Name: Ex vivo Ocena kurczliwości, wiotczości i przemian w izolowanych mięśniach szkieletowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-01T12:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 2 s
Description: Poznaj metodę oceny kurczliwości mięśni szkieletowych izolowanych od myszy przy użyciu stymulacji polowej. Technika ta pozwala mierzyć siłę, moc i zmęczenie mięśni in vitro.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca ta była wspierana przez grant AHA SDG 10SDG2630086 dla Zhao X, RO1-AR061385 dla Ma J oraz grant GO RC2AR05896 dla Brotto M.

<ol><li>Winegrad, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+intracellular+calcium+movements+in+excitation-contraction+coupling+in+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Fed%22%5BJournal%5D)">Role of intracellular calcium movements in excitation-contraction coupling in skeletal muscle.</a> Fed. 24, 1146-1152 (1965).</li>
<li>Sandow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation-contraction+coupling+in+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Excitation-contraction coupling in skeletal muscle.</a> Pharmacol. Rev. 17, 265-320 (1965).</li>
<li>Thornton, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Store-operated+Ca%282%2B%29+entry+%28SOCE%29+contributes+to+normal+skeletal+muscle+contractility+in+young+but+not+in+aged+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Aging%22%5BJournal%5D)">Store-operated Ca(2+) entry (SOCE) contributes to normal skeletal muscle contractility in young but not in aged skeletal muscle.</a> Aging. 3, 621-634 (2011).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca2%2B+overload+and+sarcoplasmic+reticulum+instability+in+tric-a+null+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ca2+ overload and sarcoplasmic reticulum instability in tric-a null skeletal muscle.</a> J. Biol. Chem. 285, 37370-37376 (2010).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defective+maintenance+of+intracellular+Ca2%2B+homeostasis+is+linked+to+increased+muscle+fatigability+in+the+MG29+null+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Defective maintenance of intracellular Ca2+ homeostasis is linked to increased muscle fatigability in the MG29 null mice.</a> Cell Res. 14, 373-378 (2004).</li>
<li>Florkin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Machina+carnis.+The+Biochemistry+of+Muscular+Contraction+in+its+Historical+Development%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Hist%22%5BJournal%5D)">Machina carnis. The Biochemistry of Muscular Contraction in its Historical Development.</a> Med. Hist. 17, 316-317 (1973).</li>
<li>Galvani, A., Aldini, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+viribus+electricitatis+in+motu+musculari+commentarius%5BTitle%5D)+AND+%22ApudSocietatem+Typographicam%22%5BJournal%5D)">De viribus electricitatis in motu musculari commentarius.</a> ApudSocietatem Typographicam. , (1792).</li>
<li>Fulton, J. F., Wilson, L. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFulton%2C+JF+%22Selected+Reading+in+the+History+of+Physiology%22">Selected Reading in the History of Physiology</a>. , Charles C.Thomas. (1930).</li>
<li>Piccolino, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luigi+Galvani+and+animal+electricity%3A+two+centuries+after+the+foundation+of+electrophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Luigi Galvani and animal electricity: two centuries after the foundation of electrophysiology.</a> Trends Neurosci. 20, 443-448 (1997).</li>
<li>Hodgkin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Croonian+Lecture%3A+Ionic+Movements+and+Electrical+Activity+in+Giant+Nerve+Fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+B%2C+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">The Croonian Lecture: Ionic Movements and Electrical Activity in Giant Nerve Fibres.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 148, 1-37 (1958).</li>
<li>Hodgkin, A. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHodgkin%2C+AL+%22The+Sherrington+Lectures+VII+the+Conduction+of+the+Nervous+Impulse%22">The Sherrington Lectures VII the Conduction of the Nervous Impulse</a>. , Liverpool University Press. 71964(1965).</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+further+contribution+regarding+the+influence+of+the+different+constituents+of+the+blood+on+the+contraction+of+the+heart%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">A further contribution regarding the influence of the different constituents of the blood on the contraction of the heart.</a> J. Physiol. 4, 29-42.3 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Further+experiments+regarding+the+influence+of+small+quantities+of+lime%2C+and+other+salts+on+muscular+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Further experiments regarding the influence of small quantities of lime, and other salts on muscular tissue.</a> J. Physiol. 7, 291-308 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S., Buxton, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concerning+the+action+of+calcium%2C+potassium+and+sodium+salts+upon+the+eel%27s+heart+and+upon+the+skeletal+muscles+of+the+frog%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Concerning the action of calcium, potassium and sodium salts upon the eel's heart and upon the skeletal muscles of the frog.</a> J. Physiol. 8, 15-19 Forthcoming.</li>
<li>Ringer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regarding+the+action+of+lime%2C+potassium+and+sodium+salts+on+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Regarding the action of lime, potassium and sodium salts on skeletal muscle.</a> J. Physiol. 8, 20-24 (1887).</li>
<li>Campbell, A. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCampbell%2C+AK+%22Intracellular+Calcium+its+Universal+Role+as+Regulator%22">Intracellular Calcium its Universal Role as Regulator</a>. , John Wiley and Sons. (1983).</li>
<li>Mol, J. Cell Cardiol. 16, ll3-ll6 (1984).</li>
<li>Ridings, J. W., Barry, S. R., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aminophylline+enhances+contractility+of+frog+skeletal+muscle%3A+an+effect+dependent+on+extracellular+calcium%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aminophylline enhances contractility of frog skeletal muscle: an effect dependent on extracellular calcium.</a> J. Appl. Physiol. 67, 671-676 (1989).</li>
<li>Fitts, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cross-bridge+cycle+and+skeletal+muscle+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The cross-bridge cycle and skeletal muscle fatigue.</a> J. Appl. Physiol. 104, 551-558 (2008).</li>
