Name: Ex Vivo Beoordeling van contractiliteit, vermoeidheid en alternantie in geïsoleerde skeletspieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-01T12:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 2 s
Description: Leer een methode om spierkracht, contractiekinetiek en vermoeidheid te meten in geïsoleerde skeletspieren van muizen met veldstimulatie. Deze techniek biedt betrouwbare inzichten in spierfysiologie en calciumafhandeling.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door AHA SDG 10SDG2630086 om Zhao X, RO1-AR061385 naar Ma J en GO Grant RC2AR05896 te Brotto M.

<ol><li>Winegrad, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+intracellular+calcium+movements+in+excitation-contraction+coupling+in+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Fed%22%5BJournal%5D)">Role of intracellular calcium movements in excitation-contraction coupling in skeletal muscle.</a> Fed. 24, 1146-1152 (1965).</li>
<li>Sandow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation-contraction+coupling+in+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Excitation-contraction coupling in skeletal muscle.</a> Pharmacol. Rev. 17, 265-320 (1965).</li>
<li>Thornton, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Store-operated+Ca%282%2B%29+entry+%28SOCE%29+contributes+to+normal+skeletal+muscle+contractility+in+young+but+not+in+aged+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Aging%22%5BJournal%5D)">Store-operated Ca(2+) entry (SOCE) contributes to normal skeletal muscle contractility in young but not in aged skeletal muscle.</a> Aging. 3, 621-634 (2011).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca2%2B+overload+and+sarcoplasmic+reticulum+instability+in+tric-a+null+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ca2+ overload and sarcoplasmic reticulum instability in tric-a null skeletal muscle.</a> J. Biol. Chem. 285, 37370-37376 (2010).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defective+maintenance+of+intracellular+Ca2%2B+homeostasis+is+linked+to+increased+muscle+fatigability+in+the+MG29+null+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Defective maintenance of intracellular Ca2+ homeostasis is linked to increased muscle fatigability in the MG29 null mice.</a> Cell Res. 14, 373-378 (2004).</li>
<li>Florkin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Machina+carnis.+The+Biochemistry+of+Muscular+Contraction+in+its+Historical+Development%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Hist%22%5BJournal%5D)">Machina carnis. The Biochemistry of Muscular Contraction in its Historical Development.</a> Med. Hist. 17, 316-317 (1973).</li>
<li>Galvani, A., Aldini, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+viribus+electricitatis+in+motu+musculari+commentarius%5BTitle%5D)+AND+%22ApudSocietatem+Typographicam%22%5BJournal%5D)">De viribus electricitatis in motu musculari commentarius.</a> ApudSocietatem Typographicam. , (1792).</li>
<li>Fulton, J. F., Wilson, L. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFulton%2C+JF+%22Selected+Reading+in+the+History+of+Physiology%22">Selected Reading in the History of Physiology</a>. , Charles C.Thomas. (1930).</li>
<li>Piccolino, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luigi+Galvani+and+animal+electricity%3A+two+centuries+after+the+foundation+of+electrophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Luigi Galvani and animal electricity: two centuries after the foundation of electrophysiology.</a> Trends Neurosci. 20, 443-448 (1997).</li>
<li>Hodgkin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Croonian+Lecture%3A+Ionic+Movements+and+Electrical+Activity+in+Giant+Nerve+Fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+B%2C+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">The Croonian Lecture: Ionic Movements and Electrical Activity in Giant Nerve Fibres.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 148, 1-37 (1958).</li>
<li>Hodgkin, A. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHodgkin%2C+AL+%22The+Sherrington+Lectures+VII+the+Conduction+of+the+Nervous+Impulse%22">The Sherrington Lectures VII the Conduction of the Nervous Impulse</a>. , Liverpool University Press. 71964(1965).</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+further+contribution+regarding+the+influence+of+the+different+constituents+of+the+blood+on+the+contraction+of+the+heart%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">A further contribution regarding the influence of the different constituents of the blood on the contraction of the heart.</a> J. Physiol. 4, 29-42.3 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Further+experiments+regarding+the+influence+of+small+quantities+of+lime%2C+and+other+salts+on+muscular+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Further experiments regarding the influence of small quantities of lime, and other salts on muscular tissue.</a> J. Physiol. 7, 291-308 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S., Buxton, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concerning+the+action+of+calcium%2C+potassium+and+sodium+salts+upon+the+eel%27s+heart+and+upon+the+skeletal+muscles+of+the+frog%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Concerning the action of calcium, potassium and sodium salts upon the eel's heart and upon the skeletal muscles of the frog.</a> J. Physiol. 8, 15-19 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regarding+the+action+of+lime%2C+potassium+and+sodium+salts+on+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Regarding the action of lime, potassium and sodium salts on skeletal muscle.</a> J. Physiol. 8, 20-24 (1887).</li>
<li>Campbell, A. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCampbell%2C+AK+%22Intracellular+Calcium+its+Universal+Role+as+Regulator%22">Intracellular Calcium its Universal Role as Regulator</a>. , John Wiley and Sons. (1983).</li>
<li>Mol, J. Cell Cardiol. 16, ll3-ll6 (1984).</li>
<li>Ridings, J. W., Barry, S. R., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aminophylline+enhances+contractility+of+frog+skeletal+muscle%3A+an+effect+dependent+on+extracellular+calcium%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aminophylline enhances contractility of frog skeletal muscle: an effect dependent on extracellular calcium.</a> J. Appl. Physiol. 67, 671-676 (1989).</li>
<li>Fitts, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cross-bridge+cycle+and+skeletal+muscle+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The cross-bridge cycle and skeletal muscle fatigue.</a> J. Appl. Physiol. 104, 551-558 (2008).</li>
<li>Kolbeck, R. C., Speir, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diaphragm+contactility+as+related+to+cellular+calcium+metabolism%3A+Influence+of+theophylline+and+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22American+Review+of+Respiratory+Disease%22%5BJournal%5D)">Diaphragm contactility as related to cellular calcium metabolism: Influence of theophylline and fatigue.</a> American Review of Respiratory Disease. 139, 495(1989).</li>
