神経筋電気刺激による筋力トレーニングのマウスモデル

前部コンパートメントの筋肉への神経筋電気刺激（NMES）、安全かつ安価な治療モダリティのマウスモデルは、記載されています。このモデルは、マウスでターゲットを絞った特定の筋肉の収縮を誘発する目的のために容易に利用可能な臨床デバイスを変更できるという利点があります。

この手順の全体的な目標は、神経筋電気刺激を使用した筋トレーニングのマーンモデルを実証することです。これは、まず、ヒトで使用するために設計された臨床的に利用可能な表面電極を、次にマウスで使用され得る表面電極に適合させることによって達成され、次に動物を麻酔し、刺激のために動物を配置します。次に、表面電極を腓骨頭のすぐ遠位にある深部腓骨神経の真上に配置します。

最後のステップは、前カール筋の刺激プロトコルを実行することです。最終的に、組織学的分析では骨格筋の血管性の増加が示され、in situ収縮性試験では悪魔のピーク強度の増加が示されています。こんにちは、私の名前はファブリツィオです。

私はピッツバーグ大学の理学療法およびリハビリテーション学部の助教授であり、細胞リハビリテーション研究所の所長です。今日は、神経筋電気刺激を使用した筋トレのミラーリングモデルをデモンストレーションします。このデモンストレーションの最初の部分では、臨床的に利用可能な表面電極を、マウスの骨格筋を刺激するために使用できる電極に変更する方法を示します。

第2部では、この神経筋電気刺激プロトコルを実験に実装する方法と、モダリティを厳密に模倣した動物モデルの開発について説明します。クリニックを利用することは、筋肉の活性化がどのように機械伝達反応を引き起こすかなど、骨格筋生理学に関連する質問に答えるのに役立つため、重要です。こんにちは、私の名前はリカルド・フェラーリです。

私はピッツバーグ大学の理学療法学科の博士課程のHD学生です。筋肉電気刺激の近くは、筋肉の力を増やし、筋肉の治癒を改善するためにクリニックで使用される一般的な手順です。しかし、最適なパラメータを使用するためには、多くの疑問が残っています。

この動物モデルは、臨床現場で使用するための特定の電気刺激プロトコルの開発に役立つ可能性があります。電極を準備するには、長さ6mmの金ピン2本を90度の角度で曲げることから始めます。次に、外側の絶縁体を剥がして、2本の銅線を約7cm露出させます。

次に、コネクタからのワイヤを、約3.5mm間隔で配置された2本の金ピンにはんだ付けします。その場所の後、銅線と金ピンとの接続部にシュリンクチューブを取り付けて絶縁および安定化し、シュリンクチューブを加熱し、金ピンが互いに平行であることを確認し、先端が揃うように回路基板に貼り付けます。次に、透明なエポキシの複数のアプリケーションにピンを埋め込み、エポキシが最後にアプリケーション間で完全に乾くようにし、エポキシを研磨して金ピンの先端を露出させます。

次に、電圧計を使用して、リード線が電気的に短絡していないことを確認します。次に、プラスチックチューブを使用して、メスの双方向ワイヤコネクタの金属ピンを絶縁します。次に、NMESデバイスからの電極リード線をメスの双方向ワイヤコネクタに取り付けます。

すべての手順は、ピッツバーグ大学Iacucによってレビューおよび承認され、PHS Assuredおよびalacで実施されました。国際的に認定されたプログラムと施設は、イソフッ素の吸入によって動物に麻酔をかけます。動物はNMESセッション中ずっと麻酔をかけたままにする必要があります。

麻酔は、つま先ピンチ伸筋反射テストを使用して確認する必要があります。次に、動物を横臥位に置きます。その後、後肢を剃り、アルコールで拭き取り、電極を3%漂白剤で拭きます。

次に、水を使用して、150マイクロ秒のパルス持続時間と50PP秒の周波数を含む刺激パラメータを設定します。次に、刺激時間を 5 秒に設定し、0.5 秒のランプアップと 0.5 秒のランプダウンを行います。これにより、筋肉が徐々に刺激に順応し、動物にとってより快適になります。

その後、収縮間のオフ時間を10秒に設定します。これは、望ましい効果に応じて調整できますが、オフ時間が短くなると、筋肉疲労がより迅速に開始されます。次に、電極を3%漂白剤で滅菌し、次に水で滅菌し、脛骨前部および指伸筋を含む前部コンパートメントの筋肉を刺激するために電極に導電性ゲルを塗布します 最も長い筋肉は、表面電極を動物の総会陰神経の真上に置きます 外側大腿顆のすぐ遠位に位置する。

電極の配置は、刺激が足首の背屈と指の完全な伸展を誘発したときに確認されます。一方、指の伸展を伴わない足の背屈は、脛骨前方の筋肉のみが刺激されていることを示唆しています。次に、9ミリアンペアでNMES強度を開始し、休息期間中のセット間に5分間の休憩を挟んで合計20回の収縮を行い、対側肢の刺激を行います。

次に、動物を回収チャンバーに入れます。3〜5か月齢のMDXスキッドマウスでNMESを4週間行った後、ヘマチンおよびエオイン骨格筋染色では、刺激を受けていない対照マウスと比較して、中枢核線維の数の増加は見られませんでした。このことは、NMESの適用が退化再生カスケードを開始しないことを示唆しています。

内皮細胞マーカーとしてのCD 31免疫組織化学は、NMESの4週間の刺激を受けなかった対照マウスと比較して、治療された筋肉の有意な血管新生をもたらしたことを明らかにしています。この図は、NMESで処理された筋肉のピークタイタニック強度の増加を、制御されていない筋肉と比較して示しています。この技術を習得すると、プロトコルの完了には動物ごとに約15分かかります。

このプロトコルで最も難しいのは、電極が目的の筋肉反応を引き出すための適切な配置を見つけることです。ご視聴いただきありがとうございました。ご不明な点がございましたら、お気軽に当研究室までお問い合わせください。