<li>Kolbeck, R. C., Speir, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diaphragm+contactility+as+related+to+cellular+calcium+metabolism%3A+Influence+of+theophylline+and+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22American+Review+of+Respiratory+Disease%22%5BJournal%5D)">Diaphragm contactility as related to cellular calcium metabolism: Influence of theophylline and fatigue.</a> American Review of Respiratory Disease. 139, 495(1989).</li>
<li>Kolbeck, R. C., Nosek, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fatigue+of+rapid+and+slow+onset+in+isolated+perfused+rat+and+mouse+diaphragms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Fatigue of rapid and slow onset in isolated perfused rat and mouse diaphragms.</a> J. Appl. Physiol. 77, 1991-1998 (1994).</li>
<li>Moore, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diaphragm+atrophy+and+weakness+in+cortisone-treated+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Diaphragm atrophy and weakness in cortisone-treated rats.</a> J. Appl. Physiol. 67, 2420-2426 (1989).</li>
<li>Lannergren, J., Westerblad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+decline+due+to+fatigue+and+intracellular+acidification+in+isolated+fibres+from+mouse+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Force decline due to fatigue and intracellular acidification in isolated fibres from mouse skeletal muscle.</a> J. Physiol. 434, 307-322 (1991).</li>
<li>Westerblad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+gradients+of+intracellular+calcium+in+skeletal+muscle+during+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Spatial gradients of intracellular calcium in skeletal muscle during fatigue.</a> Pflugers Arch. 415, 734-740 (1990).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+resistance+to+fatigue+and+altered+calcium+handling+properties+of+sarcalumenin+knockout+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Genomics%22%5BJournal%5D)">Enhanced resistance to fatigue and altered calcium handling properties of sarcalumenin knockout mice.</a> Physiol. Genomics. 23, 72-78 (2005).</li>
<li>Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardioprotection+of+ischemia%2Freperfusion+injury+by+cholesterol-dependent+MG53-mediated+membrane+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair.</a> Circ. Res. 107, 76-83 (2010).</li>
<li>Cai, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MG53+nucleates+assembly+of+cell+membrane+repair+machinery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery.</a> Nat. Cell Biol. 11, 56-64 (2009).</li>
<li>Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficiency+of+MIP%2FMTMR14+phosphatase+induces+a+muscle+disorder+by+disrupting+Ca%282%2B%29+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Deficiency of MIP/MTMR14 phosphatase induces a muscle disorder by disrupting Ca(2+) homeostasis.</a> Nat. Cell Biol. 11, 769-776 (2009).</li>
<li>Romero-Suarez, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle-specific+inositide+phosphatase+%28MIP%2FMTMR14%29+is+reduced+with+age+and+its+loss+accelerates+skeletal+muscle+aging+process+by+altering+calcium+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+%28Albany+NY%29%22%5BJournal%5D)">Muscle-specific inositide phosphatase (MIP/MTMR14) is reduced with age and its loss accelerates skeletal muscle aging process by altering calcium homeostasis.</a> Aging (Albany NY). 2, 504-513 (2010).</li>
<li>Yazawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TRIC+channels+are+essential+for+Ca2%2B+handling+in+intracellular+stores%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">TRIC channels are essential for Ca2+ handling in intracellular stores.</a> Nature. 448, 78-82 (2007).</li>
<li>Brotto, M. A., Nosek, T. M., Kolbeck, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+ageing+on+the+fatigability+of+isolated+mouse+skeletal+muscles+from+mature+and+aged+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Influence of ageing on the fatigability of isolated mouse skeletal muscles from mature and aged mice.</a> Exp. Physiol. 87, 77-82 (2002).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compromised+store-operated+Ca2%2B+entry+in+aged+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Compromised store-operated Ca2+ entry in aged skeletal muscle.</a> Aging Cell. 7, 561-568 (2008).</li>
<li>Pan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dysfunction+of+store-operated+calcium+channel+in+muscle+cells+lacking+mg29%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Dysfunction of store-operated calcium channel in muscle cells lacking mg29.</a> Nat. Cell Biol. 4, 379-383 (2002).</li>
<li>Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Azumolene+inhibits+a+component+of+store-operated+calcium+entry+coupled+to+the+skeletal+muscle+ryanodine+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Azumolene inhibits a component of store-operated calcium entry coupled to the skeletal muscle ryanodine receptor.</a> J. Biol. Chem. 281, 33477-33486 (2006).</li>
<li>Renaud, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+force+development+by+Na%2B%2C+K%2B%2C+Na%2B+K%2B+pump+and+KATP+channel+during+muscular+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Can.+J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Modulation of force development by Na+, K+, Na+ K+ pump and KATP channel during muscular activity.</a> Can. J. Appl. Physiol. 27, 296-315 (2002).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+and+biochemical+modifications+in+skeletal+muscles+from+malarial+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Functional and biochemical modifications in skeletal muscles from malarial mice.</a> Exp. Physiol. 90, 417-425 (2005).</li>
<li>Brotto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+and+fatigue-induced+modification+of+function+and+proteins+in+intact+and+skinned+murine+diaphragm+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Hypoxia and fatigue-induced modification of function and proteins in intact and skinned murine diaphragm muscle.</a> Pflugers Arch. 440, 727-734 (2000).</li>
<li>Smith, M. A., Reid, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+modulation+of+contractile+function+in+respiratory+and+limb+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Redox modulation of contractile function in respiratory and limb skeletal muscle.</a> Respir Physiol Neurobiol. 151, 229-241 (2006).</li>
<li>Bagni, M. A., Cecchi, G., Colomo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myofilament+spacing+and+force+generation+in+intact+frog+muscle+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Myofilament spacing and force generation in intact frog muscle fibres.</a> J. Physiol. 430, 61-75 (1990).</li>
</ol>

