ラット足底屈筋の in vivo における 定荷重 (等張) および等速 (等速) トルク - 速度 - パワープロファイルの構築

私たちは、力と速度の積である力という機械的機能、特にパワーをラットで試験するための、シンプルで非侵襲的な生体内システムの開発を目指しています。これにより、病気が筋肉系にどのように影響するかの洞察が得られます。私たちの研究室は、肉芽形成と老化の理解において重要な役割を果たしてきました。

具体的には、最大離心収縮が肉腫形成を損なうが、齧歯類の一部の最大収縮は連続肉腫数を改善することについてです。現在は、OVXと中継済みの卵巣ラットの離心性オーバーロードトレーニングにこのシステムを使い、エストロゲンが筋肉の収縮機能やトレーニングへの反応に与える影響を調べています。麻酔後、鼻と口を温められたプラットフォームの鼻のコーンにしっかりと位置させます。

ラットの呼吸と脈拍数を継続的に監視し、安全で安定した麻酔深度を維持してください。無菌アプリケーターを使い、ラットの両目に眼軟膏を塗り、処置中の乾燥を防ぎます。電動カミソリを使って、ネズミの左脚の毛をすべて剃り落とします。

次に、綿棒を使って脚全体に均等に市販の脱毛クリームを塗ります。3分待った後、必要に応じて複数の綿棒でクリームをこそげ落とし、脚にできるだけ毛がつかない状態にします。その後、蒸留水で綿ボールを濡らし、脚の表面全体を拭き取り、残ったクリームやゴミを取り除きます。

電極設置の準備として、ペーパータオルで脚を軽く叩いて乾かします。次に、ラットの足と足のペダルに手術用テープをしっかり巻きつけて足を固定します。かかとが足のペダルの根元のスロットにしっかり固定されていることを確認してください。

調整ノブ3を使って足のペダルの位置を調整し、必要に応じて膝をできるだけ伸ばすように近づけたり遠ざけたりします。次に脛骨クランプを脛骨の中央近位部にしっかりと押し込み、下腿を安定させます。調整ノブ1と2を使ってフットペダルをクランプに合わせ、正しい位置を確保します。

ピンセットを使って導電性ジェルを両電極の表面とラットの脚の後方に塗り広げます。電極の位置を特定するために、下腿の後方にある筋肉の膨隆を触診します。遠位電極は腓腹筋のすぐ下に、近位電極は腓腹筋の上部、膝関節と接する部分に置きます。

次にギアを回して電極をそっと脚に接触させ、一定の刺激接触を確保します。過剰な上向きの力を加えず、刺激時に電極を安定させるために軸にわずかな曲がりがあるか確認してください。刺激器に100ヘルツ・90度のプロトコルが搭載されたら、電流を20ミリアンペアに設定して低レベル刺激を行い、電極またはゲルの配置を確認します。

テスト開始をクリックするとプロトコルを開始し、筋肉の収縮が目に見える様子を観察します。刺激が完了したら、「解析」をクリックし、基準補正ボックスを選択してトルクを評価してください。2分間の休憩を取った後、刺激電流を30ミリアンペアに増やします。

再度プロトコルを実行し、解析セクションでトルク出力を評価し、基準補正が選択されたままであることを確認しましょう。刺激電流を40ミリアンペアに増やし、再度プロトコルを実行してください。2分間休んだ後、トルクが30ミリアンペアで増加したら40ミリアンペアに上げて繰り返します。

もしトルクが40ミリアンペアで減少した場合、30ミリアンペアを最適刺激として設定します。足首を70度の角度で位置し、100ヘルツで500ミリ秒の等長収縮を誘発する刺激プロトコルを作成しましょう。プロトコルを実行し、収縮時に発生する最大アクティブトルクを記録します。

プロトコル画面で、足首を屈曲した位置に移動させ、500ミリ秒の刺激をかけてから足首をニュートラルな位置に戻す新しいプロトコルを作成します。等張荷重クランプ値を、これまで記録された最大アクティブトルクの10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%に対応する計算します。各荷重クランプ値に対して基準線のパッシブトルクを加えて、総クランプ力を算出します。

これらの負荷クランプを使って刺激プロトコルをランダムな順序で実行します。DMCバージョン5.5のソフトウェアでは、オフセットフォースボックスに移動します。以前に生成したリストから、最初の荷重クランプのトルク値を入力してください。

先に作成した等張力を読み込むと、新しいオフセットフォースが走行中に自動的に適用されます。「テスト開始」をクリックすると等張性プロトコルを実行し、等張性収縮が起こります。これら3つの方法すべてが、トルクが増加するにつれて角速度が減少し、ピークパワーが中間のトルクと速度の値は現れるという特徴的な双曲トルク速度関係を示しました。

等張曲線は、両方のISOK運動速度曲線よりも有意に高い最大速度を予測しました。ピークパワーは等張曲線で平均トルクを用いた場合よりも高くなりましたが、ピークトルクを用いても有意な違いはありませんでした。ピーク出力時のトルクはピークトルクを用いた等速曲線によって過大評価されていましたが、平均トルクを用いた等速曲線は等張曲線とほぼ一致していました。

平均トルクを用いた等速曲線ではピーク出力時の速度が過小評価され、ピークトルクでもやや過小評価されていました。ピークトルクを等速曲線に用いる場合、平均トルクを用いる場合に比べてトルク速度曲線の曲率は大幅に減少しました。すべてのモデルはヒル方程式に強く適合していましたが、等張曲線は両方の等速曲線よりもやや低いR二乗値を持っていました。