<li>Kolbeck, R. C., Nosek, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fatigue+of+rapid+and+slow+onset+in+isolated+perfused+rat+and+mouse+diaphragms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Fatigue of rapid and slow onset in isolated perfused rat and mouse diaphragms.</a> J. Appl. Physiol. 77, 1991-1998 (1994).</li>
<li>Moore, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diaphragm+atrophy+and+weakness+in+cortisone-treated+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Diaphragm atrophy and weakness in cortisone-treated rats.</a> J. Appl. Physiol. 67, 2420-2426 (1989).</li>
<li>Lannergren, J., Westerblad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+decline+due+to+fatigue+and+intracellular+acidification+in+isolated+fibres+from+mouse+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Force decline due to fatigue and intracellular acidification in isolated fibres from mouse skeletal muscle.</a> J. Physiol. 434, 307-322 (1991).</li>
<li>Westerblad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+gradients+of+intracellular+calcium+in+skeletal+muscle+during+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Spatial gradients of intracellular calcium in skeletal muscle during fatigue.</a> Pflugers Arch. 415, 734-740 (1990).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+resistance+to+fatigue+and+altered+calcium+handling+properties+of+sarcalumenin+knockout+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Genomics%22%5BJournal%5D)">Enhanced resistance to fatigue and altered calcium handling properties of sarcalumenin knockout mice.</a> Physiol. Genomics. 23, 72-78 (2005).</li>
<li>Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardioprotection+of+ischemia%2Freperfusion+injury+by+cholesterol-dependent+MG53-mediated+membrane+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair.</a> Circ. Res. 107, 76-83 (2010).</li>
<li>Cai, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MG53+nucleates+assembly+of+cell+membrane+repair+machinery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery.</a> Nat. Cell Biol. 11, 56-64 (2009).</li>
<li>Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficiency+of+MIP%2FMTMR14+phosphatase+induces+a+muscle+disorder+by+disrupting+Ca%282%2B%29+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Deficiency of MIP/MTMR14 phosphatase induces a muscle disorder by disrupting Ca(2+) homeostasis.</a> Nat. Cell Biol. 11, 769-776 (2009).</li>
<li>Romero-Suarez, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle-specific+inositide+phosphatase+%28MIP%2FMTMR14%29+is+reduced+with+age+and+its+loss+accelerates+skeletal+muscle+aging+process+by+altering+calcium+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+%28Albany+NY%29%22%5BJournal%5D)">Muscle-specific inositide phosphatase (MIP/MTMR14) is reduced with age and its loss accelerates skeletal muscle aging process by altering calcium homeostasis.</a> Aging (Albany NY). 2, 504-513 (2010).</li>
<li>Yazawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TRIC+channels+are+essential+for+Ca2%2B+handling+in+intracellular+stores%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">TRIC channels are essential for Ca2+ handling in intracellular stores.</a> Nature. 448, 78-82 (2007).</li>
<li>Brotto, M. A., Nosek, T. M., Kolbeck, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+ageing+on+the+fatigability+of+isolated+mouse+skeletal+muscles+from+mature+and+aged+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Influence of ageing on the fatigability of isolated mouse skeletal muscles from mature and aged mice.</a> Exp. Physiol. 87, 77-82 (2002).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compromised+store-operated+Ca2%2B+entry+in+aged+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Compromised store-operated Ca2+ entry in aged skeletal muscle.</a> Aging Cell. 7, 561-568 (2008).</li>
<li>Pan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dysfunction+of+store-operated+calcium+channel+in+muscle+cells+lacking+mg29%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Dysfunction of store-operated calcium channel in muscle cells lacking mg29.</a> Nat. Cell Biol. 4, 379-383 (2002).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Azumolene+inhibits+a+component+of+store-operated+calcium+entry+coupled+to+the+skeletal+muscle+ryanodine+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Azumolene inhibits a component of store-operated calcium entry coupled to the skeletal muscle ryanodine receptor.</a> J. Biol. Chem. 281, 33477-33486 (2006).</li>
<li>Renaud, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+force+development+by+Na%2B%2C+K%2B%2C+Na%2B+K%2B+pump+and+KATP+channel+during+muscular+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Can.+J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Modulation of force development by Na+, K+, Na+ K+ pump and KATP channel during muscular activity.</a> Can. J. Appl. Physiol. 27, 296-315 (2002).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+and+biochemical+modifications+in+skeletal+muscles+from+malarial+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Functional and biochemical modifications in skeletal muscles from malarial mice.</a> Exp. Physiol. 90, 417-425 (2005).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+and+fatigue-induced+modification+of+function+and+proteins+in+intact+and+skinned+murine+diaphragm+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Hypoxia and fatigue-induced modification of function and proteins in intact and skinned murine diaphragm muscle.</a> Pflugers Arch. 440, 727-734 (2000).</li>
<li>Smith, M. A., Reid, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+modulation+of+contractile+function+in+respiratory+and+limb+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Redox modulation of contractile function in respiratory and limb skeletal muscle.</a> Respir Physiol Neurobiol. 151, 229-241 (2006).</li>
<li>Bagni, M. A., Cecchi, G., Colomo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myofilament+spacing+and+force+generation+in+intact+frog+muscle+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Myofilament spacing and force generation in intact frog muscle fibres.</a> J. Physiol. 430, 61-75 (1990).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Meting van contractiele kracht en vermoeidheid is belangrijk voor de algehele evaluatie van de skeletspieren functie. Het belangrijkste doel van deze test is om veranderingen in spierkracht en vermoeiend eigenschappen onder bepaalde pathologische omstandigheden, zoals sarcopenie en spiervermoeidheid identificeren en het effect van drugs / reagentia op spierflexibiliteit testen. Aangezien de spierkracht is nauw verbonden met intracellulaire Ca2 + afgifte, extracellulair Ca2 + ingang en de...

