Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Verzameling skeletspierbiopten uit het superieure compartiment van human musculus Tibialis Anterior voor mechanische evaluatie

6.9K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/61598

⸱

27 september 2020

 ,  , 
1Faculty of Sport Science, Human Movement Science, Ruhr University Bochum, 2School of Human Movement and Nutrition Sciences, The University of Queensland, 3Faculty of Sport Science, Sports Medicine and Sports Nutrition, Ruhr University Bochum, 4Institute of Physiology II, University of Muenster

In dit artikel

Samenvatting

Dit technische rapport beschrijft een variatie van de gewijzigde Bergström techniek voor de biopsie van de musculus tibialis voorste die vezelschade beperkt.

Samenvatting

De mechanische eigenschappen van het samentrekken skeletvezels zijn cruciale indicatoren van de algehele gezondheid van de spieren, functie en prestaties. Menselijke skeletspier biopten worden vaak verzameld voor deze inspanningen. Er zijn echter relatief weinig technische beschrijvingen van biopsieprocedures beschikbaar, buiten de veelgebruikte musculus vastus lateralis. Hoewel de biopsietechnieken vaak worden aangepast aan de kenmerken van elke spier die wordt bestudeerd, delen weinig technische rapporten deze veranderingen aan de grotere gemeenschap. Zo wordt spierweefsel van menselijke deelnemers vaak verspild als de operator het wiel opnieuw uitvindt. Het uitbreiden van het beschikbare materiaal op biopten van een verscheidenheid van spieren kan het incident van mislukte biopten verminderen. Dit technische rapport beschrijft een variatie van de gewijzigde Bergström techniek op het musculus tibialis voorste dat vezelschade beperkt en vezellengtes biedt die geschikt zijn voor mechanische evaluatie. De operatie is een poliklinische procedure die kan worden afgerond in een uur. De herstelperiode voor deze procedure is onmiddellijk voor lichte activiteit (d.w.z. lopen), tot drie dagen voor de hervatting van de normale fysieke activiteit en ongeveer een week voor wondverzorging. Het geëxtraheerde weefsel kan worden gebruikt voor mechanische krachtexperimenten en hier presenteren we representatieve activeringsgegevens. Dit protocol is geschikt voor de meeste verzameldoeleinden, mogelijk aanpasbaar aan andere skeletspieren, en kan worden verbeterd door wijzigingen aan de opvangnaald.

Inleiding

De studie van menselijke spierfysiologie voor klinische of onderzoeksdoeleinden vereist vaak spierbiopten. Bijvoorbeeld, een grote uitdaging in de menselijke spierfysiologie en biomechanica is om onderscheid te maken tussen en begrijpen van de verschillende aanpassingen van spierprestaties uit te oefenen. Prestatieaanpassingen omvatten niet alleen structurele aanpassingen (bijvoorbeeld veranderingen in contractiele eiwitten, spierarchitectuur), maar ook neurale aanpassingen1, die zeer moeilijk, zo niet onmogelijk zijn, afzonderlijk te beoordelen bij het testen van intacte menselijke spieren. Vezel-niveau experimenten verwijderen deze hogere orde componenten en zorgen voor een meer directe evaluatie van spiercontractie en kan worden verzameld via biopsie technieken. Spierbiopten zijn verzameld sinds ten minste 18682. Vandaag de dag is de belangrijkste techniek om spierbiopten te verzamelen de gewijzigde Bergström techniek3,4,5, hoewel andere technieken beschikbaar zijn, waaronder het gebruik van een Weil-Blakesley conchotome6 of de zogenaamde fijne naald7,8. Al deze technieken maken gebruik van speciale naald-achtige instrumenten die zijn ontworpen om door te geven in de spier en snijd een stuk weefsel. Specifiek, de gewijzigde Bergström techniek maakt gebruik van een grote gemodificeerde naald (5 mm naald grootte hier; Figuur 1) dat heeft een venster dicht bij de naald tip en een kleinere interne trocar die beweegt op en neer de naald, het snijden van de spier bij het passeren over de naald venster. Binnen deze hallow trocar is een ramrod die beweegt op en neer de schacht van de trocar en duwt de biopsie naar de naald venster. Om de spier in het naaldvenster te trekken, wordt een zuigslang bevestigd, die lucht uit de naald zuigt en de spier in het naaldvenster door negatieve druk trekt.

