Allenamento di resistenza aggiustato in base al dosaggio nei topi con un rischio ridotto di danni muscolari

Questo protocollo è uno dei primi studi che consente agli scienziati di eseguire un allenamento di resistenza aggiustato per il dosaggio nei topi in modo simile a come viene eseguito negli esseri umani. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente agli investigatori di regolare con precisione la resistenza contro la quale i muscoli tibiali anteriori del topo devono lavorare durante l'allenamento di resistenza. Inoltre, poiché le contrazioni muscolari sono eccentricamente distorte, c'è una minore possibilità di lesioni muscolari indotte dalla contrazione.

La nostra tecnica di allenamento di resistenza aggiustata sul dosaggio può essere incorporata in studi di base e preclinici sui topi per sviluppare interventi per il miglioramento o il mantenimento della massa muscolare e della forza in una vasta gamma di condizioni patologiche. L'aspetto più impegnativo del protocollo è quello di stimolare con precisione il ramo fibulare del nervo sciatico, che innerva i muscoli tibiali anteriori. Per ridurre la stimolazione elettrica imprecisa, regolare la posizione dell'elettrodo e l'ampiezza della stimolazione fino a quando la coppia massima di contrazione non viene registrata da un dinamometro.

Per iniziare, fornire supporto termico al mouse utilizzando una piastra riscaldante isotermica in gel e posizionare una lampada termica 1 metro sopra il mouse. Per preparare la pelle per DART o ISOM, rimuovere la pelliccia dall'arto posteriore sinistro applicando una crema depilatoria. Dopo 2 minuti, pulire la coscia con salviette imbevute di acqua distillata per rimuovere il pelo e tutta la crema residua dalla pelle.

Disinfettare la pelle con una soluzione di lavaggio allo iodio povidone e etanolo al 70%, quindi utilizzare un batuffolo di cotone pulito per applicare un protettivo sugli occhi e sulla pelle depilata per prevenire l'essiccazione. Quindi, applicare la crema al 5% di lidocaina sulla tibia per intorpidire l'area. Passare un ago ipodermico sterile da 1/2 pollice 26 gauge attraverso la parte più ampia della porzione prossimale dell'osso tibiale.

Una volta fissato il perno stabilizzatore, tenere l'ago con un emostato sterile e piegare la parte di plastica fino a quando non si rompe, quindi posizionare il mouse in posizione supina. Assicurarsi che il mouse sia ancora saldamente collegato al cono del naso per mantenere l'anestesia. Con un paio di pinzette sterili, inserire il perno tibiale in una clip a coccodrillo metallico, in modo tale che l'estremità del perno tibiale sia tenuta dal morsetto a coccodrillo.

Spostare il braccio regolabile del morsetto a coccodrillo per assicurarsi che il piede del mouse sia posizionato sulla pedana del dispositivo DART. Allacciare il piede del mouse alla pedana del dispositivo DART con nastro adesivo da laboratorio. Assicurarsi che il piede sia posizionato con un angolo di 90 gradi rispetto all'asse lungo dell'osso tibiale del topo.

Posizionare un ago ipodermico lungo 18 gauge 1,5=pollice attraverso i fori pre-forati sul goniometro del dispositivo DART per creare un arresto della plantarflessione, quindi appoggiare la pedana sull'arresto della plantarflessione. Per ottimizzare il posizionamento dell'elettrodo, posizionare un elettrodo bipolare, transcutaneo e NMES sull'aspetto inferolaterale dell'articolazione del ginocchio del topo. Utilizzare uno stimolatore elettrico di laboratorio per applicare singoli impulsi di 1 hertz per stimolare il ramo fibulare del nervo sciatico.

Osservare il tibiale anteriore, o il muscolo della pancia e il tendine TA per la prova di contrazioni di contrazione elettricamente indotte. Ora, legare la sutura alla piastra del pavimento del dinamometro, quindi ottimizzare l'ampiezza dell'uscita di tensione dallo stimolatore NMES in modo che NMES sia limitato al nervo fibulare comune e al muscolo TA. Per impostare lo stimolatore in modo da produrre treni di impulsi ripetuti, regolare i quadranti per la frequenza dell'impulso a 125 hertz, la durata del treno a 500 millisecondi e i treni al secondo a 1.

Attivare l'interruttore a levetta per ripetere i treni di impulsi. Impostare lo stimolatore per produrre treni di impulsi della durata di 500 millisecondi intervallati da un riposo di 500 millisecondi tra i treni di impulsi. Spostare l'arresto della flessione plantarflesso sul foro sul goniometro che corrisponde a 160 gradi sull'asse lungo della tibia.

In DART, affinché il muscolo TA funzioni concentricamente, applicare resistenza appendendo un peso adeguato come 5 grammi con una sutura di seta non elastica legata alla pedana del dispositivo DART. Regolare la resistenza applicando il 50% del peso massimo di 1 ripetizione. Assicurarsi che il piede tiri attraverso almeno la metà della gamma attiva disponibile di dorsiflessione.

Esegui un singolo attacco di allenamento DART che prevede 1 serie di 10 ripetizioni di contrazioni concentriche e 2 minuti di riposo tra le serie. Per l'allenamento ISOM, posizionare il piede del mouse a 160 gradi rispetto all'asse lungo della tibia. Mantenere la posizione statica fissando la sutura di seta alla pedana del dinamometro robotico.

Esegui un singolo periodo di allenamento ISOM che prevede 4 serie di 10 ripetizioni a contrazioni isometriche e 2 minuti di riposo tra le serie. Come cura post-procedurale per i topi, prendere precauzioni per mantenere l'igiene dell'arto posteriore esercitato e ridurre il dolore del sito dell'ago. I cambiamenti istologici nel muscolo TA sono stati studiati dopo 3 giorni di allenamento DART o ISOM.

La colorazione con ematossilina ed eosina indicava che l'entità del danno muscolare era bassa in entrambi i gruppi DART e ISOM, ma il danno muscolare era leggermente più evidente nel gruppo ISOM. È importante stimolare specificamente le contrazioni nei muscoli tibiali anteriori e regolare con precisione la resistenza contro cui questi muscoli devono lavorare durante l'allenamento di resistenza regolato dal dosaggio. A seguito di questa procedura, i ricercatori saranno in grado di valutare la tolleranza all'esercizio sotto forma di suscettibilità alla fatica e alle lesioni da ripetute contrazioni muscolari contro la resistenza.

Questa tecnica può essere incorporata in un'ampia varietà di applicazioni di ricerca di base e precliniche, come studi su modelli murini, di malattie neuromuscolari come distrofie muscolari e modelli murini di lesioni sportive.