W tym badaniu prezentujemy metodę in vivo do szacowania liczby i wielkości jednostek motorycznych w celu ilościowego określenia połączenia jednostki motorycznej membrany szczura. Opisano podejście krok po kroku do tych technik.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
W tym badaniu prezentujemy metodę in vivo do szacowania liczby i wielkości jednostek motorycznych w celu ilościowego określenia połączenia jednostki motorycznej membrany szczura. Opisano podejście krok po kroku do tych technik.
Utrata funkcji mięśni wentylacyjnych jest konsekwencją uszkodzenia neuronu ruchowego i neurodegeneracji (np. odpowiednio uszkodzenie rdzenia kręgowego szyjnego i stwardnienie zanikowe boczne). Freniczne neurony ruchowe są ostatnim ogniwem między ośrodkowym układem nerwowym a mięśniami, a ich odpowiednie jednostki motoryczne (grupy włókien mięśniowych unerwionych przez pojedynczy neuron ruchowy) reprezentują najmniejszą jednostkę funkcjonalną układu nerwowo-mięśniowego. Złożony potencjał czynnościowy mięśni (CMAP), potencjał pojedynczej jednostki motorycznej (SMUP) i szacowanie liczby jednostek motorycznych (MUNE) są uznanymi podejściami elektrofizjologicznymi, które umożliwiają podłużną ocenę integralności jednostek motorycznych w modelach zwierzęcych w czasie, ale najczęściej stosowano je do mięśni kończyn. Dlatego celem tego badania jest opisanie podejścia w przedklinicznych badaniach na gryzoniach, które można zastosować podłużnie do ilościowego określenia frenicznego MUNE, wielkości jednostki motorycznej (reprezentowanej jako SMUP) i CMAP, a następnie wykazania użyteczności tych podejść w modelu utraty neuronów ruchowych. Czułe, obiektywne i istotne translacyjnie biomarkery uszkodzeń, degeneracji i regeneracji neuronów w uszkodzeniach i chorobach neuronów ruchowych mogą znacznie pomóc i przyspieszyć odkrycia w badaniach eksperymentalnych do testów klinicznych.
Freniczne neurony ruchowe (MN), rozciągające się od poziomów miotomii C3 do C6, tworzą końcowe ogniwo od ośrodkowego układu nerwowego (OUN) do mięśnia przepony1. Przeponowe jednostki motoryczne (MU) składają się z pojedynczego rdzeniowego MN i jego unerwionych włókien mięśniowych przepony, tworzących najmniejszą jednostkę funkcjonalną układu nerwowo-mięśniowego układu oddechowego. Funkcja wentylacji wymaga odpowiedniego skurczu mięśnia przepony osiągniętego poprzez skoordynowaną aktywację przepony MU pool2,3. Wiele chorób neurologicznych, w tym stwardnienie zanikowe boczne (ALS), prowadzi do poważnych zaburzeń wentylacji, ostatecznie przyczyniając się do przyczyny śmierci4.
Kilka podejść elektrofizjologicznych może być zastosowanych do oceny i monitorowania integralności puli jednostek motorycznych (MU) in vivo. Złożony potencjał czynnościowy mięśni (CMAP) odzwierciedla zsumowaną depolaryzację wszystkich włókien mięśniowych w określonym mięśniu lub grupie mięśni po stymulacji nerwów obwodowych i jest wrażliwy na szereg schorzeń nerwowo-mięśniowych, w tym ALS5,6 i rdzeniowy zanik mięśni (SMA)7,8,9. Ograniczeniem oceny CMAP jest to, że kiełkowanie uboczne może prowadzić do utrzymania amplitudy i powierzchni CMAP nawet w obecności strat MU10. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, wprowadzono modyfikacje w technice CMAP w celu oceny zarówno liczby jednostek motorycznych, jak i rozmiaru11. Ponadto badanie in vivo badające funkcjonalną ocenę CMAP przepony za pomocą systemu elektrofizjologicznego zasugerowało, że możliwe jest również wykorzystanie opisanej techniki zapisu CMAP membrany do szacowania liczby jednostek motorycznych12.
