Ta praca demonstruje wykonalność techniki spektroskopii rezonansu magnetycznego in vivo fosforu-31 (31PMRS) do ilościowego określenia zdolności mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej (OXPHOS) w ludzkich mięśniach szkieletowych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Spektroskopia rezonansu magnetycznego Phosphorus-31: narzędzie do pomiaru zdolności ultrautleniającej fosforylacji mitochondrialnej in vivo w ludzkich mięśniach szkieletowych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Zdolność do fosforylacji oksydacyjnej mitochondriów mięśni szkieletowych (OXPHOS), która jest niezwykle ważna dla zdrowia i choroby, może być mierzona in vivo i nieinwazyjnie u ludzi za pomocą spektroskopii rezonansu magnetycznego fosforu-31 (31PMRS). Podejście to nie zostało jednak powszechnie przyjęte w badaniach translacyjnych i klinicznych, ze względu na różnice w metodologii i ograniczone wytyczne z literatury. Zwiększona optymalizacja, standaryzacja i rozpowszechnienie metod in vivo 31PMRS ułatwiłoby rozwój terapii celowanych w celu poprawy zdolności OXPHOS i ostatecznie mogłoby korzystnie wpłynąć na zdrowie układu sercowo-naczyniowego. Rozdział 31PMRS wytwarza nieinwazyjny pomiar in vivo pojemności OXPHOS w ludzkich mięśniach szkieletowych, w przeciwieństwie do alternatywnych pomiarów uzyskanych z eksplantowanych i potencjalnie zmienionych mitochondriów za pomocą biopsji mięśni. Opiera się jedynie na skromnym dodatkowym oprzyrządowaniu wykraczającym poza to, co jest już stosowane w skanerach rezonansu magnetycznego dostępnych do badań klinicznych i translacyjnych w większości instytucji. W niniejszej pracy przedstawiono metodę pomiaru in vivo OXPHOS mięśni szkieletowych. Technika ta jest demonstrowana przy użyciu skanera MR całego ciała o natężeniu 1,5 Tesli, wyposażonego w odpowiedni sprzęt i oprogramowanie dla 31PMRS, a my wyjaśniamy prosty i solidny protokół ćwiczeń rezystancyjnych w magnesie, aby szybko zmęczyć mięsień czworogłowy. Powtarzalność i wykonalność wykazano zarówno u ochotników, jak i u osób o szerokim zakresie zdolności funkcjonalnych.
Wprowadzenie
Celem tej pracy jest nakreślenie powtarzalnej metody nieinwazyjnego pomiaru in vivo funkcji mitochondriów mięśni szkieletowych u osób posiadających szeroki zakres zdolności. Nieprawidłowe upośledzenie mitochondriów jest cechą charakterystyczną wielu zespołów metabolicznych i chorób genetycznych, od powszechnych schorzeń, takich jak starzenie się i cukrzyca, po rzadkie zaburzenia, takie jak ataksja Friedreicha.
Zespół metaboliczny i dysfunkcja mitochondriów
Wykazano, żeWykazano, że zespół metaboliczny zakłóca funkcję mitochondriów, hamuje mięśnie szkieletowe OXPHOS i prowadzi do ektopowe....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Niniejszy protokół został zatwierdzony przez Instytucjonalną Radę Przeglądową (Institutional Review Board) Uniwersytetu Stanowego Ohio i jest zgodny z wytycznymi dotyczącymi badań z udziałem ludzi. Krytycznie ważne jest, aby wszystkie procedury z wykorzystaniem sprzętu MR były wykonywane przez odpowiednio przeszkolony personel, przestrzegający najwyższych standardów bezpieczeństwa MR59.
1. Materiały i przygotowanie
- Przed rozpoczęciem eksperymentu należy upewnić się, że wszystkie niezbędne materiały są dostępne (Rycina 2).
- Podłączyć cewkę 31P do złącza cewki w ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Badanie powtarzalności
Sześciu ochotników (4 mężczyzn i 2 kobiety; średni wiek: 24,5 ± 6,2 lat) bez zgłaszanych schorzeń serca, metabolicznych lub mitochondrialnych poddało się sesjom opisanego ćwiczenia i techniki obrazowania 31PMRS w 2 różne dni w ciągu 1 tygodnia w celu oceny powtarzalności techniki (Rysunek 6a). Badania przeprowadzone na zdrowych ochotnikach potwierdzają powtarzal.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W artykule opisano standardowy protokół badania 31PMRS, który umożliwia seryjny i nieinwazyjny pomiar in vivo funkcji mitochondriów mięśni szkieletowych. Protokół jest bardzo atrakcyjny, jeśli weźmie się pod uwagę zakres badań ukierunkowanych na rosnące obciążenie zespołem metabolicznym i wynikającą z niego zachorowalność i śmiertelność. Ten protokół 31PMRS wymaga minimalnej ilości czasu skanera i może być włączony do kompleksowych badań metabolicznych u pacjentów w dowolnym ośrodku z komer.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca była częściowo wspierana przez Davis Heart and Lung Research Institute Trifit Award, a także przez Intramural Research Program NIH National Institute on Aging.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Skaner MR 1,5 T | Producent Siemens | nie wpłynie na wyniki | |
| Cewka nadawczo-odbiorcza 10 cm 31P, producent | PulseTeq | nie wpłynie na wyniki | |
| 3 uncje olejku dla niemowląt | Johnson & Producent Johnson | nie wpłynie na wyniki | |
| Piankowa trójkątna poduszka (kolano) | Producent Siemens | nie wpłynie na wyniki | |
| (3) plastikowe paski rezystancyjne z klamrą; od stołu do stołu | Producent Siemens | nie będzie miał wpływu na wyniki | |
| (1) plastikowy pasek rezystancyjny z klamrą; samołączny | Siemens |
Bibliografia
- Eckel, R. H., Alberti, K. G., Grundy, S. M., Zimmet, P. Z. The metabolic syndrome. Lancet. 375 (9710), 181-183 (2010).
- Shulman, G. I. Ectopic fat in insulin resistance, dyslipidemia, and cardiometabolic disease. N Engl J Med. 371 (12), 1131-1141 (2014).
- Holmstrom, M. H., Iglesias-Gutierrez, E., Zierath, J. R., Garcia-Roves, P. M.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