Spierbiopten worden vaak verworven om veranderingen in het eiwitgehalte, genexpressie of morfologie veroorzaakt door ziekte of in reactie op een oefenprogramma1,9,10,11te bestuderen . Een ander cruciaal gebruik voor spierbiopten is mechanische experimenten zoals het meten van vezelcontractielkracht, spiervezelstijfheid en geschiedenisafhankelijke spiereigenschappen12,13,14,15,16. Enkele vezel of vezel bundel mechanica worden gemeten door het bevestigen van vezels tussen een lengte motor en kracht transducer op gespecialiseerde rigs die de vezel lengte controle, terwijl tegelijkertijd het meten van kracht. Door het permeabiliseren (bijvoorbeeld, villen) vezels, de sarcolemma membraan wordt doorlatend voor chemische stoffen in het bad oplossing, waardoor voor activering controle door verschillende calciumconcentratie. Bovendien kan het effect van contractiele eigenschappen op chemicaliën/farmaceutische producten/andere eiwitten gemakkelijk worden geëvalueerd door het betrokken reagens toe te voegen aan de badoplossing. Hoewel deze techniek veel wordt gebruikt in andere diermodellen, zijn er merkbaar minder studies uitgevoerd op gevilde vezels van menselijke spierbiopten17,18,19. Een van de redenen is dat de biopsie tools en protocollen zijn ontworpen om zo veel spierweefsel mogelijk te verwijderen met minder respect voor het niveau van structurele schade opgelopen tijdens weefselextractie. Inderdaad, een recente biopsie protocol suggereert om de biopsie naald rijden in de spier en het verzamelen van 2-4 brokken van spier3. Het proces zelf doet weinig schade aan het DNA of eiwitmateriaal, maar vernietigt vaak vezels en sarcomerische structuren op een zodanige wijze dat de activering van spiervezels onstabiel of onmogelijk wordt. Bovendien is de relatieve lengte van vezels binnen de biopsie meestal kort (<2 mm) en niet gemakkelijk te hanteren voor mechanische tests. Voor mechanische testen zijn ideale vezels lang (3-5 mm) en niet structureel beschadigd.

Meer geavanceerde weefselextractie technieken kunnen worden gebruikt om vezelschade te beperken. Zo maakte één groep20 gebruik van eerder geplande "open operaties" van onderarmen (bijvoorbeeld botbreukherstel), waarbij de spieren volledig werden blootgesteld en een chirurg in staat was om de spierstructuur te visualiseren en relatief grote en structureel onbeschadigde monsters van spierweefsel zorgvuldig te ontleden (15 mm x 5 mm x 5 mm). Deze "open biopsie" techniek is favoriet wanneer de deelnemers een eerder geplande procedure ondergaan, en dus beperkt de pool van potentiële deelnemers, vooral voor gezonde volwassenen, waar geen operaties anders zou plaatsvinden. Zo worden veel biopten uitgevoerd voor onderzoeksdoeleinden gedaan als een poliklinische procedure en de incisieplaats wordt zo klein mogelijk gehouden om het infectierisico, littekens en genezingstijd te beperken. Daarom worden de meeste biopten blindelings verzameld (d.w.z. de operator is niet in staat om de verzamelnaald te zien als deze door de fascia in de spier gaat). Dit houdt in dat de kwaliteit van de biopsie bijna volledig is gebaseerd op de vaardigheid en ervaring van de operator. Elke spier heeft zijn eigen problemen bij het verzamelen van weefsel, zoals risico's om zenuwen en bloedvaten te schenden, selectie van een ideale collectie diepte en locatie, en de beslissing over een geschikte lichaamshouding om de spier zo slap mogelijk te houden. Helaas, de meeste van de spier-specifieke skillsets zijn niet opgeschreven en dus elke arts moet "opnieuw uitvinden van het wiel" bij het uitvoeren van biopten op spieren nieuw voor hen. Dit gebrek aan ervaring leidt meestal tot verschillende collecties met een lage kwaliteit totdat de arts de beste praktijken voor biopten op die spier identificeert. Beginnende artsen leren de vaardigheid vaak door middel van gesprekken met hun meer ervaren collega's, maar er bestaan relatief weinig informatieve en peer-reviewed teksten over de kwestie, vooral voor spieren die traditioneel niet worden gebruikt voor biopsieverzameling. Als we kijken naar de bovenstaande informatie, samen met de moeilijkheid van het werven van menselijke vrijwilligers voor biopten, is het duidelijk dat meer onderwijs informatie nodig is die de kans op succes voor elke deelnemer maximaliseert.