Technika przyrostowego szacowania liczby jednostek motorycznych (MUNE) została początkowo wprowadzona na początku lat siedemdziesiątych przez McComas et al. dla mięśnia prostownika palca brevis u ludzi13. Podejście przyrostowe MUNE było modyfikacją tradycyjnej techniki zapisu CMAP, podczas której dostarczano stopniowo zwiększającą się stymulację w celu zarejestrowania ilościowych, submaksymalnych przyrostów typu "wszystko albo nic" jako wskaźników odpowiedzi pojedynczej jednostki motorycznej. Zsumowane i uśrednione przyrosty wykorzystano do obliczenia oszacowania wielkości potencjału pojedynczej jednostki motorycznej (SMUP). Ten obliczony rozmiar został następnie podzielony na amplitudę CMAP, aby oszacować liczbę MU unerwiających badany mięsień11. MUNE wykazuje wysoką czułość w wykrywaniu i monitorowaniu utraty jednostek motorycznych, co pozwala na identyfikację dysfunkcji jednostki motorycznej przed obserwowalnymi zmianami w pomiarach, takich jak amplituda CMAP lub obszar14,15. U pacjentów z ALS MUNE okazał się wyjątkowo czuły, służąc jako ważny biomarker dla początku, progresji i rokowania choroby16,17.
Liczne adaptacje MUNE zostały opracowane i szeroko stosowane do oceny funkcji MUNE w warunkach takich jak neurodegeneracja, uszkodzenie układu nerwowego i naturalny proces starzenia18,19,20,21. Od czasu początkowego opisu, zarówno w badaniach na ludziach, jak i na modelach zwierzęcych, zastosowano różne adaptacje wykorzystujące zarówno reakcje elektrofizjologiczne, jak i pomiary siły przyrostowej (mechanicznej)22. MUNE zapewnia nieinwazyjną ocenę funkcjonalną połączenia neuronów ruchowych z mięśniem. Długotrwałe stosowanie MUNE umożliwia zrozumienie progresji choroby lub indukowanego fenotypu oraz ocenę ochronnych lub regeneracyjnych efektów interwencji terapeutycznych, zarówno w warunkach klinicznych, jak i przedklinicznych. Niezależnie od skuteczności pomiarów odtwarzalności MUNE i klinicznego znaczenia tej techniki dla basenów MU w większości ludzkiego ciała, wysiłki w dużej mierze koncentrowały się na mięśniach kończyn w mięśniach gryzoni10,23,24,25.
Dlatego celem tego badania było opisanie podejścia do uzyskania złożonego potencjału czynnościowego mięśni (CMAP), SMUP i liczby frenicznej jednostki motorycznej (MUNE) jako ocen in vivo, które mogą być używane podłużnie w przedklinicznych badaniach na gryzoniach do ilościowego określenia MUNE, wielkości jednostki motorycznej (reprezentowanej jako SMUP) i CMAP. Ponadto przedstawiamy reprezentatywne dane, które podkreślają utratę liczby MU przepony po doopłucnowym podaniu czynnika zwyrodnieniowego MN, fragmentu toksyny B sprzężonego z saporyną (CTB-SAP).
Wszystkie procedury zostały zatwierdzone i przeprowadzone zgodnie z wytycznymi ustanowionymi przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt (Institutional Animal Care and Use Committee) na Uniwersytecie Missouri. Eksperymenty przeprowadzono na dorosłych samcach szczurów linii Sprague-Dawley w wieku od 1 do 15 tygodni. Szczury te były kwaterowane parami i utrzymywane w 12:12 godzinnym cyklu światło-ciemność, z nieograniczonym dostępem do standardowej komercyjnej karmy granulowanej oraz wody traktowanej HCl.
1. Przygotowanie zwierząt i podanie znieczulenia
2. Rozmieszczenie i konfiguracja elektrod
3. Pozyskiwanie danych

Techniki CMAP, SMUP i MUNE opisane w niniejszym raporcie umożliwiają rejestrację funkcji nerwowo-mięśniowej mięśnia przepony przy zastosowaniu małoinwazyjnego rozmieszczenia elektrod (Rysunek 1). Parametry amplitudy i pola mogą być wykorzystane do charakterystyki wielkości nadmaksymalnego CMAP, zapewniając ogólną miarę wydajności grupy mięśniowej (Rysunek 2). Jednakże w naszych obecnych metodach opieramy się na amplitudzie w celu ilościowego określenia wielkości zarówno CMAP, jak i SMUP. CMAP, SMUP i MUNE mogą być wykorzystywane do pomiaru funkcji nerwowo-mięśniowej w różnych ratowych modelach chorób nerwowo-mięśniowych. Aby zademonstrować utratę jednostek motorycznych (MU) w kontekście degeneracji neuronów ruchowych (MN), szczurom wykonano obustronny wtrysk dopłucnowy CTB-SAP (25 µg) w celu ukierunkowania na MN nerwu przeponowego oraz dodatkowy CTB (25 µg), natomiast szczury kontrolne otrzymały nieukonjugowany CTB (25 µg) i SAP (25 µg)1,27.