Skeletspieren hechten aan botten van het skelet en contractiele krachten te genereren onder de controle van het centrale zenuwstelsel. Excitatie-contractie koppeling (ECC) verwijst naar het proces van het omzetten van een elektrische stimulus op een mechanische respons. Ca 2 +-signalering is een essentieel onderdeel van de contractiele functie in skeletspieren. Effectieve Ca 2 + mobilisatie van sarcoplasmatisch reticulum (SR) is een belangrijke component voor ECC in spiercellen 1, 2, en veranderingen in intracellulaire Ca 2 + signalering de desbetreffende contractiele disfunctie grondslag liggen in een aantal spierziekten 3-5. Goede beoordeling van de spier contractiliteit is essentieel en complementair aan Ca 2 + imaging en andere tests om inzicht te krijgen in de skeletspier functie, niet alleen op de contractiele niveau, maar ook op de kinetische niveau. Kracht en snelheid kan ook worden verkregen op de belangrijke eigenschap van de hoogtespierkracht en de status van de ECC proces onder verschillende fysiologische en pathofysiologische omstandigheden. Dit vruchtbare gebied van onderzoek heeft een zeer rijke geschiedenis en vele theorieën van spiercontractie verscheen meer dan twee millennia 6. Moderne spier onderzoek begint waarschijnlijk in 1674-1682 met de microscopische observatie van cross-strepen en myofibrillen in spiervezels door Leeuwenhoek 6. Bijna een eeuw later, Luigi Galvani opgemerkt dat kikker spier samentrekt krachtig wanneer de zenuw wordt aangeraakt met scalpel tijdens een vonkontlading uit een ver elektrische machine 7-9. Krimp kan ook worden vervaardigd door het verbinden van de poot zenuw naar de spier door een metalen geleider. De details van de complexe elektrische signaal-mechanisme bepleit door Galvani werden uiteindelijk geformuleerd door Hodgkin, Huxley en Katz in hun beroemde formule 10, 11, dat werd de basis van elektrofysiologie. De opmerkelijke observaties van Ringer vertegenwoordigen over de effecten van extracellulaire Ca 2 + op de contractiliteit van de kikker hart-en skeletspieren 12 tot 15 van de eerste grote stap in de erkenning van Ca 2 + als een belangrijke regulator van de spier contractiliteit 16, 17. Van de jaren 1980 tot heden een uitbarsting van ontdekkingen in het spierflexibiliteit veld werd gerealiseerd door de invoering van spierflexibiliteit en vermoeidheid protocols in murine skeletspieren 18. Jones en Edwards waren de eersten die dat lage frequentie intermitterende vermoeidheid (door inspanning veroorzaakte vermindering van kracht) suggereren 19 werd geassocieerd met veranderingen in de ECC machines en niet het contractiele apparaat. In de late jaren 1980 en begin 1990 werden Kolkeck et al. 20, Kolbeck en Nosek 21 en Reid 22 met behulp middenrif van diermodellen om de effecten van theophyllines, cortiosterone en vrije radicalen te bestuderen op skeletspieren contractiliteit, terwijl Brooks en Faulkner waren de eerste om te rapporteren over de metingen van herhaalde kracht en macht metingen in snel-en langzaam-spieren van muizen 22. Daarnaast Lannegren, Westerblad, Lam en Westerblad waren de eersten die ex vivo contractiliteit direct te koppelen met intracellulaire Ca 2 + regeling en begon vraagtekens bij de rol van acidose bij spiervermoeidheid 23, 24. Onze laboratoria hebben aanzienlijk bijgedragen sinds de vroege 2000&#39;s naar begrip van nieuwe genen met modulerende en regulerende functies op spier ECC cruciale rol in spierflexibiliteit vermoeidheid en veroudering door een combinatie van intacte muizen spierflexibiliteit studies, intracellulaire Ca 2 + monitoring intact en huid spiervezels en moleculair-genetische manipulaties 3-5, 25-29. Hier hebben we gedetailleerd het experimentele protocol voor het meten van de contractiliteit van muizen-geïsoleerde soleus en m. extensor digitorum longus (EDL) spieren, die overeenkomen met een overwegend langzaam oxidatieve (type I en IIa spiervezels) en meestal snel glyocolytic spier (type IIb en IIx spiervezels) met verschillende contractiele eigenschappen. In dit protocol werden intacte spier-pees complexen geïsoleerd en gebaad in een ADI PowerLab Radnotti kamersysteem voorzien hetzij zuivere zuurstof of een mengsel van zuurstof (95%) en CO 2 (5%). Contractiele krachten werden gegenereerd door elektrische prikkeling van een Gras stimulator en gedetecteerd met behulp van een krachtopnemer die is geïntegreerd