Het doel van dit document was dus om een spierbiopsietechniek te presenteren die protocollen biedt voor het succesvol verzamelen van spierbiopten met lange, onbeschadigde vezelfragmenten voor mechanische tests. Menselijke spierbiopten worden meestal uitgevoerd op, en het grootste deel van de biopsie training materiaal is op, de musculus vastus lateralis. De relatief grote spiergrootte en oppervlakkige locatie ten opzichte van de huid zorgt voor het verzamelen van voldoende spierweefsel, terwijl het minimaliseren van ongemak van de patiënt en fysiek trauma1,21. Er zijn echter enkele beperkingen aan het gebruik van de vastus lateralis voor longitudinale trainingsstudies. Bijvoorbeeld, tijdens experimentele protocollen die een trainingsprogramma omvatten, moeten de deelnemers afzien van aanvullende training buiten de studie voor een periode die vaak 2-6 maanden beslaat. Voor atleten is dit vaak niet mogelijk, omdat de vastus lateralis meestal wordt getraind tijdens typische oefeningen (bijvoorbeeld kraakpanden, sprongen), of over het algemeen wordt gebruikt voor de sport (bijvoorbeeld hardlopen, fietsen). Deze afzonderlijke trainingservaringen uit de buurt van het doel van de studie kunnen spieraanpassingen veroorzaken die spiermechanica, architectuur en fysiologie zodanig veranderen dat het moeilijk of onmogelijk is om het ware effect van het experimentele protocol van de studie op spiereigenschappen te kennen. Voor dit soort studies, zou het ideaal zijn om een doelspier die vaak niet de focus van de opleiding regimenten te selecteren. De musculus tibialis anterior (TA) is een ideale doelspier die voldoet aan de bovenstaande eisen. Daarnaast kunnen trainingsinterventies op de TA worden gericht met behulp van controleerbare benaderingen, zoals bij het gebruik van een dynamometer. Er is bijna geen trainingsmateriaal met betrekking tot een TA spierbiopsie. Daarom ontwikkelden we een aangepast protocol om relatief onbeschadigde spierbiopten uit de TA te verzamelen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

OPMERKING: Hieronder schetsen we een protocol om mechanisch onbeschadigde vezels te oogsten van de TA van vrijwilligers die waren ingeschreven in een apart lopend onderzoek. Dit protocol is vergelijkbaar met dat beschreven door Shanely et al.3, die hebben beschreven de gewijzigde Bergström techniek in vastus lateralis. De hier gepresenteerde informatie is verfijnd door onze onderzoeksgroep, maar is mogelijk niet ideaal voor alle labgroepen of organisatieopstellingen. We geven alleen richtlijnen, en stelt sterk voor dat laboratoria die nieuw zijn voor biopsie collectie ervaren laboratoriumgroepen raadplegen voordat ze menselijke proeven proberen.

Alle studies uitgevoerd in deze paper werden goedgekeurd door de Ethische Commissie van de Faculteit SportWetenschappen van de Ruhr Universiteit Bochum. Deelnemers gaven gratis schriftelijke toestemming voordat ze aan het onderzoek deelnamen.

1. Experimentele bereiding

  1. Beoordeel uitsluitingscriteria terwijl u tijdens het deelnemersoverleg de gedetailleerde medische geschiedenis van de deelnemer inneemt (zie hieronder).
    1. Sluit deelnemers uit als ze een verwonding aan de doelspier hebben opgelopen tijdens de 6 weken voorafgaand aan de biopsie. Zorg ervoor dat deelnemers over het algemeen gezond zijn, zich bewust zijn van geen spier- of stollingsstoornissen en momenteel geen medicatie gebruiken die bloedverdunnen veroorzaakt (bijvoorbeeld aspirine).
      LET OP: Hier selecteerden we deelnemers die matig actief waren en droegen ze op om zich te onthouden van intensieve of niet-geaccustomeerde beenoefeningen ten minste 3 dagen voor de biopsie. Voor andere onderzoeksvragen kunnen deze criteria echter veranderen.
  2. Houd u aan sterilisatie en aseptische technieken, zoals geregeld door de Duitse wet en de gangbare praktijk en onder toezicht van de teamarts22,23. Deze procedure kan vaak worden uitgevoerd als een "bed" procedure of in een poliklinische chirurgische suite. Raadpleeg de plaatselijke regelgevende instantie voor begeleiding.
  3. Stel het biopsieteam samen. We stellen voor dat het biopsieteam bestaat uit 4 personen. Een arts (of opgeleid individu in biopsie collectie), een medische assistent werken met de arts, een assistent die controleert en interageert met de deelnemer, en een assistent die de spierbiopsie behandelt onmiddellijk na extractie. Met deze nummers kan snelle patiëntenzorg worden toegediend als er een medische noodsituatie optreedt tijdens de procedure. Als comfortabel met de procedure, dan is het team kan worden gemaakt van slechts twee mensen: de arts en medisch assistent, die samen zou nemen patiëntenzorg en weefsel verwerking gelijktijdig.
  4. Laat de deelnemer de projectleider/arts ontmoeten om het toestemmingsformulier van de gebruiker te bekijken, te bespreken en te ondertekenen. Neem een gedetailleerde medische voorgeschiedenis (allergieën, verwondingen of operaties aan de onderste ledematen en TA) en sluit de deelnemer uit als deze voldoet aan een van de uitsluitingscriteria. Bespreek grondig herstel en incisiehygiëne.
    1. Leg de deelnemer uit dat hij of zij pijn zal hebben, maar direct na de procedure kan rondlopen; het lopen van hellingen of trappen is vaak ongemakkelijk voor de eerste 48 uur, met volledige activiteit meestal terug te keren na 72 uur. Ten slotte, leg uit dat, om infectie en mechanische schaafwonden te beperken, de incisieplaats minstens 1 week verbonden moet blijven en schoon moet blijven.