W Rysunek 3porównano wyniki uzyskane u dorosłego szczura kontrolnego oraz u dorosłego szczura (12 tygodni) siedem dni po wewnątrzopłucznej iniekcji CTB-SAP. Po wewnątrzopłucznym podaniu CTB-SAP liczba MUNE uległa zmniejszeniu do szacunkowych 60 funkcjonalnych jednostek motorycznych w porównaniu z prawidłowym wynikiem 74 funkcjonalnych jednostek motorycznych u szczura kontrolnego. Jednakże amplituda CMAP u szczura po podaniu CTB-SAP (14,25 mV peak-to-peak) wykazała minimalne zmiany w porównaniu z grupą kontrolną (14,5 mV peak-to-peak), co prawdopodobnie wynika z kiełkowania kolaterali. W Rycina 4, Wartości CMAP, SMUP i MUNE przepony były pozyskiwane obustronnie i uśredniane w punkcie wyjścia/przed wstrzyknięciem (n = 14), a także w 7. (n = 14), 14. (n = 14), 21. (n = 6) i 28. (n = 14) dobie po wstrzyknięciu. W Rycina 4, nie stwierdzono różnic wyjściowych między grupami. W przypadku MUNE odnotowano istotną zmianę w czasie (p < 0,05), CTB-SAP (p < 0,01) oraz czas interakcji x CTB-SAP (p < 0,01) przy około 40% redukcji MUNE u szczurów CTB-SAP. Średni SMUP u szczurów CTB-SAP wykazał istotną zmianę w czasie (p < 0,05) oraz CTB-SAP (p < 0,01), ale nie stwierdzono istotnej interakcji, przy wzroście amplitudy SMUP o około 50–60%. CMAP nie wykazał istotnych zmian.

Rysunek 1Rozmieszczenie elektrod. (The text to be translated is missing; please provide the source text).A) katoda stymulująca i (B) anody są wprowadzane podskórnie w boczną część szyi, pomiędzy przedni i środkowy mięsień scalenus, w odstępach około 1 cm. (C) "aktywny" elektroda (E1) i (D) "referencja" elektroda rejestrująca (E2) jest umieszczona w linii środkowobojczykowej poniżej dolnej krawędzi ostatniego żebra, zgodnie z kątem między wyrostkiem mieczowatym a ostatnią chrząstką żebrową. Ponadto, (E) jednorazowa elektroda dyskowa została umieszczona na ogonie jako uziemienie w celu zminimalizowania artefaktów. Stworzono w BioRender.com. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2Złożony potencjał czynnościowy mięśnia. Ilustracja reprezentatywnej odpowiedzi CMAP zarejestrowanej z mięśnia lewej połowy przepony. Amplituda od szczytu do szczytu CMAP jest określana od napięcia szczytu ujemnego do napięcia szczytu dodatniego. Skrót: CMAP = złożony potencjał czynnościowy mięśnia. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Rycina 3Dwa reprezentatywne zapisy CMAP i MUNE od szczura kontrolnego oraz od dorosłego szczura siedem dni po wewnątrzpleuralnej iniekcji CTB-SAP. (A) Lewy złożony potencjał czynnościowy mięśnia (CMAP) przeponowego u dorosłego szczura kontrolnego (w wieku 12 tygodni) z amplitudą szczyt-szczyt wynoszącą 14,5 mV. Czułość ekranu = 1 mV/podziałka i czas trwania na ekranie 1 ms/podziałka. (BKolejne dziesięć odpowiedzi inkrementalnych o całkowitej amplitudzie 1,940 mV dzieli się przez 10, aby wyznaczyć średnią wielkość SMUP (0,194 mV). Czułość ekranu = 0,2 mV/dywizja i prędkość przesuwu 1 ms/dywizja. Obliczone MUNE = 74 (MUNE = CMAP/średnia wielkość SMUP (14,5 mV/ 0,194 mV)).C) CMAP nerwu przeponowego siedem dni po wstrzyknięciu CTB-SAP, wykazujący niemal brak zmian w amplitudzie szczyt-szczyt CMAP wynoszącej 14,25 mV. Czułość ekranu = 1 mV/podziałka i szybkość przesuwu 1 ms/podziałka. (DNastępnie zastosowano