Brak zadeklarowanych konfliktów interesów.

Pomiar siły skurczu oraz podatności na zmęczenie jest istotny dla ogólnej oceny funkcji mięśni szkieletowych. Głównym celem tego badania jest zidentyfikowanie zmian w sile mięśni oraz właściwościach związanych z męczeniem w określonych stanach patologicznych, takich jak sarkopenia i zmęczenie mięśni, a także przetestowanie wpływu leków/odczynników na kurczliwość mięśni. Ponieważ siła mięśni jest ściśle powiązana z wewnątrzkomórkowym uwalnianiem Ca2+, zewnątrzkomórkowym napływem Ca2+ oraz interakcją ...

Mięśnie szkieletowe przyczepiają się do kości szkieletu i generują siły skurczowe pod kontrolą ośrodkowego układu nerwowego. Sprzężenie wzbudzenie-skurcz (ECC) odnosi się do procesu przekształcania bodźca elektrycznego w odpowiedź mechaniczną. Sygnalizacja Ca2+ jest niezbędnym elementem funkcji skurczowej w mięśniach szkieletowych. Efektywna mobilizacja Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej (SR) stanowi istotny komponent ECC w komórkach mięśniowych1, 2, a zmiany w wewnątrzkomórkowej sygnalizacji Ca2+ leżą u podstaw odpowiadającej im dysfunkcji skurczowej w szeregu chorób mięśni3-5. Prawidłowa ocena kurczliwości mięśni jest niezbędna i stanowi uzupełnienie obrazowania Ca2+ oraz innych testów, umożliwiając uzyskanie wiedzy na temat funkcji mięśni szkieletowych nie tylko na poziomie skurczu, ale także na poziomie kinetycznym. Można również wyznaczyć siłę i prędkość, aby określić istotną właściwość, jaką jest moc mięśnia, oraz stan procesu ECC w różnych warunkach fizjologicznych i patofizjologicznych.
Ta płodna dziedzina badań ma bardzo bogatą historię, a w ciągu dwóch tysiącleci pojawiło się wiele teorii skurczu mięśni6. Nowoczesne badania nad mięśniami prawdopodobnie rozpoczęły się w latach 1674-1682 od mikroskopowych obserwacji poprzecznych prążków i miofibryli w włóknach mięśniowych przeprowadzonych przez Leeuwenhoeka6. Prawie wiek później Luigi Galvani zauważył, że mięsień żaby kurczy się gwałtownie, gdy podczas wyładowania iskry z oddalonej maszyny elektrycznej jego nerw zostanie dotknięty skalpelem7-9. Skurcz można było wywołać również poprzez połączenie nerwu kończyny z mięśniem za pomocą przewodnika metalowego. Szczegóły złożonego mechanizmu sygnalizacji elektrycznej postulowanego przez Galvani'ego zostały ostatecznie sformułowane przez Hodgkina, Huxleya i Katza w ich słynnym równaniu10, 11, które stało się fundamentem elektrofizjologii. Wyjątkowe obserwacje Ringera dotyczące wpływu pozakomórkowego Ca2+ na kurczliwość serca żaby i mięśni szkieletowych12-15 stanowią pierwszy istotny krok w uznaniu Ca2+ za kluczowy regulator kurczliwości mięśni16, 17. Od lat 80. XX wieku do dziś nastąpił gwałtowny rozwój odkryć w dziedzinie kurczliwości mięśni dzięki wprowadzeniu protokołów badania kurczliwości i męczliwości mięśni szkieletowych u myszy18. Jones i Edwards jako pierwsi zasugerowali, że przerywane zmęczenie o niskiej częstotliwości (redukcja siły wywołana wysiłkiem)19 wiąże się ze zmianami w mechanizmie ECC, a nie w aparacie kurczliwym. Pod koniec lat 80. i na początku lat 90. Kolkeck et al20, Kolbeck i Nosek 21 oraz Reid 22 wykorzystywali mięsień przepony z modeli gryzoni do badania wpływu teofilin, kortykosteronu i wolnych rodników na kurczliwość mięśni szkieletowych, podczas gdy Brooks i Faulkner jako pierwsi donieśli o pomiarach powtarzalnej siły i mocy w mięśniach szybkich i wolnych u myszy22. Ponadto Lannegren, Westerblad, Lamb i Westerblad jako pierwsi bezpośrednio powiązali kurczliwość ex vivo z wewnątrzkomórkową regulacją Ca2+ i zaczęli kwestionować rolę kwasicy w zmęczeniu mięśni23, 24.