2. Visualiseer de voorste Tibialis met B-mode Ultrasound

  1. Instrueer de deelnemer om in een comfortabele supine positie te gaan liggen en zijn beenspieren zoveel mogelijk te ontspannen. Gebruik een op maat gemaakt apparaat (zie hieronder) of laat de assistent de enkel in een licht dorsiflexed positie houden om na te bootsen wat tijdens de biopsie zal worden gedaan.
    LET OP: Het is belangrijk dat de deelnemer een ontspannen TA heeft, zodat deze de spierkenmerken tijdens de procedure repliceert. Vraag de deelnemer tijdens het examen om de spier te contracteren en te ontspannen, zodat de veranderingen in de spierarchitectuur kunnen worden opgemerkt.
  2. Gebruik een ultrasone sonde om de oppervlakkige en diepe compartimenten van de TA te visualiseren, om de spierarchitectuur te onderzoeken en te beslissen over de diepte van het inbrengen en de naaldhoek van de aanval(figuur 2A-B). Geef oriëntatiepunten op de huid aan.
    1. Geef bijzondere aandacht aan de selectie van een doelgebied dat grote aderen, slagaders of zenuwen vermijdt.
    2. Beoordeel de dwarsdoorsnede van de spier, met het doel om de centrale aponeurose in de TA-spierbuik te identificeren (ongeveer 1/3 van het been, distaal tot aan de knie en 2 cm laterale van de tibiale kam)(figuur 2B). Nota van de locatie en diepte van de centrale aponeurose (meestal 1,5-3 cm), zodat er voor kan worden gezorgd dat de collectie (Bergström) naald niet voorbij dit punt rijdt.
    3. Plaats de ultrasone sonde in de proximale-distale oriëntatie over de doellocatie en visualiseer de fascicle pennatie en spierdikte(figuur 2A). Gebruik deze informatie om de verzamelnaald (blindelings) in de spierbuik te helpen rijden. Sla afbeeldingen van de doelsite in beide vlakken op voor toekomstige referentie tijdens de chirurgische ingreep.
  3. Maak met deze informatie een plan voor naaldbeweging naar het doelgebied.
    1. Plan om de incisie 1-3 cm distale van het doel biopsie gebied te maken. Nadat de naald is doorgegeven in de spier, draai de naald naar een ~ 45% hoek naar de huid langs de lange as van de ledemaat, en vervolgens proximally gedreven naar de biopsie gebied. Deze strategie beperkt de kans om de naald in de centrale aponeurose te drijven, als de naald te hard wordt geduwd. Bovendien kan de naald distally of proximally worden gereden, afhankelijk van de handigheid van de naaldoperator.