dziesięć kolejnych odpowiedzi przyrostowych o całkowitej amplitudzie szczyt-szczyt wynoszącej 2,360 mV, podzielonej przez 10, aby uzyskać średnią wielkość SMUP wynoszącą 0,236 mV. Czułość ekranu = 0,2 mV/działka i prędkość przesuwu 1 ms/działka. W ten sposób obliczona wartość MUNE wyniosła 60. Skróty: CMAP = złożony potencjał czynnościowy mięśnia; MUNE = szacowanie liczby jednostek motorycznych; CTB-SAP = fragment B toksyny cholery połączony z saporyną; SMUP = potencjał pojedynczej jednostki motorycznej. *Ilustracja artefaktu wywołanego stymulacją elektryczną; należy zauważyć, że ze względu na kontrast między amplitudą bodźca elektrycznego a CMAP oraz odpowiedziami przyrostowymi, na wykresie przedstawiono jedynie część bodźca. W celu zwiększenia dostępności wykorzystano kolorystykę przyjazną dla osób z zaburzeniami rozpoznawania barw, aby ułatwić wizualizację odpowiedzi przyrostowych. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4Ocena elektrofizjologiczna CMAP, SMUP i MUNE po CTB-SAP. Nie stwierdzono różnic wyjściowych między grupami (w obu grupach, CTB-SAP i kontrolnej, znajdowało się po siedem 1-tygodniowych samców szczurów).A) CMAP nie wykazał istotnych zmian. (B) Średnia wartość SMUP u szczurów CTB-SAP wykazała istotną zmianę w czasie (p < 0,05) oraz z CTB-SAP (p < 0,01), przy braku istotnej interakcji, co wskazuje na wzrost amplitudy SMUP o 50–60%. (CSiedem dni po wstrzyknięciu CTB-SAP średnia wartość MUNE uległa znacznemu obniżeniu o 27,07%, z poziomu 102,58 ± 20,54 do 72,43 ± 15,59 szacunkowych funkcjonalnych jednostek motorycznych (średnia ± SD). Redukcja ta utrzymywała się, a w 28. dniu odnotowano dodatkowy spadek o 1,75% (MUNE: 60,64 ± 1,33, p < 0,01). Wszystkie pomiary w punkcie wyjścia oraz w 7., 14. i 28. dniu po wstrzyknięciu przeprowadzono u 14 szczurów, z czego n = 7 szczurów otrzymało wstrzyknięty sprzężony CTB-SAP, a n = 7 szczurów otrzymało niesprzężony CTB i SAP jako grupę kontrolną. W 21. dniu wykorzystano sześć szczurów. Dane CMAP, SMUP i MUNE przedstawiono jako średnią, a porównania przeprowadzono przy użyciu dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). Gwiazdki oznaczają różnice w różnych punktach czasowych: *p < 0,05 oraz **p < 0.01. Skróty: CMAP = złożony potencjał czynnościowy mięśnia; MUNE = szacowanie liczby jednostek motorycznych; CTB-SAP = fragment B toksyny choleryjskiej sprzężony z saporyną; SMUP = potencjał pojedynczej jednostki motorycznej. Aby wyświetlić większą wersję tej ryciny, kliknij tutaj.
W chorobach zwyrodnieniowych MN, takich jak ALS, kluczowa jest ocena MU zaangażowanych w wentylację28. Pomimo występowania zwyrodnienia MN układu oddechowego u pacjentów z ALS, specyficzny początek i progresja zgonu MN pozostają nie w pełni poznane 29,30,31. Uznając znaczenie tego aspektu, zastosowano różne modele, zarówno genetyczne (np. SOD1 2,32), jak i niegenetyczne (np. CTB-SAP iniekcja doopłucnowa 3,27,33), do naśladowania niewydolności oddechowej w zwierzęcych modelach chorób neurodegeneracyjnych. W związku z tym identyfikacja biomarkera do diagnozowania, monitorowania i oceny potencjalnych efektów leczenia jest korzystna dla tych modeli. Ponadto biomarkery mogą ułatwić kliniczne przełożenie wyników badań przedklinicznych.
