神経筋接合部 (NMJ) の機能評価は、筋肉と神経の間の通信に不可欠な情報を提供できます。ここで使用して 2 つの異なる筋神経剤、すなわちヒラメ坐骨とダイヤフラム隔 NMJ と筋肉の両方の機能を総合的に評価するためのプロトコルについて述べる。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
神経筋接合部 (NMJ) の機能評価は、筋肉と神経の間の通信に不可欠な情報を提供できます。ここで使用して 2 つの異なる筋神経剤、すなわちヒラメ坐骨とダイヤフラム隔 NMJ と筋肉の両方の機能を総合的に評価するためのプロトコルについて述べる。
神経筋接合部 (NMJ) 機能は運動ニューロンと筋肉の間の通信障害、加齢、筋萎縮性側索硬化症 (ALS) などの病気を勉強して極めて重要な役割を果たしています。ここで述べる NMJ 機能を電気刺激の 2 つのタイプを組み合わせることで測定するために使用することができます実験的プロトコル: 筋膜刺激と神経を通して刺激を直接します。これらの 2 つの異なる刺激に対する筋反応の比較は、筋肉の機能低下につながる略記で潜在的な変化の機能レベルで定義する助けることができます。
Ex vivo準備はよく統制された研究に適しています。ここで筋肉と NMJ 機能ヒラメ坐骨神経の準備のため、ダイヤフラム横隔神経の準備のためのいくつかのパラメーターを測定するための集中的なプロトコルについて述べる。プロトコルは約 60 分を持続し、カスタムメイドによる間断なく行われている収縮動態特性、筋肉や神経の刺激の力周波数の関係と 2 つパラメーター NMJ 機能に固有すなわち神経伝達障害と intratetanic の疲労を測定するソフトウェア。この方法論は、SOD1G93Aトランスジェニック マウス、普遍的突然変異体の抗酸化酵素スーパーオキシドジスムターゼ 1 (SOD1) を染色 ALS の実験モデルを用いたヒラメ筋と横隔膜筋の準備で損害を検出する使用されました。
神経筋接合部 (NMJ) は、筋線維の運動終板と運動ニューロンの軸索の端末間の接続によって形成される化学シナプスです。略記は、筋肉と神経との間の通信が高齢化や筋萎縮性側索硬化症 (ALS) が発生すると、障害に重要な役割を再生する示されています。筋肉や神経は、双方向の方法1,2通信、筋肉奇形とは切り離して NMJ 欠陥を測定することができるという、physiopathological の相互作用に新たな洞察があります。確かに、この機能の評価は、形態や生化学的変化を減らす神経伝達機能を伝達するかどうかを評価するために役立つことがあります。
神経刺激と同じ筋に、膜の直接刺激によって誘発される応答による筋収縮反応の比較は NMJ 機能の間接測定として提案されています。確かに、膜刺激パスによって神経伝達シグナル、以来 2 つの収縮応答の違いと思われる略記で変更します。このアプローチをラット3,4,5,6、7、広く提案されており、またマウス モデル8,9,10、11,12に関する情報を収集するために使用します。
ここでは、私たちは消費税し、2 つの筋の準備、すなわちヒラメ坐骨とダイヤフラム隔の準備をテストする手順の詳細に説明します。特注を使用してソフトウェア、考案した NMJ と筋肉の両方の機能を特徴付けるいくつかの測定を組み合わせた連続的なテスト プロトコルそれにより筋肉の別々 に NMJ 損傷の包括的な評価を降伏します。特に、収縮力と筋の動態、直接力周波数曲線, 神経刺激、発砲とテタヌス周波数と intratetanic 疲労7の両方の神経伝達障害13プロトコルを測定します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
すべての動物実験は、ローマ・サピエンツァ大学の組織学・医学胚胎学部門の倫理委員会によって承認され、動物保護に関するイタリア法の最新版に従って実施されました。
1. 実験セットアップ
2. ヒラメ筋および横隔膜におけるNMJ収縮特性の評価

図 1 - ヒラメ筋-坐骨神経標本。機能試験のための外科的手術中のヒラメ筋-坐骨神経。ピンセットを用いて坐骨神経を露出させている。こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。

図 2 - 横隔膜-横隔神経標本。横隔膜-横隔神経標本摘出の段階(A)と、機能試験用に固定するための組織片(B)を示す写真。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| 実験の種類 | 周波数 | 持続時間 | 繰り返し回数 | 筋肉または神経刺激 | 目的 |
| (Hz) | (s) | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 筋肉 | 単収縮の力およびキネティクス | |
| 休息 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 神経 | ||
| 休息 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 筋肉 | ||
| 休息 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 神経 | ||
| 休息 | 120 | ||||
| 不完全強直 | 40 | 0.8 | 1 | 神経 | 神経および筋肉刺激の力/周波数曲線 |