3. Biopsieprocedure

  1. Instrueer de deelnemer om supine op de operatietafel te leggen en zijn beenspieren te ontspannen. Zorg ervoor dat de zichtlijn van de deelnemer naar de biopsieplaats wordt geblokkeerd door een gordijn.
    1. Verwijder passieve spanning uit de spierbuik door de ledematen van de deelnemer in een apparaat te plaatsen dat de enkel in een licht dorsiflexed positie bevestigt (0-5° van neutraal; Figuur 3). Vraag de patiënt of ze nog steeds hun spieren kunnen ontspannen, omdat te veel dorsiflexie het mogelijk moeilijk kan maken om te ontspannen.
      OPMERKING: We hebben vastgesteld dat het verzamelen van biopten van een dorsiflexed voet, niet meer dan 5° neutraal (dat wil zeggen, de zool van de voet loodrecht op de steel) produceert meer consistente en grotere biopsieën dan meer plantar gebogen enkelhoeken. Het apparaat dat de enkel dorsiflexed houdt is een op maat gemaakt apparaat. Echter, een aantal (goedkope) apparaten kunnen worden vervaardigd die nog steeds het gewenste resultaat te produceren.
  2. Scheer, reinig en ontsmet het geselecteerde incisiegebied, volgens de standaardpraktijken24.
    LET OP: Het "schone" gebied van de deelnemer is ongeveer 20 cm proximale-distaal en 10 cm mediaal-laterale van de voorgestelde incisiesite. Raadpleeg echter altijd de (eventuele) nationale voorschriften van de instelling over dit onderwerp. Het desinfectieprotocol omvat het reinigen van de huid schoon en vervolgens vier keer ontsmetten met liberaal gebruik van desinfectiespray van medische kwaliteit. Als de deelnemer om welke reden dan ook de tafel verlaat, moet het desinfectieprotocol opnieuw worden gestart.
  3. Beheer een suprafasciale injectie van 1,5 cc van 2% Xylocitine met Epinephrinum op de biopsieplaats, die fungeert als een lokale verdovings- en vasoconstrictor. Wacht op de toegewezen invloed tijd van ~ 20-30 min.
    OPMERKING: Deze geneesmiddelen zijn myotoxisch en mogen dus nooit in de spier worden geïnjecteerd, alleen het onderhuidse weefsel. Als reactie op de vasoconstrictie kan het gebied van de injectieplaats wit worden (op lichtere huidtinten) of grijs (donkerdere huidtinten).
  4. Bevestig het drugeffect met huidplaatsen en zachte porren met een steriele scalpel.
  5. Op de eerder gemarkeerde biopsie site, maak een 1 cm proximale-distale incisie met een steriele scalpel die snijdt door de huid en fascia, het blootstellen van de spierbuik. Zorg ervoor dat de fascia volledig snijden, omdat de naald is bot en zal niet door de fascia.
  6. Duw de biopsienaald 0,5-1,0 cm in de spier met een oriëntatie loodrecht op de huid(figuur 2C, 2E).
    OPMERKING: De operator voelt een verandering in de spanning die nodig is om de naald door de verschillende weefseltypen te rijden. Het vetweefsel is eenvoudig, de fascia is de zwaarste, en de spier is tussen (maar kan variabel zijn, op basis van de deelnemer).
  7. Oriënteer de naald op een positie van ~45° hoek op de huid, langs de lange as van het been(figuur 2D, 2F). Duw de naald nog eens 1-2 cm in de spier totdat de naaldpunt zich op de doellocatie binnen de spier bevindt.
    OPMERKING: De arts moet de opgeslagen echografie beelden gebruiken om rekening te houden met individuele variatie van spierafmetingen. Omdat de incisie alleen groot genoeg is om de naald in te brengen, drijft de arts de naald blindelings door de huid. Er is een "gevoel" dat de biopsie operator opgroeit met ervaring. Een beginner moet leren de vaardigheid van een getrainde biopsie operator (meer hierover in de discussie).
  8. Bevestig de spuit en slang van 100 mL aan de biopsienaald (Figuur 1G). Breng zuigkracht aan op de Bergström naald door de zuiger van de spuit met ongeveer 15-20 mL te trekken om een negatieve druk in de naald te produceren en het spierweefsel in het naaldvenster te zuigen. Dan, accijns de spier door een snelle duw (es) van de trocar over de naald venster.
    OPMERKING: Voor en tijdens het zuigen is het soms handig om lichte druk op de huid direct boven het naaldvenster te plaatsen om de spier in de naald te duwen.
  9. Verwijder voorzichtig de naald van het been en draai langzaam. Er mag alleen lichtweerstand zijn tijdens het extraheren van de naald. Als er meer weerstand is, kan dit duiden op een gedeeltelijke biopsiesnede. Het gebeurt dit, de noodzaak terug te keren naar de doellocatie, en opnieuw te bepogingen weefsel collectie.
  10. Duw het uitgesneden weefsel naar het naaldraam met behulp van de interne ramrod.
  11. Verwijder het monster voorzichtig uit de naald.
    OPMERKING: Onderdompelt de naald in de opvangoplossing (zie vezelvoorbereidingssectie) verjagt vaak de biopsie van de naald. Bovendien kan de spuit worden gebruikt om lucht door de naald te drijven en het monster eruit te duwen. Deze technieken verwijderen de noodzaak om de biopsie fysiek aan te raken met een pincet en verminderen de kans op schade. Als gereedschap, al dan niet gehandschoende wijzers of niet-steriele oplossingen in contact komen met de naald, kan de naald tijdens de procedure niet worden gebruikt. Dus, als een tweede onmiddellijke biopsie nodig is, dan moet een nieuwe steriele naald worden gebruikt. Dit gebeurt vaak, dus het is een beste praktijk om verschillende steriele naalden in reserve te houden.
  12. Identificeer het weefsel als spier en niet vet of bindweefsel. Spierweefsel is gemakkelijk te identificeren uit ander weefsel vanwege de dieprode kleur(figuur 4A). Soms is het verzamelde weefsel geen spier, maar vet of bindweefsel.
    1. Als een voldoende hoeveelheid spierweefsel wordt verzameld, zet u het protocol voort. Als er niet genoeg spieren zijn, probeer dan opnieuw de biopsie.
    2. Als een tweede biopsie nodig is, houd de deelnemer goed in de gaten, omdat een tweede naaldduw de deelnemer af en toe oncomfortabeler maakt dan de eerste.
  13. Was spiermonsters onmiddellijk in een verzameloplossing en bereid je voor op enkelvezelexperimenten (zie spierbiopsiebehandeling en -opslag).
    1. Laat een ervaren assistent de monsterkwaliteit controleren (zie hieronder) en beoordeel de noodzaak om een tweede biopsie uit te voeren. Een aparte assistent neemt de biopsie voor verwerking, terwijl de rest van het team verder gaat met de deelnemer.
  14. Sluit de incisieplaats.
    1. Sluit de incisiewond met steriele Leukostrip tape. Gebruik een of meer stukken om de randen van de incisieplaats te voegen door ze loodrecht op de lange as van de incisie te leggen en leg vervolgens verdere stroken in een sterrenvormig patroon om te beschermen tegen laden met meerdere richtingen.
      OPMERKING: Een goede behandeling van deze stap vermindert littekens. Het hechten van de wond kan worden gedaan, maar is niet nodig. Andere opties zijn wondlijm.
    2. Plaats steriele wondverband (bijvoorbeeld Leucomed T plus) over de incisieplaats om te beschermen tegen infectie.
    3. Wikkel het been met samenhangend elastisch verband (bijvoorbeeld Unihaft) om de initiële bloeding te beperken en te beschermen tegen externe mechanische impact.
    4. Wikkel het been met acrylastische compressie verband om te voorkomen dat bloeden en de diepere verbanden te beschermen tegen het krijgen van los of vernietigd.