Aby określić ilościowo liczbę unerwionych MN w modelach zwyrodnieniowych gryzoni, zastosowano różne techniki znakowania, w tym znaczniki wsteczne i adenowirusy, 25,34,35,36. Wcześniej immunohistochemia była wykorzystywana do oznaczania przeponowych neuronów ruchowych w przednim rogu szyjnego rdzenia kręgowego 2,3,33. Techniki znakowania, choć cenne dla ocen MN, mają ograniczenia w ocenie funkcjonalności jednostek pochodzenia i nie nadają się do ocen podłużnych37. Obiektywne oceny elektrofizjologiczne mają kluczowe znaczenie dla udanej translacji międzygatunkowej, zwłaszcza biorąc pod uwagę wyraźne różnice strukturalne w funkcjonalnych i anatomicznych cechach układów motorycznych między ludźmi a gryzoniami38,39. Uwzględnienie różnic neurobiologicznych stanowi wyzwanie w przełożeniu wyników z modeli gryzoni na pacjentów. MUNE pokonuje te przeszkody, służąc jako obiektywna elektrofizjologiczna miara funkcji MN, umożliwiając ocenę funkcjonalnej łączności MU jako biomarkera w eksperymentach z modelem zwyrodnieniowym MN 3,40.
CMAP, SMUP i MUNE są powszechnie stosowane w badaniach naukowych i do oceny pacjentów z zaburzeniami nerwowo-mięśniowymi 9,10,11. Te potencjalne biomarkery są minimalnie inwazyjne, co umożliwia długotrwałą ocenę funkcji u tej samej osoby w czasie. Co ważne, chociaż nie mierzą one bezpośrednio aktywacji lub rekrutacji MU przez korowe MN, zapewniają klinicznie istotne oszacowanie integralności MN i jej funkcjonalnego odpowiednika, MU. Modele chorób zwyrodnieniowych MN u gryzoni mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechanizmów fizjopatologicznych leżących u podstaw chorób u ludzi oraz dla przedklinicznego postępu skutecznych metod leczenia. Opracowanie miar wyników i biomarkerów, które można przełożyć na różne gatunki, może usprawnić i przyspieszyć przełożenie obiecujących wyników przedklinicznych na badania kliniczne11. Biorąc pod uwagę względną złożoność pomiarów, dostosowaliśmy i udoskonaliliśmy te techniki od kończyn szczura do mięśnia przepony. Tłumaczenie to zostało przedstawione w formie wizualnej, aby ułatwić szersze wykorzystanie i wdrożenie w badaniach na szczurach.
Z naszego doświadczenia wynika, że kliniczne systemy elektrodiagnostyczne dobrze nadają się do badań przedstawionych w tym kontekście. Przydatność ta wynika z ulepszonej ergonomii interfejsu między egzaminatorem a systemem elektrodiagnostycznym, co ułatwia wygodne sterowanie. W naszej grupie laboratoryjnej stosujemy system dwukanałowy z dwoma nieprzełączanymi kanałami wzmacniacza. Kanały te są wyposażone w 24-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy i działają z częstotliwością próbkowania 48 kHz na kanał. Wzmocnienie sprzętowe jest regulowane w zakresie od 10nV do 100 mV na działkę. Zastosowaliśmy filtr niskotonowy o zakresie od 0,2 Hz do 5 kHz, a ustawienia filtra wysokotonowego obejmowały zakres od 30 Hz do 10 kHz. Dodatkowo zastosowaliśmy stymulator stałoprądowy o regulowanym natężeniu w zakresie od 0 do 100 mA i czasie trwania od 0,02 do 1 ms. Większość systemów klinicznych oferuje porównywalne funkcje, które są odpowiednie do rejestrowania odpowiedzi CMAP, SMUP i MUNE. Systemy te można odpowiednio dostosować, aby zapewnić dokładny zapis żądanych danych. Na przykład amplitudę CMAP można ocenić od podstawy do szczytu i od szczytu do szczytu. Kliniczne systemy elektrodiagnostyczne są często domyślnie przystosowane do oceny wartości od podstawy do szczytu, która jest obliczana od izoelektrycznej linii podstawowej do początkowego piku ujemnego.
