Tutaj prezentujemy protokół opisujący zastosowanie neurotrofiny 4 (NTF4) systemowo i bezpośrednio do przebudowy starzejących się mięśni krtani u szczurów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół opisujący zastosowanie neurotrofiny 4 (NTF4) systemowo i bezpośrednio do przebudowy starzejących się mięśni krtani u szczurów.
Dysfunkcja krtani u osób starszych jest główną przyczyną niepełnosprawności, od zaburzeń głosu po dysfagię i utratę odruchów ochronnych dróg oddechowych. Istnieje niewiele, jeśli w ogóle, terapii, które są ukierunkowane na dysfunkcję mięśni krtani związaną z wiekiem. Neurotrofiny biorą udział w unerwieniu mięśni i różnicowaniu połączeń nerwowo-mięśniowych (NMJ). Uważa się, że neurotrofiny zwiększają przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe poprzez zwiększenie uwalniania neuroprzekaźników. Połączenia nerwowo-mięśniowe (NMJ) stają się mniejsze i mniej obfite w starzejących się mięśniach krtani szczura, co świadczy o funkcjonalnym odnerwieniu. Zbadaliśmy wpływ NTF4 na przyszłe zastosowanie kliniczne jako środek terapeutyczny poprawiający funkcję starzejących się mięśni krtani ludzkiej. W tym miejscu przedstawiamy szczegółowy protokół stosowania ogólnoustrojowego i bezpośredniego wstrzykiwania NTF4 w celu zbadania zdolności starzejących się mięśni krtani szczura do przebudowy w odpowiedzi na aplikację NTF4. W tej metodzie szczury otrzymywały NTF4 albo ogólnoustrojowo za pomocą pompy osmotycznej, albo przez bezpośrednie wstrzyknięcie przez fałdy głosowe. Mięśnie krtani zostały następnie wypreparowane i wykorzystane do badania histologicznego morfologii i odnerwienia związanego z wiekiem.
Mięśnie krtani kurczą się szybko i konsekwentnie, i są podatne na niekorzystne skutki starzenia. Uważa się, że ta ciągła aktywność przyczynia się do problemów z głosem lub dysfagii obserwowanych u osób powyżej 65 roku życia 1,2,3,4,5,6,7. Kilka mechanizmów molekularnych i patofizjologicznych przyczynia się do tej dysfunkcji związanej z wiekiem. Mechanizmy te mogą obejmować przebudowę błony śluzowej krtani, zanik lub utratę włókien mięśniowych, brak regeneracji lub atrofię włókien mięśniowych, co powoduje wygięcie fałdów głosowych i niezdolność do zamykania głośni 8,9,10,11. W tej chwili nie ma sprawdzonej terapii medycznej, która mogłaby całkowicie zapobiec lub zrehabilitować te związane z wiekiem zmiany w tych mięśniach.
Modulacja skuteczności transmisji nerwowo-mięśniowej może znacznie wpłynąć na wydajność neuromotoryczną. Rodzina neurotrofin obejmuje czynnik wzrostu nerwów (NGF), czynnik wzrostu nerwów pochodzenia mózgowego (BDNF), neurotrofinę 3 (NTF3) i NTF4 12,13. Wykazano, że neurotrofiny modulują skuteczność synapsów1,4. Czynnik wzrostu hepatocytów, transformujący czynnik wzrostu beta i czynnik wzrostu fibroblastów są ostatnio stosowane u ludzi w leczeniu bliznowacenia fałdów głosowych 15-17. NTF4 reguluje również skuteczność NMJ; myszy bez NTF4 pokazują zdemontowane NMJ 11,18,19. Badania te prowadzą do obiecujących efektów leczenia starzejących się zaburzeń mięśni krtani i odnerwienia czynnikami wzrostu.
Bezpośrednie wstrzyknięcia do tkanek fałdów głosowych nie są bezprecedensowe u ludzi. Na przykład miejscowe iniekcje toksyny botulinowej są obecnie stosowane jako skuteczne leczenie neurologicznych zaburzeń ruchowych, które wpływają na mięśnie krtani, takich jak spazmatyczna dysfonia i obustronne nawracające porażenie nerwu krtaniowego 20,21. Hydrożel z kwasem hialuronowym to kolejny środek do wstrzykiwań, który jest stosowany w leczeniu straszenia fałdami głosowymi i niewydolności krtani 22,23. Laryngoplastyka iniekcyjna może być stosowana w leczeniu różnych zaburzeń komunikacji 24. Te metody bezpośredniego wstrzykiwania dają nadzieję na poprawę funkcji głosowych i połykania w starzejących się populacjach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Użyj samców szczurów rasy norweskiej Fischer 344-Brown w wieku 6 i 30 miesięcy do tego protokołu. Szczury pozyskano z kolonii gryzoni National Institute of Aging. Do tego badania wykorzystaliśmy szczury, ponieważ struktura krtani szczura jest podobna do ludzkiej, funkcjonalnie służąc do ochrony dróg oddechowych i wokalizacji specyficznych dla gatunku Badanie to zostało przeprowadzone zgodnie z polityką PHS dotyczącą humanitarnej opieki i wykorzystania zwierząt laboratoryjnych, przewodnikiem NIH dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych, oraz Ustawa o dobrostanie zwierząt (7 U.S.C. i nast.); protokół wykorzystania zwierząt został zatwierdzony przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Kentucky.
