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 uśmiercono po 2 tygodniach infuzji z pompy osmotycznej lub 1 tygodniu po bezpośrednim wstrzyknięciu NTF4. Wypreparowano krtanie, umieszczono je w krioprotektorze (30% sacharozy i 70% soli fizjologicznej buforowanej fosforanowo), a następnie wykonano seryjne cięcia o grubości 10- µm przy użyciu kriostatu. Mięśnie krtani u osobników starszych ulegają wpływowi podania NTF4 25. Oprócz porównania szczurów młodych i starych, porównano stronę wstrzykniętą i niewst...
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.