인-31 자기 공명 분광학 : 측정을위한 도구 생체 미토콘드리아 산화 적 인산화 능력

Summary

이 연구는 인간 골격근에서 미토콘드리아 산화 인산화(OXPHOS) 능력을 정량화하기 위한 생체 내 인-31 자기 공명 분광법(³¹PMRS) 기술의 실현 가능성을 보여줍니다.

Abstract

건강과 질병에 매우 중요한 골격근 미토콘드리아 산화 인산화(OXPHOS) 능력(OXPHOS)은

31PMRS)을 통해 인간에서 생체 내 및 비침습적으로 측정할 수 있습니다. 그러나 이 접근법은 중개 및 임상 연구에서 널리 채택되지 않았으며, 방법론의 다양성과 문헌의 지침이 제한적이었습니다. in vivo ³¹PMRS에 대한 방법의 최적화, 표준화 및 보급 증가는 OXPHOS 용량을 개선하기 위한 표적 치료법의 개발을 촉진하고 궁극적으로 심혈관 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. ³¹분PMRS는 근육 생검을 통해 이식되고 잠재적으로 변형된 미토콘드리아에서 얻은 대체 측정과 달리 인간 골격근의 OXPHOS 용량에 대한 비침습적 생체 내 측정을 생성합니다. 대부분의 기관에서 임상 및 중개 연구에 사용할 수 있는 자기 공명 스캐너에 이미 설치되어 있는 것 이상의 약간의 추가 기기에만 의존합니다. 이 연구에서는 생체 내 골격근 OXPHOS를 측정하는 방법을 간략하게 설명합니다. 이 기술은 ³¹PMRS에 적합한 하드웨어와 소프트웨어가 장착된 1.5 Tesla 전신 MR 스캐너를 사용하여 시연되며, 대퇴사두근을 빠르게 피로하게 하기 위한 자석 내 저항 운동을 위한 간단하고 강력한 프로토콜을 설명합니다. 재현성과 타당성은 지원자뿐만 아니라 광범위한 기능적 능력에 대한 피험자에서 입증됩니다.

Introduction

이 연구의 목적은 비 침습적 능력의 넓은 범위를 갖는 개인의 생체 골격근 미토콘드리아 기능의 측정 재현 방법을 간략하게 설명한다. 비정상적인 미토콘드리아 손상은 같은 프리드리히 운동 실조와 같은 희귀 질환에 대한 노화, 당뇨병과 같은 일반적인 조건에서 대사 증후군과 유전 질환의 넓은 범위의 특징이다.

대사 증후군과 미토콘드리아 기능 장애

대사 증후군은 미토콘드리아의 기능을 방해 골격근 OXPHOS 우울 및 골격근 ^{1, 2에서} 이소성 지질 저장을 초래할 것으로 나타났다. 대사 및 에너지 항상성 조절과 같은 중요한 소기관은 미토콘드리아 비만 ^{3, 4의} 병태 생리 인슐린 저항성 ^5에 관련되는 유형 2 당뇨병 (T2DM) ^{6, 7,} 당뇨병 관련 미세 <....

Protocol

이 프로토콜은 승인 및 인체 실험에 ​​대한 오하이오 주립 대학의 임상 시험 심사위원회의 가이드 라인을 준수합니다. MR 장비를 포함하는 모든 절차가 MR 안전 ^(59)의 가장 높은 표준을 준수 적절하게 훈련받은 사람이 수행하는 것이 매우 중요합니다.

1. 재료 및 준비

1. 필요한 모든 자료 전에 실험 (그림 2)를 사용할 수 있는지 확인합니다.
2. 보어에 가까운 시험 테이블의 끝에있는 테이블 코일 커넥터에 ³¹ P 코일 플러그. MR이 시험 테이블의 머리 근처에 큰 삼각형 폼 쿠션을 배치 있지만 직접 ³¹ P 코일에. 주제 편안함를 들어, MR 시험 테이블, 구멍에서 먼의 다른 쪽 끝에서 머리 베개를 놓습니다.

2. 주제의 위치 (그림 3a)

1. 부정사, 발을 거짓말을 주제 지시MR이 테이블에 첫 번째. 부분적으로 굴곡 위치에 다리를지지하는 무릎 아래 발포 쿠션 놓는다.
2. 따라서 시험하에 대퇴부 근육에 최적 B0 균일 성을 확보 가능한 자석 등각에 가깝게 왼쪽 허벅지 중앙하기 위해 테이블 ​....

Results

재현성 연구

식스 자원 봉사자 (4 남자와 두 여자, 평균 연령 : 24.5 ± 6.2 세)없이 자기보고 심장, 대사, 또는 미토콘드리아 질환은 기술 평가 1 주일 이내에 2 개의 다른 일에 대한 설명 ^(31)하여 PMR 운동 및 이미징 기술의 세션을 시행 재현성 (도 6a). 일반 자원 봉사자에 수행 된 연구는 미토콘드리아 기능의 정량화에 ^31하여 PMR 연구의 재현성을 확인합니다. PCR 회복 시간의 온화한 - 알트 분석 1.03 4.83 sec의 평균 차이 표준 편차 4.66 (도 6b)의 변형 예의 간 실험 계수를 보여준다. 프로토콜의 단계 4에 기재된 방법 절에 설명 취득하거나 분석 프로토콜에 대한 변경은, 양질의 데이터를.......

Discussion

이 논문은 골격근의 미토콘드리아 기능의 직렬 및 비 침습적 생체 측정을 준다 ^(31)하여 PMR 시험을위한 표준 프로토콜을 설명합니다. 대사 증후군의 증가 부담과 그 결과 이환율과 사망률을 대상으로 연구의 폭을 고려할 때이 프로토콜은 상당한 매력을 보유하고있다. 이렇게하여 PMR ³¹ 프로토콜 스캐너 최소의 시간을 필요로 시판 MRS 시설 어떤 중심 과목 광범위한 대사 조사에 혼입 될 수있다.

프로토콜 내에서 중요한 단계

MR 시험에 앞서 Contraindications-, 잠재적 인 금기에 대한 주제를 선별하는 것이 중요하다. O없이 (1) 동측 무릎이나 허리 임플란트 : 전형적인 MR 배제 기준에 더하여, 다음이 프로토콜을 구현하기 전에 고려되어야유물, 낮은 사지 (예를 들어, 말초 동맥 질.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5 T MR 스캐너	Siemens		제조업체는 결과에 영향을 미치지 않습니다
10 cm 31P 송수신 코일, 1.5T 호환	PulseTeq		제조업체는 결과에 영향을 미치지 않습니다
3 fl oz 베이비 오일	Johnson &		제조업체는 결과에 영향을 미치지 않습니다
폼 삼각형 쿠션 (무릎)	Siemens		제조업체는 결과에 영향을 미치지 않습니다
(3) 플라스틱 버클 저항 스트랩; 테이블 간	Siemens		제조업체는 결과에 영향을 미치지 않습니다
(1) 플라스틱 버클 저항 스트랩; 자체 연결	Siemens