1. Znieczulenie szczurów
2. Implantacja pompy osmotycznej
3. Znieczulenie szczurów do bezpośredniego wstrzyknięcia
4. Bezpośrednia iniekcja i wizualizacja
5. Eutanazja szczurów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Szczury zostały poddane eutanazji po 2 tygodniach infuzji z pompy osmotycznej lub 1 tygodniu po bezpośrednim wstrzyknięciu NTF4. Pobrano krtanie, umieszczono je w krioprotektorze (30% sacharozy i 70% soli fizjologicznej buforowanej fosforanowo), a następnie wykonano seryjne cięcia o grubości 10- µm za pomocą kriostatu. Mięśnie krtani u starszych osobników reagują na podanie NTF4 25. Oprócz porównania młodych i starych szczurów, zestawiono ze sobą stronę wstrzyknięt...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Mięśnie krtani są podatne na niekorzystne skutki starzenia. Poprzednie badania wykazały zmiany w starzeniu się mięśni krtani, które obejmują zmiany wielkości włókien, całkowitej liczby włókien, zdolności regeneracyjnych, zmian wielkości i ilości NMJ, a także zmiany funkcji skurczu i przesunięć izoformy miozyny 4,11,27,30,31 . Starzenie się mięśni krtani może ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez granty z National Institute on Deafness and Other communication Disorders (R21DC010806 dla C.A.M. i J.C.S. oraz R01DC011285 dla C.A.M.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Neurotrofin 4 | Pepro Tech | 450-04 | 200 ng w 50 μ L |
| Pompa osmotyczna Alzet | DURECT Corporation | 2001D | |
| 30 ° endoskop | Stoltz | 61029D | |
| 50 mm 30 miernik 100-μ L strzykawka | Hamilton | 84850 i 201812 | |
| sól fizjologiczna (roztwór chlorku sodu) | Sigma-Aldrich | S8776 | |
| chlorowodorek ketaminy | Henry Schein | 56344 | |
| chlorowodorek ksylazyny | Henry Schein | 33198 | |
| Igła 25 G 5/8 | Becton-Dickinson | 305901 | |
| Strzykawka 1 ml | Becton-Dickinson | ||
| maść okulistyczna | Henry Schein | 8897 | |
| maszynki do strzyżenia | Oster | 44-018 | |
| etanol | Decon | 2716 | |
| jod (Betadine) | Purdue Pharma L.P. | ||
| poduszka grzewcza | Sunbeam | 731-5 | |
| 5-0 nylonowa nić do szwów | AD Surgical | PMN-518R6 | |
| crile hemostat | Fine Science Tools | 13005-14 | |
| delikatne kleszcze do wiązania szwów | Fine Science Tools | 11063-07 | |
| meloksykam | Henry Schein | 49756 | |
| karprofen | Merritt Veterinary Supplies | 148700 | |
| maść z antybiotykiem | Henry | Schein 57110 | |
| acepromizyna Aceproject | Henry Schein | 3845 | |
| izofluran Isothesia | Henry Schein | 50033 | |
| skrzynka indukcyjna (skrzynka anestezjologiczna) | Harvard Apparatus | 50-0116 | |
| zbiornik sprężonego tlenu | Scott Gross | UN1072 | |
| Small Parts Inc (Amazon) | |||
| kleszcze z gumową końcówką | Guma do narzędzi naukowych | 11075-00 | |
| płynna guma do kleszczy powyżej | plastikowego widma Lowe's | 42518 | |
| (strzykawka BD przycięta na długość) | Becton-Dickinson | 309659 | |
| halogenowe źródło światła nosorożecowo-krtaniowego stroboskop | Kay-Pentax | RLS 9100 B | |
| magnetowid | Kay-Pentax | ||
| sacharoza | Sigma-Aldrich | S0389-500G | |
| fizjologiczna buforowana fosforanami | Sigma-Aldrich | P4417-100TAB | |
| kriostat Mictotom HM525 | Thermo Scientific | HM 525 | |
| Gill 1 hematoksylina | VWR | 10143-142 | |
| Shandon eozyna-Y alkoholowa | Thermo Fisher Scientific | 6766007 | |
| kanał antysodowy przeciwciało Nav1.5 wytwarzane u królika | Sigma-Aldrich | S0819 | |
| Texas red-X falloidyna | Sigma-Aldrich | T7471 | |
| alfa-bungarotoksyna alexa fluor 488 koniugat | Thermo Fisher Scientific | B-13422 | |
| Znieczulenie małych zwierząt maszyna | Smiths Medical | CDS 9000 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.