met een ADI PowerLab/400 systeem, waardoor aanpassing van macro routines aan de verwerving, inning, digitalisering en opslag van gegevens te controleren. Deze configuratie meten spierkracht, spierkracht, evenals de kracht-frequentierelatie, spiervermoeidheid, herstel van spiervermoeidheid, snelheid en algemene kinetische eigenschappen van spiercontractie. Bovendien kunnen de effecten van geneesmiddelen op spiercontractie worden gecontroleerd door deze experimenten. </p&gt; Voordelen van deze werkwijze liggen in het verwijderen van de neuronale en vasculaire componenten weg van de skeletspieren, waardoor directe beoordeling van de intrinsieke eigenschappen van verdragsluitende spier. Bovendien ex vivo assays kunnen contractiliteit manipulatie van het extracellulaire milieu rond de geïsoleerde spieren, die het gebruik van farmacologische manipulatie van diverse permeatie ion kanalen en transporters om hun fysiologische functies definiëren skeletspierfunctie maakt. Deze ex vivo systeem heeft ons toegestaan ​​om onlangs ontdekt een duidelijke alternan gedrag in bepaalde mutant spier preparaten, die werden gekoppeld aan veranderde intracellulaire Ca 2 + verwerkingseigenschappen 4. Alternans worden gedefinieerd als fluctuerende uitbarsting afleveringen van contractiele kracht tijdens de daling fase van de vermoeiend profiel. Tijdens deze evenementen contractiele krachten tijdelijk te verhogen boven het vorige niveau van kracht dijdens vermoeiend stimulatie, misschien omdat ofwel meer Ca 2 + wordt losgelaten of de contractiele machine gevoeliger geworden voor Ca 2 + 30. Behandeling van cyclopiazonic zuur (CPA), een reversibele blokker van sarcoplasmatisch-endoplasmatisch reticulum calcium ATPase (SERCA), cafeïne, een agonist van ryanodine kanaal (RyR) en herhaalde vermoeiend stimulaties kunnen allemaal leiden tot mechanische alternans 4, wat suggereert dat alternans zijn direct gerelateerd aan modulatie van het EG koppelingsproces. Demonstratie van het te induceren en mechanische alternantie nemen in in vitro contractiliteit setup als voorbeeld de gevarieerde experimentele parameters die kunnen worden verkregen met dit systeem of soortgelijke, op basis van individuele onderzoeksinteresses tonen. Deze methode kan van belang zijn voor onderzoekers bestuderen spierfysiologie. Gelijkaardige opstelling kan ook worden gebruikt voor geïsoleerde skelet muscle-tendon/ligament complexen van andereanatomische locaties, en voor enkelvoudige vezels en spierstrips.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Opmerkingen (optioneel) </td></tr><tr><td> 2-APB </td><td> Tocris </td><td> 1224 </td><td> Blocker van een aantal van Ca 2 + ingang kanalen, waaronder SOC en TRP, enz. </td></tr><tr><td> SKF96365 </td><td> Sigma </td><td> SKF-96365 </td><td> Blocker van een aantal Ca2 + kanalen, toegang SOC en receptor-gemedieerde Ca2 + vermelding etc. </td></tr><tr><td> BTP-2 </td><td> Millipore </td><td> 203890-5MG </td><td> Relatief specifiek SOC blocker </td></tr><tr><td> CPA </td><td> Sigma </td><td> C1530 </td><td> Omkeerbare SERCA blocker </td></tr><tr><td> cafeïne </td><td> Sigma </td><td> C0750 </td><td> Snelle actie RyR agonist </td></tr><tr><td> Radnoti Vier Unit Tissue Orgaan Bath System </td><td> Radnoti </td><td> 159920 </td><td></td></tr><tr><td> Combinatie Tissue Ondersteuning / stimulerende elektrode </td><td> Radnoti </td><td> 160151 </td><td> Verticale Zig Zag Type met weefselondersteuning </td></tr><tr><td> Quad Bridge Amp </td><td> ADInstruments </td><td> FE224 </td><td></td></tr><tr><td> PowerLab/400 </td><td> ADInstruments </td><td></td><td> Dit product is niet meer leverbaar. Kies andere versie van het data-acquisitiesysteem. </td></tr><tr><td> Force Transducers (5 mg - 25 g) </td><td> ADInstruments </td><td> MLT0201/RAD </td><td></td></tr><tr><td> Grafiek v4.02 </td><td> ADInstruments </td&gt; <td></td><td> LabChart 7.3 is de nieuwste versie van Chart software. </td></tr><tr><td> S8800 Dual Pulse Digital Stimulator </td><td> GRAS TECHNOLOGIES </td><td></td><td> Dit product is niet meer leverbaar. S88X Dual Output Square Pulse Stimulator is een nieuwere stimulator. </td></tr><tr><td> RF Transformer Isolatie Unit </td><td> GRAS TECHNOLOGIES </td><td> Model SIU5 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ex vivo beoordeling van contractiliteit, vermoeidheid en alternantie in geïsoleerde skeletspieren

