Mysi model treningu mięśni za pomocą elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej

Opisany jest mysi model elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej (NMES), bezpiecznej i niedrogiej metody klinicznej dla mięśni przedniego przedziału. Model ten ma tę zaletę, że modyfikuje łatwo dostępne urządzenie kliniczne w celu wywoływania ukierunkowanych i specyficznych skurczów mięśni u myszy.

Ogólnym celem tej procedury jest zademonstrowanie modelu treningu mięśni z wykorzystaniem elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej. Osiąga się to poprzez najpierw dostosowanie klinicznie dostępnej elektrody powierzchniowej, która jest przeznaczona do stosowania u ludzi, do elektrody powierzchniowej, która może być stosowana u myszy, a następnie znieczulenie i ustawienie zwierzęcia do stymulacji. Następnie umieść elektrodę powierzchniową bezpośrednio nad głębokim nerwem strzałkowym tuż dystalnie do głowy kości strzałkowej.

Ostatnim krokiem jest wykonanie protokołu stymulacji przednich mięśni lokowych. Ostatecznie analiza histologiczna wykazuje wzrost unaczynienia mięśni szkieletowych, a testy kurczliwości in situ wykazują zwiększoną szczytową siłę satanistyczną . Cześć, mam na imię Fabrizio.

Jestem adiunktem na Wydziale Medycyny Fizykalnej i Rehabilitacji Uniwersytetu w Pittsburghu oraz dyrektorem Laboratorium Rehabilitacji Komórkowej. Dzisiaj zademonstrujemy Wam lustrzany model treningu mięśni z wykorzystaniem elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej. W pierwszej części demonstracji pokażemy, jak zmodyfikować klinicznie dostępną elektrodę powierzchniową w elektrodę, której można użyć do stymulacji mięśni szkieletowych u myszy.

W drugiej części pokażemy, jak wdrożyć ten protokół stymulacji elektrycznej nerwowo-mięśniowej w swoich eksperymentach i rozwoju modeli zwierzęcych, które ściśle naśladują modalności. Korzystanie z kliniki jest ważne, ponieważ może pomóc nam odpowiedzieć na pytania związane z fizjologią mięśni szkieletowych, takie jak to, w jaki sposób aktywacja mięśni wyzwala mechaniczne reakcje transdukcyjne, a w tym możemy spojrzeć na to na poziomie molekularnym, komórkowym i tkankowym. Cześć, nazywam się Ricardo Ferrari.

Jestem doktorantką na Wydziale Fizjoterapii Uniwersytetu w Pittsburghu. Elektrostymulacja w pobliżu mięśni jest powszechną procedurą stosowaną w klinice w celu zwiększenia siły mięśniowej i poprawy gojenia mięśni. Pozostaje jednak wiele pytań co do optymalnych parametrów, które należy zastosować.

Ten model zwierzęcy może pomóc w opracowaniu określonych protokołów stymulacji elektrycznej do stosowania w warunkach klinicznych. Aby przygotować elektrodę, zacznij od zgięcia dwóch złotych kołków o długości sześciu milimetrów pod kątem 90 stopni. Następnie odsłoń około siedmiu centymetrów dwóch drutów miedzianych, usuwając izolację zewnętrzną.

Następnie przewody ze złączy do dwóch złotych pinów, które są oddalone od siebie o około 3,5 milimetra. Po tym miejscu nałóż rurkę termokurczliwą na połączenie między drutami miedzianymi a złotymi kołkami w celu izolacji i stabilizacji, podgrzej rurkę termokurczliwą, upewnij się, że złote kołki są równoległe do siebie i wsuń je przez płytkę drukowaną tak, aby końcówki były wyrównane. Następnie osadź kołki w wielu aplikacjach przezroczystej żywicy epoksydowej, pozwalając żywicy epoksydowej całkowicie wyschnąć między aplikacjami na końcu, przeszlifuj żywicę epoksydową, aby odsłonić końcówki złotych kołków.