Od początku lat 2000. nasze laboratoria wniosły znaczący wkład w zrozumienie funkcji nowych genów o rolach modulacyjnych i regulacyjnych w procesie sprzężenia elektromechanicznego (ECC) mięśni, które odgrywają kluczową rolę w kurczliwości, męczliwości i starzeniu się mięśni, wykorzystując kombinację badań kurczliwości całych mięśni mysich, monitorowania wewnątrzkomórkowego stężenia Ca2+ w nienaruszonych i pozbawionych błony (skinned) włóknach mięśniowych oraz manipulacji molekularno-genetycznych3-5, 25-29.
W niniejszym opracowaniu szczegółowo opisano protokół eksperymentalny służący do pomiaru kurczliwości izolowanych mięśni brzuchatych łydki (soleus) oraz prostowników długich palców (EDL) myszy, które odpowiadają odpowiednio mięśniowi głównie wolnowłóknistemu oksydacyjnemu (włókna mięśniowe typu I i IIa) oraz mięśniowi głównie szybkowłóknistemu glikolitycznemu (włókna mięśniowe typu IIb i IIx) o odmiennych właściwościach kurczliwych. W tym protokole izolowano nienaruszone kompleksy mięsień-ścięgno i umieszczano je w systemie komory ADI PowerLab Radnotti, zasilanej czystym tlenem lub mieszaniną tlenu (95%) i CO2 (5%). Siły skurczu generowano za pomocą stymulacji elektrycznej zy stimulatora Grass, a ich detekcję przeprowadzano przy użyciu przetwornika siły zintegrowanego z systemem ADI PowerLab/400, co umożliwia dostosowanie rutyn makro w celu sterowania akwizycją, zbieraniem, digitalizacją i przechowywaniem danych. Układ ten pozwala na pomiar siły mięśniowej, mocy mięśniowej, a także zależności siły od częstotliwości, zmęczenia mięśni, regeneracji po zmęczeniu mięśniowym, prędkości oraz ogólnych właściwości kinetycznych skurczu mięśni. Ponadto za pomocą tych doświadczeń można monitorować wpływ leków na skurcz mięśni.
Zalety tej metody polegają na usunięciu komponentów neuronalnych i naczyniowych z mięśnia szkieletowego, co pozwala na bezpośrednią ocenę właściwości wewnętrznych kurczącego się mięśnia. Ponadto testy kurczliwości ex vivo umożliwiają manipulację środowiskiem zewnątrzkomórkowym otaczającym izolowane mięśnie, co pozwala na zastosowanie manipulacji farmakologicznych w odniesieniu do różnych kanałów i transporterów przepuszczalności jonowej w celu określenia ich roli fizjologicznej w funkcjonowaniu mięśni szkieletowych.
Ten układ ex vivo pozwolił nam niedawno odkryć wyraźne zjawisko alternans w niektórych preparatach mięśni mutantów, które powiązano ze zmienionymi właściwościami gospodarki wewnątrzkomórkowej Ca2+4. Alternans definiuje się jako fluktuujące epizody serii skurczów o zmiennej sile podczas fazy spadkowej profilu zmęczeniowego. Podczas tych zdarzeń siły skurczu chwilowo wzrastają powyżej poprzedniego poziomu siły podczas stymulacji zmęczeniowej, co może wynikać z uwalniania większej ilości Ca2+ lub zwiększonej wrażliwości aparatu kurczliwego na Ca2+  30. Podanie kwasu cyklopiazonowego (CPA), odwracalnego blokera ATPase wapniowej siateczki sarkoplazmatycznej i endoplazmatycznej (SERCA), kofeiny, agonisty kanału ryodanynowego (RyR), a także powtarzane stymulacje zmęczeniowe mogą indukować alternans mechaniczne4, co sugeruje, że zjawisko to jest bezpośrednio związane z modulacją procesu sprzężenia E-C. Przedstawienie metody indukcji i rejestracji alternans mechanicznych w układzie do badania kurczliwości in vitro służy jako przykład pokazujący zróżnicowane parametry eksperymentalne, jakie można uzyskać za pomocą tego systemu lub układów podobnych, w zależności od indywidualnych zainteresowań badawczych.
Metoda ta może być interesująca dla badaczy zajmujących się fizjologią mięśni. Podobny układ można zastosować również w przypadku izolowanych kompleksów mięsień szkieletowy-ścięgno/więzadło z innych lokalizacji anatomicznych, a także dla pojedynczych włókien i pasków mięśniowych.