4. Post-biopsie zorg

  1. Vraag de deelnemer om direct na de procedure rond te lopen. Er zal gelokaliseerde pijn zijn. Instrueren de deelnemer om zo normaal mogelijk te lopen.
  2. Instrueer de deelnemer om het verband niet te verwijderen of laat water het verband weken. Ze moeten ten minste worden vastgehouden: één dagen voor het acrylastische verband, drie dagen voor het samenhangende elastische verband en zeven dagen voor het wondverband. Informeer de deelnemer dat hij of zij indien nodig opnieuw kan worden geband.
    1. Pas de postbiopsiezorg van een deelnemer af op de behoeften van het individu. Laat een getrainde assistent of arts de deelnemer beoordelen en maak een passend postbiopsiezorgplan. Voor deze procedure stellen we voor dat verdere in vivo neuromusculaire testen van de TA wordt gescheiden door ten minste een week van de biopsie.

5. Behandeling en opslag van spierbiopsie

  1. Na weefselextractie plaatst u het weefsel onmiddellijk in een 5 mL flacon met rigoropvangoplossing (in mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), proteaseremmertablet (1), pH 7.0) en licht schudden gedurende 4-6 min om bloed uit te wassen.
  2. Ruil de Rigor-oplossing in voor verse strengheid, schud licht gedurende 4-6 min en bewaar vervolgens bij 4 °C voor 4-6 uur om de uitwisseling van protease-inhibitor-opslagoplossing en bloed mogelijk te maken.
  3. Exchange Rigor-oplossing voor 's nachts strengheid (in mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), proteaseremmer tablet (1), 50:50 glycerol, pH 7.0), en op te slaan bij 4 °C voor 12-18 uur.
  4. Wissel 's nachts streng voor 50:50 collectie strengheid:glycerol en opgeslagen bij -20 °C voor maximaal 3 maanden, of een jaar in een -80 °C vriezer.
    OPMERKING: Dit proces permeabiliseert het vezelmembraan waardoor calcium handmatig in en uit de cel kan worden opgekomen. Dit proces kost tijd en kan verschillen tussen verschillende spieren en soorten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

De hele tijd inzet voor een deelnemer was ongeveer een uur (10 min overleg, 10 min echografie, 20 min chirurgie voorbereiding en verdoving toediening, 10 min chirurgie, en 10 min herstel). Vaak activeerden deelnemers onbewust hun TA en hadden ze consistente herinneringen nodig om de spier zo ontspannen mogelijk te houden. Wanneer de biopsienaald in de spier zat, meldden deelnemers meestal een uniek "druk"-gevoel in het gebied rond de biopsienaald, met af en toe perioden van matig tot intens ongemak. Eens, een deelnemer t...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

In dit rapport beschreven we een techniek voor de biopsie van structureel onbeschadigd spierweefsel van TA. We vonden dat deze procedure een aanvaardbaar gehalte van bruikbare spiervezels (5-10 vezel bundel preparaten per 50 mg verzameld weefsel) voor mechanische testen oplevert. Verder hadden we genoeg weefsel voor de follow-up mechanische, genetische en proteomische experimenten.