Proces uzyskiwania odpowiedzi CMAP, SMUP i MUNE z membrany obejmuje kilka kluczowych etapów. Stałe i dokładne rozmieszczenie elektrod, wraz z odpowiednią głębokością elektrody, jest niezbędne do niezawodnego pomiaru amplitud i minimalizacji szumów tła podczas nagrywania. Nieprawidłowe umieszczenie elektrod stymulujących może prowadzić do niezamierzonych konsekwencji. Umieszczenie elektrod stymulujących zbyt daleko z tyłu może skutkować nadmiernymi skurczami mięśni kończyn przednich w celu pobudzenia splotu ramiennego, podczas gdy umieszczenie powyżej poziomu C4 może utrudnić stymulację nerwu przeponowego. Głębsze umieszczenie niesie ze sobą ryzyko uszkodzenia tętnicy szyjnej lub wywołania nerwu błędnego, co może powodować problemy z przewodnictwem serca. Umieszczając elektrody rejestrujące wyżej lub niżej niż ostatnie żebro, mogą wystąpić pomiary odpowiednio stymulacji międzyżebrowej lub prostej brzucha. Aby uniknąć rejestracji z innych mięśni, zauważ, że ujemny szczyt opóźnienia CMAP przepony wynosi zwykle 1,5-3,5 ms, a jego charakterystyczny kształt pokazano na rysunku 2. Nasze obserwacje wykazały, że elektrody igłowe dają bardziej spójne zapisy CMAP, SMUP i MUNE w porównaniu z elektrodami w kształcie dysku dla mięśnia przepony. Ta zwiększona konsystencja przypisuje się kopulastemu kształtowi mięśnia przepony i obecności innych mięśni w pobliżu, takich jak mięśnie międzyżebrowe i proste brzucha. Dodatkowo, elastyczne rozmieszczenie elektrod igłowych jest kolejnym korzystnym czynnikiem. Jeśli chodzi o intensywność stymulacji elektrycznej, wykorzystaliśmy zakres od 60 do 100 mA do stymulacji nerwu przeponowego, który wykracza poza zgłoszone zakresy dla innych układów motorycznych. Różnica ta wynika z głębszego położenia nerwu przeponowego w szyi w porównaniu z bardziej powierzchownymi lokalizacjami nerwu kulszowego i splotu ramiennego odpowiednio w kończynie tylnej i przedniej.
Uzyskanie średniego SMUP stanowi większe wyzwanie techniczne w porównaniu z CMAP. Mniejszy rozmiar odpowiedzi, w zakresie mikrowoltów, a nie miliwoltów, sprawia, że wpływ szumu tła jest bardziej wyraźny. Aby złagodzić szumy tła, rozważ optymalizację rozmieszczenia elektrod poprzez regulację elektrody uziemiającej, katody i anody. Dodatkowo upewnij się, że w konfiguracji eksperymentalnej występują minimalne zakłócenia ze strony pobliskich urządzeń elektrycznych. Klatka Faradaya, powszechnie stosowana w elektrofizjologii wewnątrzkomórkowej, nie jest konieczna do tej konfiguracji. Identyfikacja wizualna poszczególnych odpowiedzi SMUP to trudna umiejętność, która wymaga praktyki w celu uzyskania spójnych i powtarzalnych wyników. Ponieważ przepona jest mięśniem dynamicznym, linia podstawowa może się zmieniać z każdym cyklem wentylacji. Zwracanie uwagi na przyrosty SMUP zapewniające zgodność z poprzednim SMUP jest kluczowym czynnikiem w pokonywaniu tego wyzwania. Ponadto upewnienie się, że SMUP inicjują się w ramach czasowych opóźnienia maksymalnego CMAP, jest ważne dla dokładnych nagrań.
Kolejnym wyzwaniem związanym z rejestracją przepony jest asymetryczny charakter tego mięśnia, charakteryzujący się różną grubością od lewej do prawej i pod wpływem nacisku wywieranego przez wątrobę po prawej stronie41. Aby temu zaradzić, przeprowadziliśmy pomiary elektrofizjologiczne oddzielnie na lewej i prawej półmembranie. Następnie obliczyliśmy osobno średnie dla odpowiedzi CMAP, SMUP i MUNE.