<table><tbody><tr><td>2-APB</td><td>Tocris</td><td>1224</td><td>Blokery szeregu kanałów wlotowych Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;, w tym SOC i TRP itp.</td></tr><tr><td>SKF96365</td><td>Sigma</td><td>SKF-96365</td><td>Blokery szeregu kanałów wlotowych Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;, w tym SOC oraz receptorowo zależny wlot Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; itp.</td></tr><tr><td>BTP-2</td><td>Millipore</td><td>203890-5MG</td><td>Względnie specyficzny bloker SOC</td></tr><tr><td>CPA</td><td>Sigma</td><td>C1530</td><td>Odwracalny bloker SERCA</td></tr><tr><td>kofeina</td><td>Sigma</td><td>C0750</td><td>Szybko działający agonista RyR</td></tr><tr><td>Czterojednostkowy system kąpieli tkankowych Radnoti</td><td>Radnoti</td><td>159920</td><td></td></tr><tr><td>Zintegrowany uchwyt tkankowy z elektrodą stymulującą</td><td>Radnoti</td><td>160151</td><td>Typ pionowy zygzakowy z uchwytem tkankowym</td></tr><tr><td>Wzmacniacz Quad Bridge</td><td>ADInstruments</td><td>FE224</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab/400</td><td>ADInstruments</td><td></td><td>Ten produkt nie jest już dostępny. Należy wybrać inną wersję systemu akwizycji danych.</td></tr><tr><td>Przetworniki siły (5 mg - 25 g)</td><td>ADInstruments</td><td>MLT0201/RAD</td><td></td></tr><tr><td>Chart v4.02</td><td>ADInstruments</td><td></td><td>LabChart 7.3 jest najnowszą wersją oprogramowania Chart.</td></tr><tr><td>Cyfrowy stymulator podwójnego impulsu S8800</td><td>GRASS TECHNOLOGIES</td><td></td><td>Ten produkt nie jest już dostępny. Nowszym stymulatorem jest S88X Dual Output Square Pulse Stimulator.</td></tr><tr><td>Izolator transformatorowy RF</td><td>GRASS TECHNOLOGIES</td><td>Model SIU5</td><td></td></tr></tbody></table>