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Hier beschreven is een methode om contractiliteit van geïsoleerde skeletspieren meten. Parameters zoals spierkracht, spierkracht, contractiele kinetiek, vermoeidheid, en herstel na vermoeidheid kan worden verkregen tot specifieke aspecten van de excitatie-contractie koppeling (ECC) proces, zoals prikkelbaarheid, contractiele machines en Ca 2 + wendbaarheid te beoordelen. Deze methode verwijdert de zenuw en bloedtoevoer en richt zich op de geïsoleerde skeletspieren zelf. We routinematig gebruik van deze methode om genetische componenten die de contractiele eigendom van de skeletspieren te veranderen hoewel modulerende Ca 2 + signaalwegen te identificeren. Hier beschrijven we een nieuw geïdentificeerde skeletspier fenotype, dat wil zeggen mechanische alternantie, als voorbeeld van de diverse en rijke informatie die kan worden verkregen met de in vitro assay spierflexibiliteit. Combinatie van deze assay met enkele cel assays, biochemische en genetische benaderingenstry assays kunnen belangrijke inzichten in de mechanismen van ECC in skeletspieren.

We beschrijven een methode om direct te meten spierkracht, spierkracht, contractiele kinetiek en vermoeidheid van geïsoleerde skeletspieren in een<em&gt; In vitro</em&gt; Systeem met behulp van veld stimulatie. Waardevolle informatie over Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; Hanteren eigenschappen en contractiele machines van de spier kan worden verkregen met behulp van verschillende stimulerende protocollen.

Ex Vivo Beoordeling van contractiliteit, vermoeidheid en alternantie in geïsoleerde skeletspieren

Hier wordt een methode beschreven om de contractiliteit van geïsoleerde skeletspieren te meten. Parameters zoals spierkracht, spiervermogen, contractiele kinetiek, ...