| 休息 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 60 | 0.8 | 1 | 筋肉 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 完全強直 | 80 | 0.8 | 1 | 神経 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 20 | 0.8 | 1 | 筋肉 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 60 | 0.8 | 1 | 神経 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 完全強直 | 80 | 0.8 | 1 | 筋肉 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 20 | 0.8 | 1 | 神経 | |
| 休息 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 40 | 0.8 | 1 | 筋肉 | |
| 休息 | 300 | ||||
| 疲労パラダイム | 35 | 0.8 | 1回の筋肉刺激に続き、1.2 sの休息を挟んで14回の神経刺激を行い、これを20回繰り返す | 神経伝達不全 (NF) | |
| 休息 | 900 | ||||
| 疲労パラダイム | 80 | 0.8 | 1回の筋肉刺激に続き、1.2 sの休息を挟んで14回の神経刺激を行い、これを20回繰り返す | 神経伝達不全 (NF) および強直内疲労 (IF) | |
表1 - ヒラメ筋-坐骨神経刺激プロトコル。 この表は、ヒラメ筋-坐骨神経標本の試験に用いる完全なプロトコルを構成する試験の順序を示しています。
| 実験の種類 | 周波数 | 持続時間 | 回数 | 筋肉または神経刺激 | 目的 |
| (Hz) | (s) | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 筋肉 | 単収縮の力とキネティクス | |
| 休止 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 神経 | ||
| 休止 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 筋肉 | ||
| 休止 | 30 | ||||
| 単収縮 | 単一パルス | 1 | 神経 | ||
| 休止 | 120 | ||||
| 不完全強直 | 60 | 0.5 | 1 | 神経 | 神経および筋肉刺激における力/周波数曲線 |
| 休止 | 120 | ||||
| 完全強直 | 100 | 0.5 | 1 | 筋肉 | |
| 休止 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 40 | 0.5 | 1 | 神経 | |
| 休止 | 120 | ||||
| 不完全強直 | 20 | 0.5 | 1 | 筋肉 | |
| 休止 | 120 | ||||
| 不完全強直 | 80 | 0.5 | 1 | 神経 | |
| 休止 | 150 | ||||
| 不完全強直 | 80 | 0.5 | 1 | 筋肉 | |
| 休止 | 150 | ||||
| 不完全強直 | 20 | 0.5 | 1 | 神経 | |
| 休止 | 120 | ||||
| 完全強直 | 100 | 0.5 | 1 | 筋肉 | |
| 休止 | 150 | ||||
| 完全強直 | 100 | 0.5 | 1 | 神経 | |
| 休止 | 180 | ||||
| 不完全強直 | 60 | 0.5 | 1 | 筋肉 | |
| 休止 | 300 | ||||
| 疲労パラダイム | 35 | 0.33 | 筋肉刺激1回に続き、0.67 sの休止時間を挟んで神経刺激14回を行い、これを20回繰り返す | 神経伝達不全 (NF) | |
| 休止 | 900 | ||||
| 疲労パラダイム | 80 | 0.33 | 筋肉刺激1回に続き、0.67 sの休止時間を挟んで神経刺激14回を行い、これを20回繰り返す | 神経伝達不全 (NF) および強直内疲労 (IF) | |
表2 - 横隔膜-横隔神経刺激プロトコル 横隔膜-横隔神経標本の試験に用いられる完全なプロトコルの試験順序を本表に示す。
3. データ解析
注意:プロトコルの最後に、以下のようにすべての必要なパラメータを算出してください。


4. 統計解析
注意:統計解析モデルは、神経刺激および膜刺激に対する筋肉の反応を、同一のアニマルモデル内で比較するか、あるいは2つの異なるアニマルモデル間で比較するかに応じて選択する必要があります18,19。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
我々 が説明されたプロトコルでは、いくつかの神経筋疾患や老化サルコペニア機能神経について説明します。かどうか (その場合は、どのレベルで) は、このプロトコルを使用することができます筋肉の変化がそれ自体筋肉または神経筋伝達で発生する選択の変更によるものです。下図のデータは、我々 グループの18、20疾患の末期で筋萎縮性側索硬化症の SOD1G93Aトランスジェニック マウス モデルの実施による前の仕事の結果です。G93A SOD1 のトランスジェニック マウスでは、突然変異体の抗酸化酵素スーパーオキシドジスムターゼ 1 (SOD1) 普遍的染色します。図 3 と 4 は、dF/dt とヒラメ坐骨神経 (左) およびダイヤフラム横隔神経 (右) 準備テタヌス力値を示します。これらの結果は、厳密に筋肉自体に関連するものではなく NMJ に関連している遺伝子の筋肉の機能的な欠陥を検出するここで提案する手法の能力を発揮します。確かに、dF/d...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