ex vivo ocena kurczliwości, męczliwości i alternansu w izolowanych mięśniach szkieletowych

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Opisano tutaj metodę pomiaru kurczliwości wyizolowanych mięśni szkieletowych. Parametry takie jak siła mięśnia, moc mięśnia, kinetyka skurczu, podatność na zmęczenie oraz regeneracja po zmęczeniu mogą zostać uzyskane w celu oceny konkretnych aspektów procesu sprzężenia wzbudzenie-skurcz (ECC), takich jak pobudliwość, mechanizm skurczowy i zdolność gospodarki Ca2+. Metoda ta eliminuje wpływ nerwów i ukrwienia, koncentrując się na samym wyizolowanym mięśniu szkieletowym. Rutynowo stosujemy tę metodę do identyfikacji komponentów genetycznych, które zmieniają właściwości skurczowe mięśni szkieletowych poprzez modulację szlaków sygnalizacyjnych Ca2+. Przedstawiamy tutaj nowo zidentyfikowany fenotyp mięśnia szkieletowego, i.e., alternans mechaniczny, jako przykład różnorodnych i bogatych informacji, jakie można uzyskać za pomocą testu kurczliwości mięśni in vitro. Połączenie tego testu z analizami pojedynczych komórek, podejściami genetycznymi i analizami biochemicznymi może dostarczyć istotnych informacji na temat mechanizmów ECC w mięśniach szkieletowych.