Następnie użyj woltomierza, aby sprawdzić, czy przewody nie są zwarte elektrycznie. Następnie użyj plastikowej rurki, aby zaizolować metalowe styki żeńskiego złącza przewodu dwukierunkowego. Następnie podłącz przewody elektrody z urządzenia NMES do żeńskiego złącza przewodu dwukierunkowego.

Wszystkie procedury zostały sprawdzone i zatwierdzone przez University of Pittsburgh IACUC i zostały przeprowadzone w PHS Assured i alac. Międzynarodowe akredytowane programy i placówki znieczulają zwierzę poprzez wdychanie izofluoru. Zwierzę powinno pozostać w znieczuleniu przez cały czas trwania sesji NMES.

Znieczulenie należy potwierdzić za pomocą testu odruchu odruchu prostownika palca u nogi. Następnie ułóż zwierzę w bocznej pozycji leżącej. Następnie ogolić tylną kończynę, przetrzeć ją alkoholem, przetrzeć elektrodę 3% wybielaczem.

Następnie za pomocą wody ustaw parametry stymulacji, w tym czas trwania impulsu 150 mikrosekund i częstotliwość 50 PP s. Następnie ustaw czas stymulacji na pięć sekund z 0,5-sekundowym wzrostem i 0,5-sekundowym spadkiem. Pozwoli to mięśniowi stopniowo przyzwyczaić się do stymulacji i będzie wygodniejsze dla zwierzęcia.

Następnie ustaw czas wyłączenia między skurczami na 10 sekund. Można to dostosować w zależności od pożądanego efektu, ale skrócenie czasu pracy spowoduje szybszą inicjację zmęczenia mięśni. Następnie wysterylizuj elektrodę 3% wybielaczem, a następnie wodą i nałóż żel przewodzący na elektrodę w celu stymulacji mięśni przedniego przedziału, w tym najdłuższego mięśnia piszczelowego przedniego i prostownika palca, umieść elektrodę powierzchniową bezpośrednio nad wspólnym nerwem kroczowym zwierzęcia położonym tuż dystalnie do bocznego kłykcia kości udowej.

Umiejscowienie elektrody jest potwierdzone, gdy stymulacja wywołuje pełne zgięcie grzbietowe kostki i pełne wyprostowanie palców. Z drugiej strony, zgięcie grzbietowe łapy bez wyprostu palca sugeruje, że stymulowany jest tylko mięsień piszczelowy przedni. Następnie rozpocznij intensywność NMES przy dziewięciu miliamperach, wykonaj dwie serie skurczów, co daje w sumie 20 skurczów z pięciominutowym odpoczynkiem między seriami w okresie odpoczynku, przeprowadzana jest stymulacja kończyny przeciwległej.

Teraz umieść zwierzę w komorze odzyskiwania. Po czterech tygodniach NMES u myszy z poślizgiem MDX w wieku od trzech do pięciu miesięcy, barwienie mięśni szkieletowych hematyną i eoiną nie wykazuje wzrostu liczby włókien jądrzastych centralnie w porównaniu z niestymulowanymi odpowiednikami kontrolnymi. Sugeruje to, że zastosowanie NMES nie inicjuje kaskady regeneracji zwyrodnień.

Immunohistochemia CD 31 jako marker komórek śródbłonka ujawnia, że w porównaniu z myszami kontrolnymi, które nie otrzymały stymulacji, cztery tygodnie NMES spowodowały znaczącą angiogenezę leczonego mięśnia. Rysunek ten pokazuje zwiększoną szczytową tytaniczną siłę mięśni leczonych NMES w porównaniu z mięśniami kontrolnymi nieleczonymi. Po opanowaniu tej techniki wypełnienie protokołu powinno zająć około 15 minut na zwierzę.

Najtrudniejszą częścią tego protokołu jest znalezienie odpowiedniego miejsca dla elektrody, aby wywołać pożądaną reakcję mięśni. Dziękuję za oglądanie. W razie jakichkolwiek pytań prosimy o kontakt z naszym laboratorium.