Er zijn verschillende methoden die meestal worden gebruikt voor het verzamelen van spierbiopten...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Wij danken Michaela Rau, Lea-Fedia Rissmann, Michael Marsh, Janina-Sophie Tennler, Kilian Kimmeskamp en Wolfgang Linke voor hun assist bij het project. De financiering voor dit project werd verstrekt door de MERCUR Foundation (ID: An-2016-0050) aan DH.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
26 guage subcutaneous needle with 2 ml glass syringeB. Braun Melsungen AG
Carl-Braun-Straße 1
34212 Melsungen, Hessen
Duitsland
 		4606027VGeneesmiddeladministratie
5mm Berstöm needlezelfgemaaktN/AWeefselcollectie. Vergelijkbaar met andere Berstöm naalden
AcrylasticBSN medical GmbH
22771 Hamburg		269700elastische compressieverband
Complete protease inhibitor cocktailRoche Diagnostics, Mannheim, Duitsland11836145001Protease-remmertabletten toegevoegd aan alle oplossingen die spierweefsel bevatten.
CutaseptPAUL HARTMANN AG
Paul-Hartmann-Straße 12
89522 Heidenheim
Duitsland		9805630Desinfecterend spray voor de huid
Leucomed T plusBSN medical GmbH
22771 Hamburg		7238201Transparant wondverband met wondpadje om de wond te verzegelen en te beschermen tegen infectie
LeukostripSmith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road,
Hull
Groot-Brittannië		66002876wondsluiting
Chirurgische wegwerpschrapersAesculap AG
Am Aesculap-Platz
78532 Tuttlingen
Duitsland		BA200 serieIncisie
Unihaft cohesief elastisch verbandBSN medical GmbH
22771 Hamburg		4589600cohesief elastisch verband dat beschermt tegen mechanische impact
Xylocitin 2% met EpinefrineMilbe GmbH
Münchner Straße 15
06796 Brehna
Duitsland		N/AGecontroleerde substantie anesthesie, vasoconstrictie

