$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Celem tego artykułu jest dostarczenie wskazówek dotyczących wykonywania izolowanych funkcji mięśni na dwóch mięśniach myszy - EDL i przeponie. Ocena tych mięśni może dostarczyć informacji na temat tego, czy kandydaci terapeutyczni na choroby mięśni są korzystne. W przypadku obu mięśni głównym czynnikiem w uzyskaniu solidnych danych jest czysta sekcja. Dlatego przećwiczenie i doskonalenie początkowego etapu izolacji jest niezbędne przed przejściem do testów funkcjonalnych. Ponadto ustalenie funkcjonalnych punktów odniesienia dla prawidłowych mięśni ma kluczowe znaczenie przed dokonaniem porównań z mięśniami dystroficznymi lub między zabiegami. Zapewni to, że wyniki badań nie będą podlegały dużej zmienności wynikającej z umiejętności osoby przeprowadzającej eksperymenty. Zastosowanie barwnika nieprzepuszczalnego dla membrany może pomóc w optymalizacji przygotowania do sekcji, ponieważ inkubacja dowolnego mięśnia w roztworze zawierającym taki barwnik oznaczy większość uszkodzonych włókien i może służyć jako wskaźnik sukcesu sekcji. Zminimalizowanie liczby włókien uszkodzonych w mięśniu pomoże zoptymalizować pomiar. Włókna uszkodzone przez rozwarstwienie fluoryzują znacznie jaśniej niż te uszkodzone przez skurcz ekscentryczny, a więc jeśli barwnik jest również używany podczas procesu mechanicznego, można użyć intensywności barwnika do rozróżnienia tych dwóch rodzajów uszkodzeń.
Rozwarstwienie pasków membrany prawie zawsze spowoduje uszkodzenie włókien, po prostu dlatego, że przecinając wzdłuż włókien, niektóre nieuchronnie ulegają zniszczeniu. Absorpcja barwnika jest silna w tych uszkodzonych włóknach i zwykle ogranicza się do zewnętrznych krawędzi preparatu. Średnio obserwujemy pasmo uszkodzonych włókien o szerokości ~3 włókien (~120 μm) po obu stronach paska mięśniowego. Jeśli uszkodzona opaska obejmuje więcej niż 15% mięśnia, dane są odrzucane. Preparat membrany ma również ograniczenia co do optymalnego rozmiaru dla środków funkcjonalnych. Odkryliśmy, że kawałki przepony szersze niż 5 mm zaczynają się składać, ponieważ centralne wiązanie ścięgna znajduje się tylko w jednym punkcie. Powoduje to zmniejszenie siły właściwej w preparacie. Odkryliśmy również, że węższe paski mają również mniejszą siłę właściwą, co naszym zdaniem wynika z tego, że liczba włókien uszkodzonych podczas preparacji stanowi większą część całkowitej liczby włókien. Na przykład, jeśli 0,1 mm z każdej strony jest uszkodzone, oznacza to, że 5% (pasek 2x0,1 mm / 4 mm) nie przyczynia się do działania siły, podczas gdy jeśli pasek ma tylko 1 mm, to 20% preparatu mięśniowego jest uszkodzone. Tak więc zarówno szerokość uszkodzonego obszaru, jak i szerokość całego preparatu są ważnymi czynnikami, które należy kontrolować.
Pomiary maksymalnego napięcia izometrycznego wymagają stymulacji wszystkich włókien mięśniowych w mięśniu. Ze względu na to, że istnieje ogromna zmienność w elementach składowych aparatu funkcyjnego, musi to być określone dla każdej indywidualnej konfiguracji. Na przykład wielkość wanny lub rodzaj stymulatora mogą wpływać na intensywność stymulacji. Stymulacja drgań jest rozsądnym sposobem na określenie warunków stymulacji supramaksymalnej. Po ustaleniu tego dla konkretnej konfiguracji i mięśni, można go wykorzystać do kolejnych badań.
W przeciwieństwie do tego, optymalna długość danego mięśnia musi być mierzona dla każdego preparatu przy użyciu procesu iteracyjnego opisanego powyżej. Gwarantuje to, że nakładanie się grubych i cienkich włókien jest optymalne i mierzona jest maksymalna zdolność generowania siły potencjalnej. Alternatywne procedury mogą opierać się na wzorcach dyfrakcyjnych związanych z prążkami mięśniowymi, ale wymaga to dodatkowego sprzętu, który nie został tutaj opisany.
