Мышиной модели Мышцы обучение по нервно-мышечной электростимуляции

Общая цель данной процедуры — продемонстрировать модель тренировки мышц с использованием нервно-мышечной электростимуляции. Для этого сначала клинически доступный поверхностный электрод, предназначенный для использования у людей, адаптируют для применения у мышей, после чего животное анестезируют и фиксируют в положении для стимуляции. Затем поверхностный электрод помещают непосредственно над глубоким малоберцовым нервом дистальнее головки малоберцовой кости.

Заключительным этапом является выполнение протокола стимуляции передних мышц-сгибателей. В итоге гистологический анализ показывает увеличение васкуляризации скелетных мышц, а функциональное тестирование сократимости in situ демонстрирует увеличение пиковой тетанической силы. Здравствуйте, меня зовут Фабрицио.

Я доцент кафедры физической медицины и реабилитации Питтсбургского университета и директор Лаборатории клеточной реабилитации. Сегодня мы продемонстрируем вам зеркальную модель тренировки мышц с использованием нейромышечной электростимуляции. В первой части демонстрации мы покажем, как модифицировать доступный в клинической практике поверхностный электрод, чтобы превратить его в электрод, который можно использовать для стимуляции скелетных мышц у мышей.

Во второй части мы продемонстрируем, как реализовать данный протокол нервно-мышечной электростимуляции в ваших экспериментах и разработать модели животных, максимально точно имитирующие соответствующие модальности. Использование клинического подхода важно, поскольку это помогает нам ответить на вопросы, касающиеся физиологии скелетных мышц, например, каким образом активация мышц запускает механотрансдуктивные ответы; при этом мы можем рассмотреть эти процессы на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях. Здравствуйте, меня зовут Рикардо Феррари.

Я аспирант кафедры физической терапии Питтсбургского университета. Мышечная электростимуляция является распространенной процедурой, используемой в клиниках для увеличения мышечной силы и ускорения восстановления мышц. Однако многие вопросы относительно оптимальных параметров, которые следует использовать, остаются нерешенными.

Эта модель животного может помочь в разработке специфических протоколов электростимуляции для применения в клинических условиях. Для подготовки электрода начните с изгибания двух золотых штифтов длиной 6 мм под углом 90 градусов. Затем зачистите примерно 7 см двух медных проводов, удалив внешнюю изоляцию.

Затем припаяйте провода от разъемов к двум золотым штырькам, расположенным на расстоянии примерно 3.5 мм друг от друга. После этого наденьте термоусадочную трубку на место соединения медных проводов и золотых штырьков для изоляции и стабилизации, затем нагрейте трубку. Убедитесь, что золотые штырьки расположены параллельно друг другу, и вставьте их в печатную плату так, чтобы их концы были выровнены. Далее зафиксируйте штырьки, несколько раз нанося прозрачную эпоксидную смолу, давая ей полностью высохнуть после каждого слоя. В завершение зашлифуйте эпоксидную смолу, чтобы обнажить концы золотых штырьков.

Затем с помощью вольтметра убедитесь в отсутствии короткого замыкания между проводами. После этого используйте пластиковую трубку, чтобы изолировать металлические контакты двухконтактного разъема. Затем подсоедините электроды устройства NMES к двухконтактному разъему.

Все процедуры были рассмотрены и одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Питтсбургского университета и проводились в соответствии с аккредитованными программами и в помещениях, сертифицированных PHS и ALAC International. Животным проводили анестезию путем ингаляции изофлурана. Животное должно находиться под наркозом на протяжении всего сеанса NMES.

Анестезию следует подтвердить с помощью теста на рефлекс разгибания при защемлении пальца лапы. Затем поместите животное в положение на боку. После этого выбрейте шерсть на задней конечности, протрите её спиртом, а электрод протрите 3% раствором гипохлорита натрия.

Затем, используя воду, установите параметры стимуляции, включая длительность импульса 150 microseconds и частоту 50 PP s. После этого установите время стимуляции на пять секунд с периодом нарастания сигнала (ramp up) 0,5 second и периодом спада сигнала (ramp down) 0,5 second. Это позволит мышце постепенно адаптироваться к стимуляции и обеспечит больший комфорт для животного.

После этого установите время отдыха между сокращениями на 10 секунд. Этот параметр может быть скорректирован в зависимости от желаемого эффекта, однако сокращение времени отдыха приведет к более быстрому возникновению мышечного утомления. Затем стерилизуйте электрод 3% раствором гипохлорита натрия, затем водой, и нанесите проводящий гель на электрод для стимуляции мышц переднего компартмента, включая переднюю большеберцовую и длинную мышцу-разгибатель пальцев; поместите поверхностный электрод непосредственно над общим слюдящим нервом животного, расположенным дистальнее латерального мыщелка бедренной кости.

Правильность размещения электрода подтверждается, когда стимуляция вызывает полное тыльное сгибание голеностопного сустава и полное разгибание пальцев. С другой стороны, тыльное сгибание лапы без разгибания пальцев указывает на стимуляцию только передней большеберцовой мышцы. Затем начните электромиостимуляцию (NMES) с интенсивностью 9 mA; выполните два подхода сокращений (всего 20 сокращений) с пятиминутным перерывом между подходами. В период отдыха проводится стимуляция противоположной конечности.

Теперь поместите животное в камеру для восстановления. После четырех недель применения NMES у мышей линии MDX в возрасте от трех до пяти месяцев окрашивание скелетных мышц гематилином и эозином не выявило увеличения количества волокон с центрально расположенными ядрами по сравнению с контрольной группой без стимуляции. Это свидетельствует о том, что применение NMES не запускает каскад дегенерации и регенерации.

Иммуногистохимический анализ CD 31 в качестве маркера эндотелиальных клеток показывает, что по сравнению с контрольными мышами, не подвергавшимися стимуляции, четыре недели NMES привели к значительной ангиогенезу в обработанной мышце. На данном рисунке показано увеличение пиковой тетанической силы в мышцах, подвергнутых NMES, по сравнению с необработанными контрольными мышцами. После освоения данной методики выполнение протокола должно занимать примерно 15 минут на одно животное.

Самой сложной частью данного протокола является поиск правильного места размещения электрода для получения желаемого мышечного отклика. Благодарим за просмотр. Пожалуйста, обращайтесь в нашу лабораторию, если у вас возникнут какие-либо вопросы.