Opisujemy metodę bezpośredniego pomiaru siły mięśniowej, mocy mięśniowej, kinetyki skurczu oraz podatności na zmęczenie izolowanych mięśni szkieletowych w układzie in vitro z wykorzystaniem stymulacji polowej. Dzięki zastosowaniu różnych protokołów stymulacji można uzyskać cenne informacje na temat właściwości gospodarki Ca2+ oraz mechanizmu skurczowego mięśnia.

Ex Vivo ocena kurczliwości, męczliwości i alternansu w izolowanych mięśniach szkieletowych

Opisano tutaj metodę pomiaru kurczliwości izolowanych mięśni szkieletowych. Parametry takie jak siła mięśniowa, moc mięśniowa, kinetyka skurczu, ...

Ogólnym celem tej procedury jest izolacja zdrowych, nienaruszonych mięśni do badania funkcji skurczowej in vitro. Jest to realizowane poprzez wstępną izolację nienaruszonego mięśnia prostownika długiego palców (EDL) oraz mięśnia płaszczowatego (soleus) z myszy. W drugim kroku więzadła i ścięgna mięśnia EDL oraz mięśnia płaszczowatego wiąże się nicią chirurgiczną.Następnie zamocuj wyizolowane mięśnie do przetwornika siły w komorze skurczowej. Ostatnim krokiem jest stymulacja mięśnia impulsami elektrycznymi pola w celu wywołania skurczów. Ostatecznie powstałe siły są przekazywane do przetwornika siły i rejestrowane; można przeprowadzać różne manipulacje fizjologiczne i farmakologiczne, aby porównać ich wpływ na kurczliwość mięśni.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami oceny funkcji mięśni, takimi jak pomiar kurczliwości in situ, ocena wydolności samców i tym podobnymi, jest fakt, że metoda ta eliminuje komponenty neuronalne i naczyniowe z mięśnia szkieletowego, co umożliwia bezpośrednią ocenę wewnętrznych właściwości kurczącego się mięśnia. Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą napotykają trudności, ponieważ sekcja nienaruszonych mięśniami wymaga w

ex-vivo-assessment-contractility-fatigability-alternans-isolated

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Ex vivo Ocena kurczliwości, zmęczenia i alternansu w izolowanych mięśniach szkieletowych

Aby ocenić efekty in vivo interwencji terapeutycznych w chorobach mięśni, konieczne są metody ilościowego pomiaru generowanej siły oraz podatności na zmęczenie w leczonych mięśniach. Szczegółowo opisujemy podejście do oceny właściwości miomechanicznych w wyizolowanym mięśniu kończyny tylnej myszy. Analiza ta stanowi solidną metodę ilościowego określania wpływu modyfikacji genetycznej na funkcję mięśni, a także porównywania terapii w modelach mysich chorób mięśni.

Analiza miomechaniczna wyizolowanego mięśnia szkieletowego

Opisujemy małoinwazyjną i bezbolesną metodę pomiaru siły mięśni kończyn tylnych u psów oraz reakcji mięśni na powtarzające się skurcze ekscentryczne.

Test funkcji mięśni psów in vivo

Zmiany w kurczliwości mięśni kończyn i pasywnych właściwościach mechanicznych są ważnymi biomarkerami chorób mięśni.  W tym manuskrypcie opisano testy fizjologiczne do pomiaru tych właściwości w mysich mięśniach prostownika długiego palca długiego i piszczelowych przednich.

Ocena funkcji mięśni mięśnia prostownika długiego mięśnia ex vivo i mięśnia piszczelowego przedniego in situ u myszy

Mysi mięsień brodawkowaty lewej komory może być użyty do zbadania kurczliwości serca in vitro. W tym artykule szczegółowo opisano izolację i protokoły eksperymentalne do badania charakterystyki kurczliwości serca.