Het algemene doel van deze procedure is het isoleren van gezonde, intacte spieren om de contractiele functie in vitro te bestuderen. Dit wordt bereikt door eerst de intacte extensor digitorum longus (EDL) en de soleus- of soleusspieren uit de muis te isoleren. De tweede stap is het vastknopen van de ligamenten en pezen van de EDL- en soleusspieren met chirurgisch hechtmateriaal.Bevestig vervolgens de geïsoleerde spieren aan de krachttransducer en in de contractiekamer. De laatste stap is het stimuleren van de spier met elektrische velspulsen om contracties op te wekken. Uiteindelijk worden de resulterende krachten overgebracht naar de krachttransducer en geregistreerd, waarna diverse fysiologische en farmacologische manipulaties kunnen worden uitgevoerd om hun effecten op de spiercontractiliteit te vergelijken.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden om spierfunctie te evalueren, zoals in situ contractiliteitsmetingen, treat male performance, enzovoort, is dat deze methode de neurale en vasculaire componenten verwijdert uit de skeletspier, waardoor een directe beoordeling van de intrinsieke eigenschappen van de samentrekkende spier mogelijk is. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben, omdat de dissectie van intacte inhales spieren een aanzienlijke behendigheid en geduld vereist. Deze procedure wordt uitgevoerd door een technicus in mijn laboratorium en een keyhole park, een postdoc-fellow in het laboratorium van Dr. Jma.Een visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, aangezien de dissectie van de spier en de montage in de contractiekamer moeilijk uit te voeren zijn. Deze video helpt daarom bij het begrijpen van de anatomische structuur van de spier en het inschatten van de schaal die vereist is voor de montage van de geïsoleerde spier. In deze procedure wordt een wild-type C 57 black six muis, of een muismodel voor een ziekte, geofferd door middel van cervicale dislocatie en in zijligging geplaatst.Maak voor de dissectie van de EDL een oppervlakkige huidincisie. Snijd de fascia tussen de tibialis anterior en de posterieure spiergroep open. Lokaliseer de proximale oorsprong waar het ligament vastzit aan de laterale condyl van de tibia en aan de bovenste driekwart van het anterieure fibulaire oppervlak.Knip vervolgens het ligament door met fijne oogheelkundige scharen, zo distaal mogelijk van de spier, om de proximale oorsprong van de EDL-spier vrij te maken. Houd daarna het ligament vast met een stompe pincet en trek het langzaam weg om de EDL te bevrijden. Het kan noodzakelijk zijn om een deel van het paramecium rondom de EDL en andere spieren rond de EDL door te knippen.Deze stap moet voorzichtig worden uitgevoerd om beschadiging van de EDL-spier te voorkomen. Snijd vervolgens bij de aanhechtingsregio, waar de vier distale pezen in de midden- en distale falangen van tenen twee tot vijf inzetten, de pezen zo ver mogelijk van de spieren af door. Verplaats de geïsoleerde EDL-spier naar een dissectieschaal met calciumvrije isotone tyro-oplossing.De EDL-spier is een snelle glycolytische spier met een bleekroze witte kleur, een lengte van ongeveer 10 tot 13 millimeter en een gewicht van acht tot 11 milligram. Knoop vervolgens met een chirurgische knoop beide uiteinden van de geïsoleerde EDL-spier stevig vast met een hechtdraad van maat 6, waarbij de knoop zo distaal mogelijk van de spier wordt geplaatst en iets boven het middenpunt van de lengte van het ligament of de pees. Verplaats de EDL-spier vervolgens naar de zuurstofs verzadigde weefselbadkamer.Bevestig de spier in de monstergleuf van de krachttransducer en de stationaire haak aan de onderzijde van de badkamer. Herhaal het isolatie- en bevestigingsproces voor de EDL-spier van het andere been door de soleus aan de posterolaterale zijde van het been te dissekeren. Duw de gastrocnemiusspier, die deze normaal gesproken bedekt, opzij.De soleus is een langzame oxidatieve spier met een donkerrode kleur, ongeveer één millimeter korter dan de EDL, maar weegt iets meer dan de EDL. Bij de proximale aanhechting: snijd het ligament door dat langs de soleuslijn verbonden is met de proximale helft van de posterieure tibia en met het proximale derde deel van de posterieure fibula.Snijd vervolgens bij de distale aanhechting de calcaneale pees door die in het posterieure calcaneus hecht. Maak daarna voorzichtig de soleusspier vrij. Monteer de soleusspier vervolgens correct in de badkamer.Zodra de spieren in individuele weefselbadkamers zijn gemonteerd, start u met het registreren van de gegevens. Vergeet niet de nullijn van de krachttransducer te kalibreren. Dit vergemakkelijkt de observatie van veranderingen in de basislijn en vereenvoudigt de vergelijking van spiercontracties onder verschillende experimentele condities.Stimuleer vervolgens de geïsoleerde spieren met blokgolgpulsen. Gebruik elektrische stromen variërend van 60 tot 300 milliamps, individuele blokgolgpulsduren tussen 0,3 en één milliseconde en stimulerende treinduur van 350, 500 of 1000 milliseconden. De volgende stap is het selecteren van een stimulatiefrequentie die in staat is om maximale tetanische kracht te produceren wanneer de geïsoleerde spier op zijn optimale lengte bij