我々は、舌の筋緊張および粘弾性を決定するための麻酔したラットモデルにおける外科的処置を記載する。この手順は、舌下神経の特異的刺激、および受動的リサージュ力/変形曲線の筋肉への適用を含む。
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方法論記事
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我々は、舌の筋緊張および粘弾性を決定するための麻酔したラットモデルにおける外科的処置を記載する。この手順は、舌下神経の特異的刺激、および受動的リサージュ力/変形曲線の筋肉への適用を含む。
舌は、ほとんどの脊椎動物の口の床に高度に神経支配され、血管新生された筋肉静止画である。主な機能には、咀嚼と嚥下のサポート、味覚と音韻のサポートが含まれます。したがって、舌の強度および体積は、脊椎動物が摂食、伝達および呼吸などの基本的な活動を達成する能力に影響を及ぼす可能性がある。睡眠時無呼吸のヒト患者は、舌を大きくし、筋緊張の低下および筋内脂肪の増加を特徴とし、磁気共鳴映像法(MRI)によって視覚化および定量化することができる。舌の力発生および粘弾性を測定する能力は、画像化データと相関する機能的情報を得るための重要なツールを構成する。ここでは、麻酔下のZuckerラットにおける舌下神経の電気刺激による舌力産生の測定技術および粘弾性特性の決定技術を紹介するf受動的なリサージュ力/変形曲線を適用して舌を形成する。
舌は、咀嚼、嚥下、味覚センシング、および発言に不可欠なサポートを提供します。明確な神経支配および解剖学的/機能を有する外因性および内因性の筋肉の存在は、この筋肉質のハイドロスタットの特異性を説明する。最近の画像技術の進歩により、その複雑な解剖学的構造1のより詳細な図が提供されている1 。舌機能の低下、舌の萎縮、嚥下障害および言語障害は、パーキンソン2 、筋萎縮性側索硬化症(ALS) 3 、筋緊張性ジストロフィー(MD) 4および他のミオパチーのような筋障害状態の共通症状でもある。
一般的な疾患状態に関連する筋肉組成の変化は、舌の機械的特性および粘弾性特性に影響を及ぼす。例えば、舌力の機能解析は、老化に伴う収縮特性の変化を明らかにしているss = "xref"> 5,6 、低酸素症7,8および肥満9,10 。筋ジストロフィーの場合、線維化の増加はより高い筋肉の剛性をもたらし、リサジューの変形プロトコルが適用されたときの変形に対する適合性が低下する。逆に、肥満患者に記載されているような筋肉脂肪含量の変化は、骨格筋13,14の代謝および機械的特性の両方を変化させ、変形に対する筋肉コンプライアンスを増加させると予測される。舌脂肪の増加はまた、部分上気道閉塞(無呼吸)の点まで舌体積を増加させることによって、ヒト17における閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)の発症と相関する15,16 。シムヒトと同様に、舌脂肪の浸潤は肥満のZuckerラット10に記録されており、このモデルは脂肪の浸潤が舌の生理作用に及ぼす影響を研究する貴重なツールであることを示唆している。
舌の力を測定するには、舌下神経17,18を分離して両側に刺激するために繊細な外科的技術が必要である。このような技術は、ラット5,17,19,20、ウサギ21およびヒト22,23 において以前に記載されているが、研究者に視覚補助は限られている。その高度な技術的性質のために、詳細なプロトコルの利用可能性は、この技術のアクセス可能性および再現性を著しく改善する。実験的なパラダイムの目標は、病気ラットモデルの舌の強度と粘弾性を測定するための有効で信頼性の高い技術を習得します。これを達成するために、ラットを麻酔し、舌下神経を露出させ、気管にカニューレを挿入して動物の舌に自由に接近させる。次いで、縫合ループは、舌の先端を、力と長さの両方を制御することができる力トランスデューサに接続し、一方、2つの双極フック電極は、舌下神経を刺激して舌の収縮を誘発する。力測定が完了した後、一定の振幅(リサージュ曲線)、持続時間および周波数を有する正弦波プロトコルに従って、力変換器の長さ制御能力を用いて舌の長さを迅速に変化させ、その粘弾性11,24。このプロトコールは、解剖ステップ、実験動物の位置付けrm、電極の配置、および最後に力および粘弾性データの取得および分析に至る。
