SFEMG обычно используется для диагностического тестирования у пациентов с подозрением на аутоиммунные, приобретенные и генетические формы заболевания NMJ. SFEMG считается наиболее чувствительным тестом для диагностики расстройства NMJ, миастении20,21. Повторяющаяся стимуляция нервов (РНС) является еще одним методом, который чаще используется в клинических диагностических исследованиях и включает в себя стимуляцию периферического нерва с помощью серии стимулов и количественную оценку суммарного потенциального действия сложной мышцы иннервированной мышцы 5,22. RNS неизменно демонстрирует значительно меньшую чувствительность по сравнению с SFEMG 23,24. Преимущество SFEMG заключается в возможности избирательной оценки отдельных мышечных волокон и количественной оценки не только нарушения передачи NMJ (блокировки), но и вариабельности (джиттера)2,25,26. Несмотря на то, что SFEMG является признанным и чувствительным тестом в клинических условиях, он лишь изредка применяется в доклинических исследованиях 4,5,9,10,11,12,13,14,15,16 . Животные модели нервно-мышечных заболеваний играют ключевую роль в определении основных механизмов заболеваний человека и разработке терапевтических вмешательств. Способность применять критерии оценки результатов и биомаркеры, такие как SFEMG, к различным видам может упорядочить и ускорить переход от многообещающих доклинических открытий к клиническим исследованиям на людях27. Например, многоцентровое исследование в Японии было сосредоточено на установлении референсных значений SFEMG с использованием концентрических игл у здоровых людей. Исследование показало, что рекомендуемые пороговые значения для отдельных МКД составляли 58,8 μс для стимулированного SFEMG в мышце-разгибателе пальца (EDC)28. Следует отметить, что икроножная мышца обычно не подвергается SFEMG, а EDC является ближайшей мышцей, изучаемой в этом контексте. Следовательно, значения джиттера, полученные нами от крыс, оказались ниже, чем те, о которых сообщалось в клинических исследованиях. Эти расхождения позволяют предположить, что распределение фактора безопасности варьируется в зависимости от мышцы и рассматриваемого вида.
В этом отчете мы представляем поэтапный подход к применению стимулированного SFEMG у грызунов, включая этапы подготовки животных, установки электродов, регистрации потенциала действия одного волокна и анализа. Кроме того, мы представляем репрезентативные данные в виде индуцированной модели отказа NMJ (введение рокурония), чтобы наглядно продемонстрировать концепции повышенного джиттера и блокировки, а также концепцию «все или ничего» о потенциале действия одного волокна при записи SFEMG. Ранее, в экспериментальном исследовании, крыса без блокатора показала незначительное изменение MCD (около 10 μс) без блокировки в течение первых 3000 с. Напротив, у крыс, которым вводили 0,08 мг/кг векурония, наблюдалось повышенное дрожание после 200 с, что приводило к блокировке около 500 с, при этом исходный MCD составлял около 50 мкс, что согласуется с нашими результатами17. Установление правильной дозировки рокурония у крыс имело важное значение для достижения целевого уровня нервно-мышечной блокады при одновременном снижении потенциальных осложнений. В то время как в различных исследованиях использовали дозы от 0,1 мг/кг до 5 мг/кг для индуцирования мышечного паралича 17,29,30, мы выбрали дозировку 0,05 мг/кг. Этот выбор согласуется с признанием того, что нарушение NMJ начинается до начала мышечного паралича.
Получение данных о потенциальных откликах на действия одного волокна с помощью SFEMG включает в себя несколько важных этапов. Примечательно, что получение выборочных записей требует практики для одновременного выполнения нескольких задач, включая адекватную стимуляцию нервов при одновременном приобретении адекватных ответов. Во время записи записывающий электрод SFEMG аккуратно вставляется и регулируется небольшими, устойчивыми движениями, чтобы свести к минимуму мышечную травму и повысить производительность. После того, как потенциал действия определен, необходимо внести небольшие корректировки в положение электродов для оптимизации амплитуды и «резкости» потенциала действия одного волокна (короткое время нарастания). После определения потенциала и оптимизации амплитуды и времени нарастания перемещения электродов должны быть сведены к минимуму, чтобы обеспечить стабильность реакции «все или ничего». Устойчивое позиционирование электродов имеет решающее значение, поскольку даже незначительные сдвиги в положении регистрирующей иглы могут привести к колебаниям характеристик потенциала действия, включая форму, амплитуду и латентность. Важно убедиться, что потенциалы действия стабильны и соответствуют внешнему виду «все или ничего». Вариабельность реакций может быть связана с движением электродов или наложением нескольких потенциалов действия одного волокна из разных NMJ. Вместе эти факторы играют ключевую роль в достижении воспроизводимости и стабильного измерения потенциала действия 2,26. Кроме того, исключение SFAP с джиттером менее 4 μс из анализа является разумным подходом для обеспечения надежности результатов. Этот строгий критерий помогает избежать включения потенциалов, которые потенциально могут быть артефактами, индуцированными прямой стимуляцией мышц, тем самым повышая точность оценки11. Другим важным фактором в исследованиях стимуляции джиттера является подсознательная стимуляция, особенно при патологических состояниях, где многие всплески, по-видимому, увеличивают джиттер. Важно полагаться на оператора в обеспечении того, чтобы интенсивность стимула превышала пороговое значение для всех таких всплесков, поскольку это определение не может быть сделано ретроспективно.
В технике вынужденного SFEMG, описанной в данной рукописи, используется специализированный электрод SFEMG, а не стандартный игольчатый электрод концентрической электромиографии. Наш электрод SFEMG имеет записывающую поверхность 0,0005мм2, в отличие от примерно 0,019мм2 записывающей поверхности стандартного педиатрического концентрического электрода для электромиографии. Это различие имеет решающее значение, так как более крупные концентрические игольчатые электроды с меньшей селективностью из-за их больших записывающих поверхностей могут быть пригодны для произвольного SFEMG для захвата кажущихся пар потенциалов действия одного волокна. Однако при стимуляции SFEMG, где часто стимулируются несколько аксонов или двигательных единиц одновременно, использование более крупных концентрических игольчатых электродов становится более сложной задачей7.
Следует учитывать несколько ограничений. Также важно отметить, что SFEMG не может установить механизм, лежащий в основе дефекта нервно-мышечной передачи, что может быть достигнуто при внутриклеточных записях, выполненных ex vivo27. Еще одним важным соображением в отношении SFEMG является его ограничение в выборочной записи от определенных типов мышечных волокон. Следовательно, записи SFEMG, вероятно, представляют собой переменную смесь различных типов мышечных волокон5.