y. S., Miyata, H., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Inactivity-induced remodeling of neuromuscular junctions in rat diaphragmatic muscle. Muscle Nerve. 22 (3), 307-319 (1999).
  5. Sieck, D. C., Zhan, W. Z., Fang, Y. H., Ermilov, L. G., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Structure-activity relationships in rodent diaphragm muscle fibers vs. neuromuscular junctions. Respir Physiol Neurobiol. 180 (1), 88-96 (2012).
  6. Van Lunteren, E., Moyer, M. Effects of DAP on diaphragm force and fatigue, including fatigue due to neurotransmission failure. J Appl Physiol. 81 (5), 2214-2220 (1996).
  7. Van Lunteren, E., Moyer, M., Kaminski, H. J. Adverse effects of myasthenia gravis on rat phrenic diaphragm contractile performance. J Appl Physiol. 97 (3), 895-901 (2004).
  8. Lee, Y., Mikesh, M., Smith, I., Rimer, M., Thompson, W. Muscles in a mouse model of spinal muscular atrophy show profound defects in neuromuscular development even in the absence of failure in neuromuscular transmission or loss of motor neurons. Dev Biol. 356 (2), 432-444 (2011).
  9. Personius, K. E., Sawyer, R. P. Variability and failure of neurotransmission in the diaphragm of mdx mice. Neuromuscular Disord. 16 (3), 168-177 (2006).
  10. Röder, I. V., Petersen, Y., Choi, K. R., Witzemann, V., Hammer, J. A., Rudolf, R. Role of myosin Va in the plasticity of the vertebrate neuromuscular junction in vivo. PLoS ONE. 3 (12), e3871(2008).
  11. Chevessier, F., et al. A mouse model for congenital myasthenic syndrome due to MuSK mutations reveals defects in structure and function of neuromuscular junctions. Hum Mol Genet. 17 (22), 3577-3595 (2008).
  12. Farchi, N., Soreq, H., Hochner, B. Chronic acetylcholinesterase overexpression induces multilevelled aberrations in mouse neuromuscular physiology. J Physiol. 546 (1), 165-173 (2002).
  13. Kuei, J. H., Shadmehr, R., Sieck, G. C. Relative contribution of neurotransmission failure to diaphragm fatigue. J Appl Physiol (Bethesda, Md: 1985). 68 (1), 174-180 (1990).
  14. Del Prete, Z., Musarò, A., Rizzuto, E. Measuring mechanical properties, including isotonic fatigue, of fast and slow MLC/mIgf-1 transgenic skeletal muscle. Ann Biomed Eng. 36 (7), 1281-1290 (2008).
  15. Lynch, G. S., Hinkle, R. T., Chamberlain, J. S., Brooks, S. V., Faulkner, J. A. Force and power output of fast and slow skeletal muscles from mdx mice 6-28 months old. J Physiol. 535 (2), 591-600 (2001).
  16. Brooks, S. V., Faulkner, J. A. Contractile properties of skeletal muscles from young, adult and aged mice. J Physiol. 404, 71-82 (1988).
  17. Lynch, G. S., Hinkle, R. T., Faulkner, J. A. Force and power output of diaphragm muscle strips from mdx and control mice after clenbuterol treatment. Neuromuscul Disord. 11 (2), 192-196 (2001).
  18. Rizzuto, E., Pisu, S., Musar, A., Del Prete, Z. Measuring Neuromuscular Junction Functionality in the SOD1 G93A Animal Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis. Ann Biomed Eng . 43, (2015).
  19. Soliani, L. Manuale di statistica per la ricerca e la professione statistica univariata e bivariata parametrica e non-parametrica per le discipline ambientali e biologiche. , (2004).
  20. Gurney, M. E., Pu, H., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science (New York, N.Y). 264 (5166), 1772-1775 (1994).

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