上記実験のプロトコルは、測定、差別または筋肉に直接に発生した任意の機能変化間接的神経筋接合部のレベルでの理想的な方法を提供します。この手法は NMJ 機能の間接測定に基づいているので、かどうか瑕疵は形態学的変化または生化学的変化に関係を確立する使用できません。対照的に、任意の形態学的または生化学的変化が神経伝達シグナルの機能を減らしたかどうかを決定するの効果的な方法を用意します。しかし、力の測定が完了したら、筋肉お風呂から削除、消された、最適の長さで固定、埋め込み化合物に囲まれたできイソペンタンを溶解で急速凍結されました。筋肉は、免疫組織化学的、形態学的分析など-80 ° C 以降の評価のために格納できます。
我々 はここで提案する手法は、初めて NMJ と筋肉の機能を特徴づけるいくつかのパラメーターの測定を組み合わせた実験的テスト プロトコルに基づいています。3 つの重要なポイントは、この手法には、信頼性の高い結果が得られますを確認します。
まず、骨格筋切除は比較的一般的な手法では今、余分な注意が必要、神経を筋肉をそのままに...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者が明らかに何もありません。
筆者らの研究室で仕事に支えられたスタンパーリアラヴェッロ ローマ、テレソン (付与なし。GGP14066)。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| デュアルモードレバーシステム | オーロラ・サイエンティフィック社 | 300B | アクチュエータ/トランスデューサ |
| ハイパワーバイフェーズスティミュレーター | オーロラ・サイエンティフィック社 | 701B | パルススティミュレータ(神経) |
| ハイパワーバイフェーズスティミュレータ | オーロラ・サイエンティフィック社 | 701C | パルス刺激装置(筋肉) |
| In vitro Muscle Apparatus | オーロラ・サイエンティフィック社 | 800A | |
| 準備ティッシュバス | Radnoti | 158400 | |
| モノポーラ吸引電極 | AMシステム | 573000 | リファレンス |
| オシロスコープ | テクトロニクス | TDS2014 | |
| 実体顕微鏡 | ニコン | SMZ 800 | |
| 冷光照明 | フォトニックオプティクス | PL 3000 | |
| アクイジションボード | ナショナルインスツルメンツ | NI PCIe-6353 | |
| 端子台 | ナショナルインスツルメンツ | NI 2110 | |
| パーソナルコンピュータ | AMD Phenom II x4 970 | プロセッサ 3.50 Ghz Windows 7 | |
| LabView 2012ソフトウェア | ナショナルインスツルメンツ | ||
| クレブスリンガー重炭酸塩バッファ | シグマ・アルドリッチ | K4002 | 生理学的バッファー |
| 重炭酸ナトリウム | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| 塩化カルシウムCaCl2 | Sigma-Aldrich | C4901 | 無水、粉末、≥97% |
| バッファーHEPES | シグマ-アルドリッチ | H3375 | ≥99.5% (滴定) |
| ディッシュ 60mm x 15mm | ファルコン | 353004 | ポリスチレン |
| シリコーン | シルガード | 184シリコーン | エラストマーキット 0.5Kg。 |
| サーモスタット | Dennerle | DigitalDuomat 1200 | |
| ポンプ | Newa Mini | MN 606 | 水族館用 |
| 耐熱性 サーモケーブル | ラッキー 爬虫類 | 61403-1 | 50/60Hz 50W |
| バケツ | 任意の 10 リットル | ポリプロピレン | |
| O2 + 5%CO2 | siad | 混合ガス | |
| #5 鉗子 | ファインサイエンスツール | 11252-20 | 2アイテム |
| スプリングハサミ - 8 mm ブレード | ファイン サイエンス ツール | 15024-10 | 神経切除 |
| シャープハサミ | ファインサイエンスツール | 14059-11 | 筋肉除去 |
| はさみ | ワグ | ナー02.06.32 | 動物の |
| 学生のメスのハンドル#3 | ファインサイエンスツールの外側 | 91003-12 | |
| メスブレード #10 | ファインサイエンスツール | 10010-00 | |
| メスブレード #11 | ファインサイエンスツール | 10011-00 | |
| ナイロンワイヤー&オスラッシュ;0.16 mm | 任意 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。