Referenties

  1. Franchi, M., et al. Architectural, functional and molecular responses to concentric and eccentric loading in human skeletal muscle. Acta Physiologica. 210 (3), 642-654 (2014).
  2. Duchene, G. B. A. De la paralysie musculaire pseudo-hypertrophique, ou paralysie myo-sclérosique / par le Dr Duchenne (de Boulogne). Archives of General Internal Medicine. 11 (30), (1868).
  3. Shanely, R. A., et al. Human skeletal muscle biopsy procedures using the modified Bergström technique. Journal of Visualized Experiments. (91), e51812(2014).
  4. Evans, W. J., Phinney, S. D., Young, V. R. Suction applied to a muscle biopsy maximizes sample size. Medicine and Science in Sports and Exercise. 14 (1), 101-102 (1982).
  5. Bergstrom, J. Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation. 35 (7), 609-616 (1975).
  6. Baczynska, A. M., et al. Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome. Journal of Visualized Experiments. (109), e53075(2016).
  7. Pesta, D., Gnaiger, E. High-resolution respirometry: OXPHOS protocols for human cells and permeabilized fibers from small biopsies of human muscle. Methods in Molecular Biology. 810, 25-58 (2012).
  8. Buck, E., et al. High-resolution respirometry of fine-needle muscle biopsies in pre-manifest Huntington's disease expansion mutation carriers shows normal mitochondrial respiratory function. Plos One. 12 (4), 01175248(2017).
  9. Murgia, M., et al. Single Muscle Fiber Proteomics Reveals Fiber-Type-Specific Features of Human Muscle Aging. Cell Reports. 19 (11), 2396-2409 (2017).
  10. Friedmann-Bette, B., et al. Effects of strength training with eccentric overload on muscle adaptation in male athletes. European Journal of Applied Physiology. 108 (4), 821-836 (2010).
  11. McPhee, J. S., et al. The contributions of fibre atrophy, fibre loss, in situ specific force and voluntary activation to weakness in sarcopenia. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 73 (10), 1287-1294 (2018).
  12. Nocella, M., Cecchi, G., Bagni, M. A., Colombini, B. Force enhancement after stretch in mammalian muscle fiber: no evidence of cross-bridge involvement. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (12), 1123-1129 (2014).
  13. Patel, J. R., McDonald, K. S., Wolff, M. R., Moss, R. L. Ca2+ binding to troponin C in skinned skeletal muscle fibers assessed with caged Ca2+ and a Ca2+ fluorophore. Invariance of Ca2+ binding as a function of sarcomere length. The Journal of Biological Chemistry. 272 (9), 6018-6027 (1997).
  14. Hessel, A. L., Joumaa, V., Eck, S., Herzog, W., Nishikawa, K. C. Optimal length, calcium sensitivity and twitch characteristics of skeletal muscles from mdm mice with a deletion in N2A titin. The Journal of Experimental Biology. 222, Pt 12 (2019).
  15. Joumaa, V., Herzog, W. Calcium sensitivity of residual force enhancement in rabbit skinned fibers. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (4), 395-401 (2014).
  16. Joumaa, V., Rassier, D. E., Leonard, T. R., Herzog, W. The origin of passive force enhancement in skeletal muscle. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 294 (1), 74-78 (2008).
  17. Hilber, K., Galler, S. Mechanical properties and myosin heavy chain isoform composition of skinned skeletal muscle fibres from a human biopsy sample. Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 434 (5), 551-558 (1997).
  18. Miller, M. S., et al. Chronic heart failure decreases cross-bridge kinetics in single skeletal muscle fibres from humans. The Journal of Physiology. 588, Pt 20 4039-4053 (2010).
  19. Pinnell, R. A. M., et al. Residual force enhancement and force depression in human single muscle fibres. Journal of Biomechanics. 91, 164-169 (2019).
  20. Einarsson, F., Runesson, E., Fridén, J. Passive mechanical features of single fibers from human muscle biopsies--effects of storage. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 3, 22(2008).
  21. Flann, K. L., LaStayo, P. C., McClain, D. A., Hazel, M., Lindstedt, S. L. Muscle damage and muscle remodeling: no pain, no gain. The Journal of Experimental Biology. 214, Pt 4 674-679 (2011).
  22. Commission for Hospital Hygiene and Infection Prevention (KRINKO), Federal Institute for Drugs and Medical Devices (BfArM). Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten [Hygiene requirements for the reprocessing of medical devices]. Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz. 55 (10), 1244-1310 (2012).
  23. Koch-Institut, R. Ergänzung zur Empfehlung Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten. RKI-Bib1. , Robert Koch-Institut. (2018).
  24. Rutala, W. A., Weber, D. J. Disinfection and sterilization in healthcare facilities. Practical Healthcare Epidemiology. , 58-81 (2018).
  25. Rassier, D. E., MacIntosh, B. R. Sarcomere length-dependence of activity-dependent twitch potentiation in mouse skeletal muscle. BMC Physiology. 2, 19(2002).
  26. Mounier, Y., Holy, X., Stevens, L. Compared properties of the contractile system of skinned slow and fast rat muscle fibres. Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 415 (2), 136-141 (1989).
  27. Henriksson, K. G. Semi-open muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure. Acta Neurologica Scandinavica. 59 (6), 317-323 (1979).
  28. Dietrichson, P., et al. Conchotome and needle percutaneous biopsy of skeletal muscle. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 50 (11), 1461-1467 (1987).
  29. Iachettini, S., et al. Tibialis anterior muscle needle biopsy and sensitive biomolecular methods: a useful tool in myotonic dystrophy type 1. European Journal of Histochemistry. 59 (4), 2562(2015).
  30. Cotter, J. A., et al. Suction-modified needle biopsy technique for the human soleus muscle. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 84 (10), 1066-1073 (2013).
  31. Edwards, R. H., Round, J. M., Jones, D. A. Needle biopsy of skeletal muscle: a review of 10 years experience. Muscle & Nerve. 6 (9), 676-683 (1983).
  32. Gibreel, W. O., et al. Safety and yield of muscle biopsy in pediatric patients in the modern era. Journal of Pediatric Surgery. 49 (9), 1429-1432 (2014).
  33. Cuisset, J. M., et al. Muscle biopsy in children: Usefulness in 2012. Revue Neurologique. 169 (8-9), 632-639 (2013).
  34. Nilipor, Y., et al. Evaluation of one hundred pediatric muscle biopsies during a 2-year period in mofid children and toos hospitals. Iranian Journal of Child Neurology. 7 (2), 17-21 (2013).
  35. Schiaffino, S., Reggiani, C. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiological Reviews. 91 (4), 1447-1531 (2011).
  36. Wang, K., Wright, J. Architecture of the sarcomere matrix of skeletal muscle: immunoelectron microscopic evidence that suggests a set of parallel inextensible nebulin filaments anchored at the Z line. The Journal of Cell Biology. 107 (6), 2199-2212 (1988).
  37. Ma, W., Gong, H., Irving, T. Myosin head configurations in resting and contracting murine skeletal muscle. International Journal of Molecular Sciences. 19 (9), (2018).
  38. Ma, W., Gong, H., Kiss, B., Lee, E. J., Granzier, H., Irving, T. Thick-Filament Extensibility in Intact Skeletal Muscle. Biophysical Journal. 115 (8), 1580-1588 (2018).
  39. Bonafiglia, J. T., et al. A comparison of pain responses, hemodynamic reactivity and fibre type composition between Bergström and microbiopsy skeletal muscle biopsies. Current Research in Physiology. 3, 1-10 (2020).
  40. Wickiewicz, T. L., Roy, R. R., Powell, P. L., Edgerton, V. R. Muscle architecture of the human lower limb. Clinical Orthopaedics and Related Research. (179), 275-283 (1983).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

SkeletspierbiopsieBergstrom-techniekisolatie van spiervezelsechogeleide procedureweefselverwerkinganalyse van vezellengtewondsluitinglokale anesthetica
Verzameling skeletspierbiopten uit het superieure compartiment van human musculus Tibialis Anterior voor mechanische evaluatie
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.