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動物被験者を含むすべての手順は、ペンシルバニア大学の機関動物管理および使用委員会(IACUC)(議定書番号805822)によって承認されている。記載された手順は終末であり、無菌状態または医薬グレードの製品の利用を必要としない。
1.外科的処置

図1:手術手順。
(A)手術計画の境界。赤い破線は、切開の面積を示す。 2本の黒い線は顎の位置を示し、下の黒い線は胸郭の位置を示す。青い線は舌骨を示しています。 (B)脂肪組織、舌下およびサブマックスの鈍的切開後の胃の腹部(矢印)の曝露アリー腺。 (C)舌下神経を露出させるために胃の腹部の腹部の切除(破線の緑色の線)(白い矢印)。 (D)舌下神経(白矢印)は、周囲の筋膜から除去される。 (E)気管は周囲の平滑筋を静かに引き離して(緑色の矢印は力の方向を示す)、挿管準備のために持ち上げ(F)して気管を露出させる。星は、舌骨が舌骨に挿入されたことを示します。緑色の破線は、挿管のための切開部を示す。白い矢印は、挿入されたカニューレを所定の位置に固定するために準備されたゆるい結び目を示す。 (G)カニューレ挿入のための気管切開。 (H)気管カニューレを挿入し、正方形の結び目で所定の位置に固定する。 (I)舌への縫合糸の適用。target = "_ blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。
2.実験的セットアップ

図2:動物の配置と保護。
(A)マウスを実験プラットフォーム上に置く。顎は固定され、垂直の張力(緑の矢印)の適用によって口が開いたままに維持される。縫合ループは、力トランスデューサ(白い矢印)に接続されています。 (B)電極が接続されている。 (C)マイクロマニピュレータに取り付けられた各電極は、安定して神経に接続されている。インレイは、tの終了を示す彼はフック電極。 (D)舌の最適な長さは、舌骨のレベルまでの挿入から舌の先端までのバーニアキャリパーで測定される。この画像では、明確にするために電極を除去した。 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。
注:実験中の動きを避けるために、以下の固定手段を使用して、動物の仰臥位を装置の加熱トレイに置く。
3.最適長(L 0 )および最大等配力決定
粘弾性測定(リサージュ曲線)
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図3:代表的な結果。
(A)成功した攣縮と破傷風の跡の例。対応する刺激は、赤い痕跡によって表される。 (B)極大収縮(青色痕跡)および頚部筋肉の間接刺激による舌の破裂収縮の失敗の例。両方の状態は、刺激電極の位置を変えることによって、または電極終端と周囲の筋肉組織との間の接触を回避することによって改善され得る。 (C)舌の粘弾性を決定するために使用されるL 0 (L 0の 25%)からの正弦波変位の例。ピーク - ピーク間の力24を計算するには、平均延長(青の四角)と短縮(緑の四角)の力を使用できます。赤い四角解析の対象となる範囲(最初と最後の正弦波を除く)を示します。 <...
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舌代謝および/または組成、 例えば肥満の結果としての舌脂肪浸潤の変化は、本発明者らのプロトコルによって評価されるパラメータの定量化可能な変化を引き起こすと予測される。舌の力の定量化は大きな関心事である。何故ならば、突き出る活動と後退する活動との間の不均衡または全体的な舌の弱化は、上気道15の閉塞をもたらし得るからである。ラット25,26およびヒト27,28,29において、舌の強度を高めることを目的とした運動技法がうまく適用され、睡眠時無呼吸の重篤度を効果的に低下させた。さらに、舌下神経刺激は、閉塞性睡眠時無呼吸の外科的治療である22,23,30。
実験プロトコールは、舌筋の機械的特性と粘弾性特性の両方を分析する際にユーザーをガイドすることを目的としています。これらのパラメータの評価は、有意な並進値を有し、現代の画像結果と機能的データとの相関を可能にする。特に、この技術は、言語療法31...