Rutynowo stosujemy czas trwania stymulacji wynoszący 500 ms, co mieści się w środkowym zakresie tego parametru używanego przez innych badaczy w tej dziedzinie. Chociaż może to powodować pewne zmęczenie mięśnia podczas skurczu, co jest widoczne w "ugięciu" w produkcji maksymalnej siły, samo w sobie może to być pouczające. Na przykład różnicę w zmęczeniu można osiągnąć za pomocą różnych rodzajów terapii, w tym tych, które są ukierunkowane na obchodzenie się z wapniem, stąd ugięcie obowiązujące podczas aktywnego skurczu może służyć jako wskaźnik poprawy. Alternatywnie, utrata siły może wskazywać, że szwy na ścięgnach nie są wystarczająco napięte i że ślizgają się podczas skurczu. Mięsień musi zostać usunięty z kąpieli, a szwy muszą zostać ponownie zawiązane, jeśli tak się stanie. Stosujemy również serię 3 skurczów tężcowych, co pomaga ocenić stabilność preparatu. Ponownie, zsuwanie się szwów doprowadziłoby do utraty siły między skurczami, co wymagałoby ponownego wiązania szwów. Duże mięśnie mogą również generować niedotlenione rdzenie, co prowadzi do utraty siły podczas protokołu. Wielkość mięśni jest czynnikiem ograniczającym wykonywanie izolowanych testów funkcji mięśni, w których mięśnie EDL o masie większej niż 20 mg tracą siłę przy każdym skurczu i nie mogą być podtrzymywane przez superfuzję w kąpieli. Paski membranowe nie cierpią z powodu tych samych powikłań, ponieważ są wystarczająco cienkie, aby zapewnić przedłużoną żywotność w kąpieli.
Inne mięśnie mogą być wykorzystywane do izolowanych funkcji mięśni, w tym mięsień płaszczkowaty, który jest powszechnie używany, ale nie opisano tutaj. Wiele z tych samych procedur można zastosować w przypadku mięśnia płaszczkowatego w zakresie przygotowania i testów funkcjonalnych. Jednak główne różnice dotyczą częstotliwości stymulacji i parametrów skurczów ekscentrycznych. Wykorzystanie mięśnia płaszczkowatego do funkcji uzupełnia działanie pozostałych dwóch mięśni, dlatego należy je traktować jako część "standardowego pakietu" do oceny myszy dystroficznych 4, 7.
Skurcz ekscentryczny zapewnia wskaźnik kruchości skurczu i ważne jest, aby stosować protokół, który powoduje umiarkowaną utratę siły w mięśniach u zwierząt typu dzikiego i znaczną utratę siły w nieleczonych mięśniach dystroficznych, tak aby istniał szeroki zakres dynamiki do porównań. Brak jakiejkolwiek utraty siły w normalnych mięśniach sugeruje, że skurcz ekscentryczny jest zbyt łagodny i nie będzie wystarczający do odróżnienia terapii, które nie są skuteczne, od tych, które są naprawdę korzystne. Jednak dramatyczna utrata siły w normalnych mięśniach poddanych ekscentrycznemu skurczowi może być zbyt duża, aby wydobyć różnice związane z chorobą. Nasz protokół dla EDL i membrany wykorzystuje szybkość rozciągania 0,5 Lo/s, aby uzyskać 10% zmianę długości. Zazwyczaj wykonujemy 5 skurczów ekscentrycznych, które skutkują niewielką utratą siły w normalnych mięśniach i znaczną utratą siły w mięśniach dystroficznych. Z pewnością wszystkie te parametry można zmieniać, aby zwiększyć ogólną zmianę długości, tempo rozciągania lub liczbę skurczów ekscentrycznych w celu rozróżnienia różnic między chorymi i zdrowymi mięśniami, a także na skutki określonego rodzaju mutacji lub leczenia, które jest badane. Tak długo, jak istnieje wyraźna różnica między normalnymi a chorymi mięśniami, istnieje złoty standard, po który można sięgnąć, jeśli chodzi o leczenie.
Podsumowując, protokół ten ustanawia wytyczne dotyczące wykonywania skurczów izometrycznych i ekscentrycznych i, miejmy nadzieję, identyfikuje potencjalne pułapki, których należy unikać podczas ustawiania tej techniki w laboratorium.