kamertemperatuur wordt uitgerekt.Deze frequentie ligt doorgaans rond de 100 hertz voor EDL en 60 hertz. Voor de soleus moet de spier langzaam worden gerekt, waarna 30 seconden wordt gewacht; stimuleer de spier vervolgens bij 100 hertz of 60 hertz. Rek de spier daarna opnieuw.Wacht nog 30 seconden en stimuleer het weefsel opnieuw bij rekken. Als de kracht niet verder toeneemt, betekent dit gewoonlijk dat de maximale kracht is bereikt. Wanneer de kracht bij herhaalde cycli van rekken en stimulatie echter afneemt, wijst dit erop dat de spieren te ver zijn uitgerekt. Laat de spier in dit geval terugkeren naar het vorige reklevel en stimuleer de spier opnieuw totdat de maximale kracht wordt waargenomen.Bepaal nu de relatie tussen kracht en frequentie. Stimuleer de spier met frequenties van 1 tot 140 hertz met stappen van 5 tot 10 hertz en een periodiciteit van 30 tot 60 seconden. Wanneer de experimenten worden uitgevoerd bij 25 °C, en wanneer de experimenten worden uitgevoerd bij 37 °C, wordt de FF uitgebreid naar hogere frequenties tot 300 hertz voor de diafragmaspier, 180 tot 200 hertz voor de soleus en 220 tot 250 hertz voor de EDL.Vergelijk vervolgens de hoeveelheid kracht die door elke stimulatiefrequentie wordt gegenereerd om de frequentie te bepalen die de maximale tetanische kracht en ongeveer de helft van de maximale tetanische kracht opwekt. Tmax verschaft belangrijke informatie over de modulatie van het contractiele mechanisme. De helft van Tmax geeft informatie die relevanter is voor de calciumregulatie en het ECC-proces.De spier wordt vervolgens gestimuleerd met de tmax-frequentie met een interval van één minuut gedurende 30 minuten, een proces dat equilibratie wordt genoemd om de bijdrage van het sarcoplasmatisch reticulum te bestuderen. Om de calciumvrijgave aan de spiercontractiliteit na de equilibratie te bepalen, worden de spieren vermoeid door een halve Tmax-stimulatie te geven met een interval van twee seconden gedurende vijf minuten. We hebben hier een treinduur van 500 milliseconden gebruikt, waardoor de duty cycle 25% is. Laat de spier vervolgens herstellen bij een halve Tmax met een interval van één minuut.Gedurende 30 minuten of totdat de kracht stabiel is, kan een aanvullend vermoeidheidsprotocol worden uitgevoerd. Er wordt nu aangenomen dat het gebruik van tmax-vermoeidheid bij Tmax de status van het contractiele mechanisme nauwkeurig test. Herhaal vervolgens de procedures voor het verkrijgen van FF, zodat de fenotypische verschillen tussen verschillende stammen, ziektemodellen of medicijnbehandelingen kunnen worden waargenomen.Om de bijdrage van extracellulaire calciuminstroom aan de spiercontractiliteit te onderzoeken door de FF voor en na vermoeidheid te analyseren, kan de badoplossing worden vervangen door een oplossing die geen calcium bevat, maar 0,1 millimolar EGTA. Alternatief kunnen verschillende blokkers van store-operated kanalen in de badoplossing worden toegevoegd. Meet aan het einde van het experiment de experimentele lengte van de spieren, weeg ze vervolgens individueel met een analytische balans, vries de spieren snel in in vloeibare stikstof en bewaar ze bij min 80 graden Celsius voor biochemische analyses.Kalibreer nu de krachttransducer. Zet de geregistreerde spierkracht in millivolts om naar gramkracht op basis van de kalibratieresultaten. Normaliseer deze vervolgens naar het fysiologische dwarsdoorsnedeoppervlak.Deze figuur toont de contractiekrachten geïnduceerd door vijf hertz, 20 hertz en de maximale titanische kracht; hier is een spoor te zien van de contractiekracht van een beschadigde spier. Hier is een representatief voorbeeld dat de individuele contracties van een kracht-frequentierelatie in de EDL toont, samen met de uitgezette curve die voortvloeit uit de ff. Dit is een typisch profiel van snelle afname door vermoeidheid van de EDL-spier en een profiel van langzame afname door vermoeidheid van de soleusspier.Vermoeiende stimulatie leidt tot het verschijnen van mechanische alternanten in een knockout-spier met verstoorde eigenschappen voor calciumhuishouding. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek binnen twee uur worden uitgevoerd. Indien correct uitgevoerd, zal het gehele experiment langer duren en zal dit afhangen van het aantal uitgevoerde interventies. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het zeer belangrijk om de DL-spier zo snel mogelijk te isoleren en te monteren, omdat de zuurstofarme in vitro-omgeving onomkeerbare schade aan elke spier kan veroorzaken.Na deze procedure kunnen genanalyse, western blotting, immunohistochemie en structurele studies worden uitgevoerd op dezelfde experimentele spieren om aanvullende vragen te beantwoorden. Bijvoorbeeld het expressieniveau en de lokalisatie van een specifiek eiwit of componenten van spiereiwitten die de contractiliteit of calciumsignalering reguleren, evenals morfologische of ultrastructurele veranderingen in spieren als gevolg van specifieke condities na de ontwikkeling. Deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoekers in het veld van de spierfysiologie om genetische defecten die de skeletspierfunctie beïnvloeden te onderzoeken in diverse modellen, waaronder muizen, ratten en hamsters.