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著者は何も開示することはない。
この調査は、2つの国立衛生研究所(HL089447)(「肥満およびOSA:舌脂肪および代謝機能の重要性の理解」)およびHL094307(「肥満および舌脂肪の関係の理解」)によって支持された
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| SurgiSuite(加熱外科用トレイ) | ケントサイエンティフィック | SurgiSuite-LG | 加熱プラットフォームが含まれています |
| LED照明および拡大キット | ケントサイエンティフィック | SURGI-5003 | |
| RC2< / sup>げっ歯類回路 | コントローラーVetEquip | 922100 | |
| イソフルラン | バトラーシャイン動物衛生用品 | 29405 | |
| アルコールプレップ | Webcol | 6818 | |
| コットンチップ アプリケーター | MediChoice | WOD1002 | |
| バリカン | Conair | ||
| ヘアリムーバー ローション | Nair | ||
| メディカルテープ | トランスポア | 3M | |
| D-PBS | コーニング | 21-030-CM | |
| 手術用ハサミ | ワールドプレシジョン器械 | 503717-12 | |
| 止血鉗子 | のメリット | 97-458 | どんなティッシュ鉗子でも代わりに使用することができます |
| Microdissecting鉗子、角度付き、鋸歯状、10.2 cm、SS | 世界精密機器 | 504479 | |
| 縫合タイイング鉗子 | ファインサイエンスツール | 18025-10 | |
| ブラントマイクロフック | ファインサイエンスツール | 10062-12 | |
| マイクロヘモスタット | ファインサイエンスツール | 12075-14 | |
| 温熱焼灼 | WPI | 501292 | 使い捨て焼灼は低コストで利用可能です |
| IV 14g x 3.25インチ カニューレ | BD | B-D382268H | 気管カニューレ挿入用 |
| 編組シルク非吸収性縫合糸 サイズ 4-0 | ハーバード装置 | SP104 | 気管カニューレ |
| の安定化用編組非吸収性シルク5/0縫合 | Surgik LC、USA | ESILRC15387550 | 舌の縫合用 |
| プラスチックコーティングされた金属ツイストタイ(または電線) | ラットの鼻をプラットフォームに固定するため | ||
| カメラスティック | |||
| 3ウェイスイベルとトリリーン9 Kgテストモノフィラメントライン | バークレー | 顎を固定し、口を開いた | |
| ままにするため角度 | 3ウェイスイベルを支え、口を開いたままにするためのものです。 | ||
| in situ マッスルテストシステム | オーロラサイエンティフィック | 809C | このシステムはマウス用に設計されており、プラットフォームを拡張することで変更されました。あるいは、ラット専用の806Dシステムを使用することもできます。 |
| デュアルモードマッスルレバー(フォーストランスデューサ) | オーロラサイエンティフィック | 305C-LR | 309Cは、305C-LRよりも高いエクスカーション機能を提供します。詳細と仕様のリンク: http://aurorascientific.com/products/muscle-physiology/dual-mode-muscle-levers/ |
| ニードル電極(外科用鋼、29ゲージ) | AD Instruments | MLA1204 | 300Cをお勧めします。 |
| 磁気スタンド | ワールド精密機器 | M10 | バイポーラ刺激フック電極の製造に使用 |
| カイト手動マイクロマニピュレーター | ワールド精密機器 | KITE-RおよびKITE-L | が必要です |
| バナナジャック×BNCジャック付きダブルバインディングポスト | マクマスターカー6704K13 | ||
| カーボンファイバー複合材デジタルキャリパー | VWR | 36934-152 |
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