Ponieważ odpowiedź CMAP odzwierciedla zbiorową depolaryzację włókien mięśniowych w określonym mięśniu, każda patologia wpływająca na przeponę MN do włókna mięśniowego przepony może skutkować zmniejszeniem rozmiaru CMAP. W związku z tym obliczenie średniej CMAP z obustronnych półmembran zapewnia doskonałą ocenę ogólnego stanu funkcjonalnego układu nerwowo-mięśniowego układu oddechowego. Zmiany kompensacyjne, takie jak kiełkowanie boczne, mogą prowadzić do zachowania rozmiaru CMAP nawet w obecności MN lub utraty aksonów motorycznych11. Rejestrowanie poszczególnych przyrostów pozwala na oszacowanie średniej produkcji pojedynczych MU (wielkość SMUP), prezentując bardziej szczegółowe informacje na temat stanu funkcjonalnego MU układu oddechowego. W związku z tym technika MUNE staje się niezbędna do oceny frenicznych MN lub aksonów wprowadzanych do membrany. Zastosowanie tych biomarkerów w eksperymentach przedklinicznych dotyczących terapii do badania chorób MN może poprawić przełożenie ich na badania kliniczne.
WDA otrzymało finansowanie badań od NMD Pharma, Avidity Biosciences oraz opłaty konsultingowe od NMD Pharma, Avidity Biosciences, Dyne Therapeutics, Novartis, Design Therapeutics, Catalyst Pharmaceuticals i Novartis.
Ta praca została sfinansowana z grantu Programu Badań nad Urazami Rdzenia Kręgowego z Missouri Spinal Cord Injury/Disease Research Program (NLN i WDA).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szklana strzykawka 2 ml | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
| 50 mL, strzykawka model 705 RN | Hamilton Company | 7637-01 | Służy do przeprowadzania iniekcji doopłucnowych |
| 5008 - Formulab Diet | LabDiet | 0001325 | |
| Igły do autoklawu 26 G (26S RN 9,52 mm 40&) | Hamilton Company | 7804-04 | Wykorzystywany do przeprowadzania iniekcji doopłucnowych |
| Podjednostka B toksyny (CTB) | MilliporeSigma | C9903 | Wykorzystywany do wstrzykiwań doopłucnowych w celu znakowania ocalałych neuronów ruchowych |
| Podjednostka B toksyny sprzężona z saporyną (CTB-SAP) | Zaawansowane systemy celowania | IT-14 | Wykorzystywany do wstrzykiwania doopłucnowego w celu spowodowania śmierci neuronu ruchowego |
| Odłączany | Technomed | 202845-0000 | do podłączenia elektrody rejestratora do elektrodiagnostycznej |
| Jednorazowa elektroda tarczowa 2" x 2" z przewodami Elektroda | uziemiająca | Cadwell | 302290-000 |
| jednorazowe igły monopolarne 28 G | Technomed | 202270-000 | elektrody stymulujące katodę i anodę - elektrody rejestrujące |
| igłowy EMG (skrzynka przełączników Amp/stim) | Cadwell | 190266-200 | do podłączenia elektrod monopolarnych do stymulatora elektrodiagnostycznego |
| Helping Hands zacisk krokodylkowy z żelazną podstawą | Radio Shack | 64-079 | Utrzymanie umieszczenia elektrody rejestrującej |
| Izofluran (butelka 250 ml) | Piramal Healthcare | ||
| Covidien | 81412012 | wykorzystywany do nakładania żelu elektrodowego | |
| System monitorowania fizjologicznego PhysioSuite z homeotermicznym ociepleniem RightTemp | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Zawiera podkładkę ocieplającą na podczerwień, sondę doodbytniczą i sondę temperatury podkładki |
| Profesjonalny trymer Pet Zestaw do pielęgnacji | Oster | 078577-010-003 | maszynki do strzyżenia do depilacji |
| Saporin (SAP) | Zaawansowane systemy celowania | PR-01 | Służy do wstrzykiwań doopłucnowych (środek kontrolny po wstrzyknięciu samodzielnie) |
| System EMG Sierra Summit | Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA | Przenośny system elektrodiagnostyczny | |
| SomnoSuite Cyfrowy system anestezjologiczny o niskim przepływie | Kent Scientific Korporacja | SOMNO | Zawiera adapter do butelki z zabezpieczeniem przed rozlaniem i parą; Rurka adaptera Y; filtr oczyszczający węgiel drzewny |
| Sprague-Dawley szczur | kolonia Envigo 208a, Indianapolis, IN | ||
| Weterynaryjna maść okulistyczna na bazie ropy naftowej | Puralube | 26870 | stosowany podczas znieczulenia w celu uniknięcia uszkodzenia rogówki |