Pomiary kurczliwości izolowanych mięśni brodawkowatych w celu zbadania inotropii serca u myszy

Ten artykuł opisuje protokół, który ocenia zmiany wrażliwości miofilamentu Ca2+ podczas skurczu w izolowanych miocytach serca szczura. Wraz z elektrofizjologią serca, skurczowymi/rozkurczowymi poziomami cytozolu Ca2+ i skurczem/rozluźnieniem, pomiar ten jest niezbędny do wzmocnienia mechanizmów pośredniczących w sprzężeniu pobudzenia-skurczu serca w zdrowych i chorych sercach.

Ocena wrażliwości miofilamentu ca2+ leżącej u podstaw sprzężenia wzbudzenia-skurczu serca

Ten protokół ma na celu opisanie krok po kroku techniki ekstrakcji i oceny funkcji serca za pomocą kardiomiocytów ze skóry. Metodologia ta umożliwia pomiar i ostrą modulację funkcji miofilamentów za pomocą małych zamrożonych biopsji, które można pobrać z różnych lokalizacji serca, od myszy po mężczyzn.

Ocena in vitro czynności serca przy użyciu kardiomiocytów ze skórą

Prezentowany tutaj jest protokół do oceny właściwości kurczliwych miofibryli mięśni prążkowanych z rozdzielczością nano-Newtona. Protokół wykorzystuje konfigurację z opartą na interferometrii sondą siły optycznej. Taka konfiguracja generuje dane o wysokim stosunku sygnału do szumu i umożliwia ocenę kinetyki kurczliwości miofibryli.

Izolowanie miofibryli z biopsji mięśni szkieletowych i określanie funkcji skurczu za pomocą przetwornika siły o rozdzielczości nano-Newtona

Przedstawiono zestaw protokołów, które opisują pomiar funkcji skurczu za pomocą wykrywania długości sarkomeru wraz z pomiarem przejściowym wapnia (Ca2+) w izolowanych miocytach szczurów. Uwzględniono również zastosowanie tego podejścia w badaniach na zwierzęcych modelach niewydolności serca.

Analiza dysfunkcji kurczliwości serca i stanów przejściowych Ca2+ w miocytach gryzoni

Ten protokół opisuje, jak mierzyć kurczliwość u pierwotnych kardiomiocytów dorosłych ludzi z serc dawców za pomocą systemu MyoBLAZER, niezawodnej platformy do oceny zmian kurczliwości wywołanych lekiem podczas rozwoju przedklinicznego.

Pomiar kurczliwości serca w izolowanych kardiomiocytach pierwotnych u dorosłych ludzi

Funkcja mięśni szkieletowych może być oceniana poprzez ilościowe określenie kurczliwości izolowanych włókien mięśniowych, tradycyjnie przy użyciu pracochłonnych, niskoprzepustowych metod. W tym miejscu opisujemy opartą na optyce, wysokoprzepustową metodę ilościowego określania kurczliwości włókien mięśniowych osadzonych w hydrożelu. Podejście to ma zastosowanie w badaniach przesiewowych leków i opracowywaniu terapii.

Wysokoprzepustowe pomiary kurczliwości nienaruszonych włókien mięśniowych myszy zanurzonych w hydrożelu przy użyciu systemu opartego na optyce

Opisujemy protokół uzyskiwania enzymatycznie zdysocjowanych włókien o różnych długościach i typach z sześciu mięśni dorosłych myszy: trzy z nich już opisane (zginacz palca krótkiego, prostownik palca długiego, płaszczkowaty) i trzy z nich pomyślnie zdysocjowane po raz pierwszy (prostownik palucha długiego, mięsień długi długi, peroneus digiti quarti).

Nienaruszone krótkie, pośrednie i długie włókna mięśni szkieletowych uzyskane w wyniku enzymatycznej dysocjacji sześciu mięśni kończyn tylnych myszy: poza zginaczem digitorum brevis

Poznaj metodę oceny kurczliwości mięśni szkieletowych izolowanych od myszy przy użyciu stymulacji polowej. Technika ta pozwala mierzyć siłę, moc i zmęczenie mięśni in vitro.

Ex Vivo ocena kurczliwości, męczliwości i alternansu w izolowanych mięśniach szkieletowych

Przeglądaj więcej filmów