ex-vivo-assessment-contractility-fatigability-alternans-isolated

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Myo-mechanische analyse van geïsoleerde Skeletal Muscle

Beschrijven we een minimaal-invasieve en pijnloze methode om honden achterbeen spierkracht en spier reactie op de herhaalde excentrische contracties te meten.

In vivo Canine spierfunctie Assay

Veranderingen in de ledematen spieren contractiele en passieve mechanische eigenschappen zijn belangrijk biomarkers voor spierziekten. Dit manuscript beschrijft fysiologische tests om deze eigenschappen te meten in het muizen extensor digitorum longus en m. tibialis anterior.

Evaluatie van de spierfunctie van de m. extensor digitorum longus<em&gt; Ex vivo</em&gt; En Voorste scheenbeenspier Spier<em&gt; In situ</em&gt; In Muizen

Murine linker ventriculaire papillaire spier kan worden gebruikt voor cardiale contractiliteit in vitro onderzoeken. Dit artikel beschrijft in detail de isolatie en experimentele protocollen cardiale contractiele kenmerken te bestuderen.

Samentrekbaarheid Metingen op Geïsoleerde papillairspieren voor onderzoek naar Cardiac inotropie in Muizen

Dit protocol is bedoeld om stapsgewijze de techniek van extractie en beoordeling van de hartfunctie te beschrijven met behulp van gevilde cardiomyocyten. Deze methode maakt het mogelijk om de myofilamentfunctie te meten en te acuut temodificeren met kleine bevroren biopsieën die kunnen worden verzameld vanaf verschillende hartlocaties, van muizen tot mannen.

In Vitro Beoordeling van cardiale functie met behulp van gevilde cardiomyocyten

Hier gepresenteerd is een protocol om de contractiele eigenschappen van gestreepte spier myofibrils met nano-Newton resolutie te beoordelen. Het protocol maakt gebruik van een setup met een interferometrie-gebaseerde, optische kracht sonde. Deze opstelling genereert gegevens met een hoge signaal-ruisverhouding en maakt de beoordeling van de contractiele kinetiek van myofibrils mogelijk.

Myofibrils isoleren van skeletspierbiopten en het bepalen van contractielfunctie met een Nano-Newton Resolution Force Transducer

Dit protocol presenteert een verzameling sarcomere, calcium en macroscopische geometrische gegevens van een actief samentrekkende cardiale trabecula ex vivo. Deze gelijktijdige metingen worden mogelijk gemaakt door de integratie van drie beeldvormende modaliteiten.

Gelijktijdige Brightfield, Fluorescentie en Optische Coherentie Tomografische Beeldvorming van Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

Het huidige protocol beschrijft beknopte experimentele details over de evaluatie en interpretatie van in vivo koppelgegevens verkregen via elektrische stimulatie van de gemeenschappelijke peroneuszenuw bij verdoofde varkens.

In vivo Meting van Hindlimb Dorsiflexor Isometrisch koppel van varken

Er wordt een reeks protocollen gepresenteerd die de meting van de contractiele functie beschrijven via sarcomeerlengtedetectie samen met calcium (Ca2+) voorbijgaande meting in geïsoleerde rattenmyocyten. De toepassing van deze aanpak voor studies in diermodellen van hartfalen is ook inbegrepen.

Analyse van cardiale contractiele disfunctie en Ca2+ transiënten in knaagdiermyocyten

Dit protocol beschrijft hoe contractiliteit in volwassen menselijke primaire cardiomyocyten van donorharten kan worden gemeten met het MyoBLAZER-systeem, een betrouwbaar platform voor het beoordelen van door geneesmiddelen geïnduceerde veranderingen in contractiliteit tijdens preklinische ontwikkeling.

Meting van hartcontractiliteit in geïsoleerde volwassen menselijke primaire cardiomyocyten

We beschrijven een protocol om enzymatisch gedissocieerde vezels van verschillende lengtes en typen te verkrijgen uit zes spieren van volwassen muizen: drie daarvan zijn al beschreven (flexor digitorum brevis, extensor digitorum longus, soleus) en drie van hen zijn voor het eerst met succes gedissocieerd (extensor hallucis longus, peroneus longus, peroneus digiti quarti).

Intacte korte, tussenliggende en lange skeletspiervezels verkregen door enzymatische dissociatie van zes achterpootspieren van muizen: voorbij flexor digitorum brevis

Leer een methode om spierkracht, contractiekinetiek en vermoeidheid te meten in geïsoleerde skeletspieren van muizen met veldstimulatie. Deze techniek biedt betrouwbare inzichten in spierfysiologie en calciumafhandeling.

Ex Vivo Beoordeling van contractiliteit, vermoeidheid en alternantie in geïsoleerde skeletspieren

Meer video's verkennen