筋肉損傷のリスクを低減したマウスにおける用量調整されたレジスタンストレーニング

このプロトコルは、科学者がマウスで投与量調整されたレジスタンストレーニングをヒトで行うのと同様の方法で実行できるようにする最初の研究の1つです。この技術の主な利点は、研究者がマウスの前脛骨筋がレジスタンストレーニング中に機能しなければならない抵抗を正確に調整できることです。さらに、筋収縮は偏心的に偏っているため、収縮誘発性筋肉損傷の可能性が低くなります。

私たちの投与量調整レジスタンストレーニング技術は、マウスの基礎研究および前臨床試験に組み込んで、さまざまな病状にわたって筋肉量と筋力を改善または維持するための介入を開発することができます。プロトコルの最も困難な側面は、前脛骨筋を神経支配する坐骨神経の腓骨枝を正確に刺激することです。不正確な電気刺激を減らすには、最大けいれんトルクがダイナモメーターによって記録されるまで、電極の位置と刺激振幅を調整します。

まず、等温ゲル加熱パッドを使用してマウスに熱サポートを提供し、マウスの1メートル上にヒートランプを配置します。DARTまたはISOMのために皮膚を準備するには、脱毛クリームを塗って左後肢から毛皮を取り除きます。2分後、蒸留水に浸したワイプで脚をきれいにし、毛皮と残っているクリームをすべて皮膚から取り除きます。

ポビドンヨードスクラブ液と70%エタノールを使用して皮膚を消毒し、清潔な綿棒を使用して目と脱毛した皮膚に保護剤を塗布し、乾燥を防ぎます。次に、脛骨に5%リドカインクリームを塗り、その領域を麻痺させます。1/2インチの26ゲージの滅菌皮下注射針を脛骨の近位部分の最も広い部分に通します。

安定化ピンが固定されたら、滅菌止血剤で針を持ち、プラスチック部分を折れるまで曲げてから、マウスを仰臥位に置きます。麻酔を維持するために、マウスがノーズコーンにしっかりと接続されていることを確認してください。一対の滅菌先端ピンセットを使用して、脛骨ピンの端がワニ口クランプによって保持されるように、脛骨ピンを金属製のワニ口クリップに送ります。

ワニ口クランプの調整可能なアームを動かして、マウスの足がDARTデバイスのフットプレートに配置されていることを確認します。マウスの足を粘着性の実験用テープでDARTデバイスのフットプレートにストラップで固定します。足がマウスの脛骨の長軸に対して90度の角度で配置されていることを確認します。

DARTデバイスの分度器に事前に開けられた穴に18ゲージの1.5 =インチの長さの皮下注射針を通して足底屈止めを作成し、フットプレートを足底屈止めに置きます。電極の配置を最適化するには、マウスの膝関節の下外側にバイポーラ電極、経皮電極、およびNMES電極を配置します。実験室の電気刺激装置を使用して、1ヘルツの単一パルスを適用し、坐骨神経の腓骨枝を刺激します。

前脛骨筋、またはTA腹筋と腱を観察して、電気的に誘発されたけいれん収縮の証拠を探します。次に、縫合糸をダイナモメーターのフロアプレートにストラップで固定し、NMES刺激装置から出力される電圧の振幅を最適化して、NMESが総腓骨神経とTA筋に限定されるようにします。パルス列を繰り返すように刺激装置を設定するには、パルス周波数のダイヤルを125ヘルツに、列車の持続時間を500ミリ秒に、毎秒の列車を1に調整します。

パルス列を繰り返すためのトグルスイッチをオンにします。パルス列の間に500ミリ秒の静止が散在する持続時間500ミリ秒のパルス列を生成するように刺激装置を設定します。足底屈止具を脛骨の長軸の160度に対応する分度器の穴に移動します。

DARTでは、TA筋が同心円状に機能するために、DARTデバイスのフットプレートに結び付けられた非弾性絹縫合糸で5グラムなどの適切な重量を吊るして抵抗を適用します。1回の繰り返しの最大50%の重みを適用して抵抗を調整します。足が利用可能なアクティブな背屈範囲の少なくとも半分を引っ張っていることを確認してください。

同心円状の収縮を10回繰り返し、セット間に2分間の休憩を含むDARTトレーニングの1回の試合を実行します。ISOMトレーニングの場合は、マウスの足を脛骨の長軸に対して160度に配置します。シルク縫合糸をロボット動力計のフットプレートにテープで固定して、静止位置を維持します。

等尺性収縮を10回繰り返し、セット間に2分間の休憩を4セット行うISOMトレーニングの1回の試合を実行します。マウスの処置後のケアとして、運動した後肢の衛生状態を維持し、針部位の痛みを軽減するための予防策を講じてください。TA筋の組織学的変化は、DARTまたはISOMトレーニングの3日後に研究されました。

ヘマトキシリンおよびエオジン染色は、DART群およびISOM群の両方で筋肉損傷の程度が低いことを示したが、筋肉損傷はISOM群でわずかに明白であった。前脛骨筋の収縮を特異的に刺激し、投与量調整されたレジスタンストレーニング中にこれらの筋肉が働かなければならない抵抗を正確に調整することが重要です。この手順に続いて、研究者は運動耐容能を評価することができます 倦怠感や損傷に対する感受性 抵抗に対する繰り返しの筋肉収縮による。

この技術は、マウスモデル、筋ジストロフィーなどの神経筋疾患の研究、スポーツ傷害のマウスモデルなど、さまざまな基礎および前臨床研究アプリケーションに組み込むことができます。