Dit protocol beschrijft het gebruik van de chronische contractiele activiteitsmodel van oefening om het observeren van de skeletspieren stimulatie-geïnduceerde aanpassingen in het stuk van de rat.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft het gebruik van de chronische contractiele activiteitsmodel van oefening om het observeren van de skeletspieren stimulatie-geïnduceerde aanpassingen in het stuk van de rat.
Skeletspieren is een hoogst aanpasbaar weefsel, zoals de biochemische en fysiologische eigenschappen worden sterk gewijzigd in reactie op de chronische oefening. Om te onderzoeken van de onderliggende mechanismen die tot verschillende aanpassingen van de spier leiden, zijn een aantal oefening protocollen zoals loopband, wiel hardlopen en zwemmen oefening gebruikt in de dierproeven. Echter, deze uitoefenen modellen vereisen een lange periode van tijd om aanpassingen van de spier, die ook kunnen worden geregeld, door humorale of neurologische factoren, dus de beperking van hun toepassingen in het bestuderen van de spier-specifieke contractie-geïnduceerde aanpassingen. Indirecte lagefrequentie stimulatie (10 Hz) voor het opwekken van chronische contractiele activiteit (CCA) is gebruikt als een alternatief model voor de uitoefening opleiding, als het met succes tot spier mitochondriale aanpassingen binnen 7 dagen, onafhankelijk van systemische factoren leiden kan. Deze paper detailleert de chirurgische technieken vereist de behandeling van CCA beroep openstaan bij de skeletspieren van ratten, voor grootschalige toepassing in de toekomst studies.
Skeletspieren kunt aanpassen om inspanninstraining door veranderingen in de Bioenergetica en de fysieke structuur1. Een van de grote veranderingen teweeggebracht door duurtraining is mitochondriale biogenese, die kan worden geëvalueerd door een stijging van de uitdrukking van mitochondriale onderdelen (bijvoorbeeld cytochroom c oxidase [COX] subeenheden), alsmede de uitdrukking van de transcriptionele coactivator, PGC-1α2. Een groeiend aantal studies hebben aangegeven dat tal van andere factoren, met inbegrip van mitochondriale omzet en mitophagy, ook belangrijk voor de aanpassingen van de spier zijn. Nochtans, de mechanismen door welke acute of chronische oefening regelen deze processen in skeletspieren zijn nog onduidelijk.
Om de trajecten die oefening geïnduceerde spier aanpassingen regelen af te bakenen, hebben diverse modellen van de oefening zijn gebruikte in knaagdier studies, met inbegrip van de loopband, hardlopen wiel, en zwemmen van oefening. Deze protocollen hebben echter enkele beperkingen in dat ~ 4-12 weken nodig zijn om te observeren deze fenotypische wijzigingen3,4,5. Als een alternatieve experimentele methode, lagefrequentie-stimulatie-geïnduceerde chronische contractiele activiteit (CCA) heeft zijn effectief gebruikt, kan dit leiden tot aanpassingen van de spier in een aanzienlijk kortere termijn (dat wil zeggen, tot 7 dagen) en de gevolgen ervan lijken te zijn vergelijkbaar met, of zelfs groter dan andere oefening protocollen. Bovendien, de aanwezigheid van hormonale6, temperatuur7en8 van de neurologische effecten kan maken het moeilijk om te begrijpen van de spier-specifieke reacties op chronische oefening. Bijvoorbeeld, schildklier hormoon9,10 en insuline-achtige groei factor (IGF) -111 zijn geïdentificeerd om te bemiddelen opleiding-geïnduceerde muscle aanpassingen, die ook andere signaalroutes in skelet kunnen regelen spier. Met name, zijn CCA-geïnduceerde effecten minimaal geregeld systemische factoren, waardoor de nadruk worden gelegd op de directe reactie van de skeletspieren contractiele activiteit.
De externe eenheid voor CCA is geïntroduceerd door Tyler en Wright12, en is ontwikkeld met wijzigingen12. Kortom, de eenheid bestaat uit drie hoofdonderdelen: een Infrarood detector die kan worden omgezet in- en uitschakelen door blootstelling aan infrarood licht, een puls generator en een pulse-indicator (Figuur 1). Het ontwerp van de gedetailleerde circuit van de eenheid van de stimulator heeft geweest eerder13beschreven. De gedetailleerde en specifieke kenmerken van CCA kunnen worden gevonden meer diepte in een aantal review artikelen14,15,16,17. Kortom, het stimulatie-protocol is ontworpen om te activeren van de gemeenschappelijke peroneale zenuw op lage frequentie (dat wil zeggen, 10 Hz), en de bezenuwde spieren (tibialis anterior [TA] en extensor digitorum longus [EDL] spier) worden gedwongen om contract voor een vooraf bepaalde lengte van tijd (bijvoorbeeld 3-6 h). Na verloop van tijd dit hiermee de bovengenoemde spieren verschuift naar een meer aërobe fenotype, aangetoond door een toename van de capillaire dichtheid18 zowel mitochondriale inhoud19,20,21. Dus, deze methode is een bewezen model na te bootsen van sommige van de grote uithoudingsvermogen training aanpassingen binnen de skeletspieren van ratten.
Dit document stelt een gedetailleerde procedure voor de elektrode implantatie chirurgie voor het opwekken van CCA zodat de onderzoekers dit model in hun studie oefening kunnen toepassen. CCA is een uitstekend model voor het bestuderen van het tijdsverloop van muscle aanpassingen, waardoor een doeltreffend instrument voor het onderzoek van diverse gebeurtenissen op het gebied van moleculaire en signalering op beide punten van de vroege en latere tijd na het begin van de opleiding van de oefening.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle dier-gerelateerde procedures werden herzien en goedgekeurd door de York Universiteit Animal Care Comité. Bij aankomst in het dier faciliteit aan de York University, alle ratten kregen minimaal vijf dagen acclimatiseren aan hun omgeving vóór de chirurgische ingreep, met voedsel verstrekt ad libitum. Hoewel dit protocol eerder op andere soorten15,17,22 toegepast is, wordt het huidige papier bouwt voort op het pionierswerk van de Pette en collega's23 en richt zich op het model van de rat, specifiek.
1. bereiding van chronische contractiele activiteit eenheid
2. de chirurgische Procedure van chronische contractiele activiteit
Opmerking: Steriliseren alle chirurgische instrumenten vóór de chirurgische ingreep. Zowel tijdens en onmiddellijk na de operatie, wordt de lichaamstemperatuur van de ratten onderhouden door een verwarming pad. Het is wenselijk de chirurgische procedure uitvoeren op een chirurgische draperen. De chirurg moet dragen steriele Operatiehandschoenen evenals een schone lab-jas. Indien nodig, is het aanbevolen om het dragen van een gasmasker wegwerp masker.
3. chronische contractiele activiteit
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
We hebben aangetoond dat chronische contractiele activiteit (CCA) een doeltreffend instrument is voor het opwekken van gunstige mitochondriale aanpassingen binnen de skeletspieren. Ratten onderworpen aan 7 dagen van CCA (6 uur per dag) weergegeven verbeterde mitochondriale biogenese in de gestimuleerd spier ten opzichte van het stuk ongestimuleerde contralaterale (control). Deze toename van de mitochondriale biogenese wordt aangegeven door expressie van de verhoogde eiwit van PGC-1α (
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het activiteitsmodel van de chronische contractiele (CCA) van de oefening, via lagefrequentie-spier stimulatie in vivo, is een uitstekend model voor het bestuderen van de fenotypische aanpassingen van de spier uit te oefenen van13,24,25 , 26. zoals blijkt uit eerdere studies20,27, CCA is een doeltreffend instrument waarmee onde...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Wij zijn dankbaar aan Liam Tyron voor zijn deskundige lezing van het manuscript. Dit werk werd gesteund door financiële middelen van de Natural Sciences and Engineering Research Raad van Canada (NSERC) D. A. Hood. D. A. Hood is ook de houder van een Canada Research Chair in celfysiologie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Sprague Dawley Rat | Charles River | Strain 400 | |
| Chronic contractile activity unit | Home-made | n/a | |
| CCA unit protective box (3.5 x 3.5 x 2.5 cm) | Home-made | n/a | Box moet gemaakt zijn van ondoorzichtig materiaal of bedekt met een ondoorzichtige tape |
| Munt lithium-ion batterijen (3V) | Panasonic | CR2016 | |
| Medwire | Leico Industries | 316SS7/44T | |
| Solderpen (stopcontact) | Digi-Key | ED6218-ND | |
| Zonas poreus tape | Johnson & Johnson | 5104 | |
| Hechtzijde (Grootte 5) | Ethicon | 640G | |
| Hechtzijde (Grootte 6) | Ethicon | 706G | |
| Gebogen stompe schaar (11,5 cm Lengte) | F.S.T. | 14075-11 | |
| Gebogen stompe schaar (15 cm Lengte) | F.S.T. | 14111-15 | |
| Fijne hemostatische pincet (16 cm Lengte) | Lawton | 06-0230 | |
| Schelp | Feather | 3 | |
| Gebogen pincet | F.S.T. | 11052-10 | |
| Roestvrij stalen staaf (30 cm; 7 mm diameter) | Home-made | n/a | Staaf moet een 5 mm spleet in een uiteinde hebben om de draad voor tunneling onder de huid vast te houden |
| Clip aanbrengpincet | KLS Martin | 20-916-12 | |
| Stapels (clips) | Bbraun | BN507R | |
| Metalen haken/retractor | Home-made | n/a | |
| Povidon-jodium (500 mL) | Rougier | #NPN00172944 | |
| Ampicilline natrium | Novopharm | #DIN00872644 | |
| Metacam | Boehringer | #DIN02240463 | |
| Digitaal multimeter (voltmeter) | Soar Corporation | ME-501 | |
| LED digitale stroboscope | Lutron Electronic Enterprise | DT-2269 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen