Summary
Abstract
זנים שרירים הם אחת התלונות הנפוצות ביותר שטופלו על ידי רופאים. פציעה בשריר מאובחנת בדרך כלל מן ההיסטוריה המטופל בדיקה גופנית בלבד, אולם את המצגת קליני יכול להשתנות במידה רבה בהתאם למידת הפגיעה, סובלנות הכאב של החולה, וכו 'בחולים עם פגיעה בשריר או מחלות שרירים, הערכת נזק השריר מוגבל בדרך כלל סימנים קליניים, כגון, טווח רגישות, כוחה של תנועה, ולאחרונה, מחקרי הדמיה. סמנים ביולוגיים, כגון רמות קריאטין קינאז בדם, גבוהות בדרך כלל עם פגיעה בשרירים, אבל רמות שלהם לא תמיד מתואמים עם הפסד של ייצור כוח. הדבר נכון גם ממצאים היסטולוגית מבעלי חיים, המספקים "למדוד ישיר" של נזק, אך אינם אחראים לאובדן כל פונקציה. חלקם טענו כי המדד המקיף ביותר לבריאות הכללית של שריר בכוח התכווצות. בגלל פציעה בשריר הוא אירוע אקראי המתרחשת תחת מגוון של תנאים ביומכנית, קשה ללמוד. כאן אנו מתארים במודל בבעלי חיים vivo למדוד מומנט ו לייצר לפגיעה בשרירים אמין. כמו כן, אנו מתארים מודל שלנו למדידת כוח מן השריר מבודד באתרם. יתר על כן, אנו מתארים הליך חיה MRI קטן שלנו.
Protocol
1. במודל vivo פציעה ומדידה של מומנט איזומטרי.
- נהלים אלה יכולים לשמש חולדות או עכברים 7,17,18. כדי להתחיל, במקום פרקדן חיה תחת הרדמה משאיפת (~ 4-5% isoflurane לזירוז בתא אינדוקציה, אז ~ 2% isoflurane דרך nosecone לצורך תחזוקה) באמצעות אידוי דיוק (חתול # 91103, וטרינר צייד, Inc, Pleasanton , CA). החל קרם עיניים סטריליות (משחה Paralube וטרינר, PharmaDerm, Floham פארק, ניו ג'רזי) לעין כל כדי להגן על הקרנית מפני התייבשות. במהלך ההליך, החיה נשמר חם על ידי שימוש מנורת חום ממוקם מחוץ לכלוב ושמרה לפחות 6 אינץ' מן החיה בכל עת.
- הכיני את העור על ידי הסרת שיער על ידי ניקוי עם לסירוגין סקראבס של בבטאדין ואלכוהול 70% כדי למנוע עור זריעת חיידקים לרקמת העצם רכה או. אשר הרדמה תקין על ידי חוסר רפלקס גיד עמוק (לא נסיגה ברגל בתגובה צובט את כף הרגל). מחט ממוקם באופן ידני על מנת לייצב את איבר על המתקן (25 גרם או 27G עבור העכבר) דרך הטיביה הפרוקסימלית. המחט לא צריכה להיכנס לתא הקדמי של הרגל.
- נעל את המחט בתנוחה קבועה, כך החיה פרקדן הידיים והרגליים תפנינה כלפי מעלה. מכשיר מחוייט משמש כדי לאבטח את מחט ובכך לייצב את הרגל.
- מניחים את כף הרגל של הגפה על אדן אישית במכונה (איור 1). הציר של המדרגה מחוברת מנוע צעד (דגם T8904, NMB טכנולוגיות, Chatsworth, CA) ואת חיישן מומנט (מודל QWFK-8M, Sensotec, קולומבוס, OH). כף הרגל אמורה בתחילה להיות מיושר כך שניתן יהיה אורתוגונלי ל השוקה, כמו באיור 1.
- השתמש אלקטרודות transcutaneous (723,742, הרווארד Apparatus, Cambridge, MA) או אלקטרודות תת עורית (J05 אלקטרודה מחט מחטים, 36BTP, אספקה יארי אלקטרודה, גילרוי, CA) לגרות את העצב שוקיתי ליד הצוואר של שוקית, איפה עצב טמון שטחי עמדה. ראייה לאשר dorsiflexion מבודד על ידי ביצוע סדרה של עוויתות (0.1 ms הדופק של העכבר 1 הדופק ms עבור החולדה) לפני הרגל מאובטח. לאחר הרגל מאובטח על אדן עם דבק, עלייה משרעת עווית בתגובה לעלייה מתח מאשר כי השרירים המנוגדים (plantarflexors) אינם מקבלים גירוי בו זמנית.
- לפני הפציעה, ובנקודות זמן שנבחרו לאחר פציעה, כוח מקסימלי של יכולת ייצור dorsiflexors הוא כפי שנרשם "מומנט מירבי איזומטרי" (מומנט ללא שינוי באורך השריר). מדידות מומנט מבוצעות על תלבושת זהה המשמש לגרום לפציעה. לפני ההקלטה איזומטרי מומנט מירבי, את המשרעת הדופק מותאם כדי לייעל את המתח עווית ואת המיקום האופטימלי של הקרסול נקבעת על ידי מתן עוויתות בבית באורכים שונים של dorsiflexors. לאחר קבלת עקומת מומנט זווית כדי לקבוע את אורך אופטימלי של dorsiflexors (אורך מנוחה, aka Lo), העלילה תדר המומנט מתקבל בהדרגה להגדיל את תדירות פולסים במהלך רכבת דופק 200 ms. התכווצות מקסימאלית tetanic התמזגו מתקבל בדרך כלל 9-10 הרץ. שלושה עוויתות נפרד התכווצויות tetanic נרשמות ונשמר לניתוח נוסף.
- השתמש בתוכנות מסחריות (LabVIEW גרסה 8.5, National Instruments, אוסטין, טקסס) כדי לסנכרן ההפעלה כויץ, תחילת סיבוב הקרסול, ואיסוף נתונים מומנט. גירוי של השרירים dorsiflexor מתרחשת בעוד מנוע מבוקרת מחשב בעת ובעונה אחת מזיזה את מדרגת לתוך כיפוף plantar, ובכך מובילה לצמצום התארכות (המכונה גם התכווצות "תמהוני", הגורמת לפגיעה של השריר). פרוטוקול מסוים תלוי בעוצמה הרצויה של פגיעה הרצוי על ידי החוקר. גודל של פגיעה, או נזק לרקמות, יכול להיות מוסדר על ידי מניפולציה של משתנים כמו מהירות זוויתית, העיתוי של הפעלת שרירים, טווח התנועה, ואת מספר הצירים מתארכים.
- כדי לגרום פגיעה, להרכיב התכווצות התארכות על כיווץ איזומטרי מקסימלי, שינוי טווח התנועה, מהירות של התארכות, והעיתוי של גירוי כנדרש. לדוגמה, התכווצות איזומטרי מקסימלי מתקבל ב dorsiflexors ולאחר 200 ms הם התארכו במהירות נבחר לתנועה נורמלית בקירוב (900 ° / sec). הראינו בעבר כי הפעלת לפני התנועה ואת מידת התארכות הם גורמים חשובים בהשגת פגיעה 14. רוב מומנט המיוצר על ידי dorsiflexors הוא מן מדד ת"א 11 ואנו הראו בעבר כי מודל זה תוצאות הפגיעה בשריר זה 5,13-15. ת"א נשארת מגורה במהלך הארכה.
- אחרי הפציעה, החיה יוסר המנגנון. הסיכה השוקה היאהוסר, הרגל הוא ניקה שוב את החיה מוחזר לכלוב (דגש על בלוק בקרת טמפרטורה חימום ב 37 ° C) במעקב עד להחלמה. זה כולל לחכות עד החיה ער ניידים. החיות סובלות כאב הנצפה במהלך ההליך ואין שינויים גלוי בהליכה (צליעה למשל) לאחר פגיעה הנגרמת על ידי התכווצויות מתארכים. עם זאת, הטיפול המתאים נגד כאב ניתנת לאחר מכן (עצירות 0.05-0.1 מ"ג / ק"ג כל 12 שעות במשך 48 שעות לאחר הניתוח).
2. במדידה באתרו של מתח שרירים כולו.
- החיה היא מוכנה ועם השוקה הוא התייצב כמתואר לעיל בסעיף 1.3 דרך 1.1. מכשור כל מופעלת לפחות 30 דקות לפני בדיקת כיול מתאים כדי למזער סחיפה תרמית של מתמר כוח.
- לחרות הקדמי העור הקרסול לנתק את הגיד של השריר tibialis קדמית (ת"א). בזהירות לקשור 4.0 Ethicon משי שאינם נספגים אל תפר הגיד ולצרף את תפר vicryl לתא מטען דרך RI סיפק (משקל = 0.1g), דגם FT03, מכשירים גראס, וורוויק, S-וו). לחלופין, מלחציים אישית (משקל = 0.5g) ניתן להשתמש כדי לחבר את הגיד אל תפר vicryl (איור 2).
- תא העומס הוא רכוב על micromanipulator (Manipulator העפיפונים, העולם Precision Instruments Inc, סרסוטה, פלורידה), כך ת"א, יכול להיות מותאם אורך מנוחה מיושר כראוי (קו ישר של משיכה בין המקור לבין הכניסה). ת"א הוא מוגן מפני הקירור על ידי מנורה חום מהתייבשות על ידי שמן מינרלי. האותות מתא המטען (מכויל לפני כל בדיקה) מוזנים דרך מגבר DC (דגם P122, מכשירים גראס, Warwick, RI) על הלוח D / להיות נאסף ונשמר על ידי רכישת תוכנה (PolyVIEW גרסה 2.1, מכשירים גראס , Warwick, RI).
- צרף ת"א לתא מטען וליישם עוויתות אחד (הדופק מלבני של 1 ms) בשעה אורכי שריר שונים על מנת לקבוע L 0. אורך שרירים במנוחה, נמדד באמצעות מחוגה, מוגדר כמרחק בין גבששת השוקה לבין צומת myotendinous. לבסוף זה, בהדרגה להגדיל את משרעת הפולס ואחר כך את תדירות הדופק ליצור מערכת יחסים כוח תדר. התכווצות tetanic התמזגו מקסימאלי מתקבל על כ 90 100Hz (300 משך ms הרכבת מורכבת או 0.1 ms 1 ms פולסים). השתמש 150% של עוצמת הגירוי המקסימלי כדי להפעיל את ת"א על מנת לגרום ההפעלה התכווצות מקסימאלית (P 0). התכווצויות tetanic מקסימלי ניתן לבצע שוב ושוב מבוטא כאחוז של P 0, מתן אינדקס של עייפות בכל נקודה רצויה בזמן.
3. In vivo MR הדמיה ו / או ספקטרוסקופיה של שרירי השלד מכרסם.
כל ה-MRI ו - MRS מבוצע על Biospin Bruker (Billerica, MA) 7.0 טסלה מערכת MR מצויד להכניס 12 ס"מ שיפוע (660 MT / מ 'לכל היותר שיפוע, 4570 T / m / s שיעור ברכה מרבי) מפעיל תוכנה פאראוויזיון 5.0.
- בעל חיים הוא הרדים עם מתאדה isoflurane כמתואר לעיל ב 1.1. מערכת MR-תואם קטן חיה ניטור gating (SA מכשירים, Inc) משמש כדי לפקח על קצב הנשימה ואת טמפרטורת הגוף. טמפרטורת הגוף עכבר נשמר 36-37 ° C בעזרת circulator מים חמים. בעל מחוייט משמש עמדת העכבר במצב שכיבה עם שתי הרגליים במקביל נשא של המגנט מן הברך לכף הרגל. ארבעה ערוצים בלבד סליל לקבל פני השטח ממוקם בתוך 1H ליניארי 72 מ"מ מהוד. סליל מהוד הוא מכוון מתאימים המדגם.
- MR הדמיה: לאחר localizers, בעקבות סריקות MR מבוצעות: T1-משוקלל רכישה מהירה עם שיפור הרפיה (נדיר) עם הפרמטרים הבאים: TE = 9.52 ms, TR = 1800, הד הרכבת אורך = 4, ב-מטוס מיקרומטר ברזולוציה 100x100 , ואת עובי פרוסה = 750 מיקרומטר. Dual-הד PD/T2 נדיר: TE = 19.0/57.1 ms, TR = 5000 ms, אורך הד הרכבת = 4, ב-מטוס מיקרומטר ברזולוציה 100x100, ואת עובי פרוסה = 750 מיקרומטר. ספין הד (SE) טנזור הדיפוזיה נתונים באמצעות תמונה 12 ללא colinear כיוונים: b-value = 350 s / -2 מ"מ, TE = 26 מילישניות, TR = 4500 ms, ב-מטוס מיקרומטר ברזולוציה 150x150, ואת עובי פרוסה = 750 מיקרומטר . פרוסה Multi-multi-הד (MSME) T2 נתונים פרמטריים מיפוי באמצעות 16 TES = 11.4 ms ל 182.5 אלפיות עם ΔTE = עובי 11.4 ms, TR = 10000 ms, ב-מטוס ברזולוציה 150x150 מיקרומטר, וכן פרוסה = 750 מיקרומטר.
- עיבוד תמונה: טנזור דיפוזיה שיקום tractography מבוצע באמצעות TrackVis (Martinos מרכז ביו הדמיה; החולים הכללי במסצ'וסטס, בוסטון, מסצ'וסטס) כדי ליצור diffusivity אומר (MD), שבר (FA) תמונות אנאיזוטרופיה כמו גם מפות tractography. מיפוי T2 מתבצע באמצעות תוכנה מותאמים אישית נכתב MAT LAB (Mathworks; Natick, MA), תוך שימוש שאינו ליניארי ריבועים לפחות כדי להתאים את הנתונים הנמדדים כל פיקסל למשוואה אות הקנונית T2. אזורים של מדידות עניין מבוצעות כדי להעריך את ערכי הפרמטרים בתוך ת"א.
- 1H ספקטרוסקופיה: shimming אוטומטי מתבצע על 1 x 1 x voxel 4 3 מ"מ ת"א. נקודה נפתרה ספקטרוסקופיה (PRESS) רצף הדופק (TR / TE = 2000/18 ms) משמש לרכישת ספקטרום של voxel את אותו הדבר עם 1024 ממוצעים. רכישת נתונים הוא 34 דקות על כל רגל. נתונים Spectral מעובדים באמצעות 16 חבילת LCModel. 31P ספקטרוסקופיה: כפולה מכוון (1H, 31P) סליל השטח משמש לביצוע הלא מקומי (באמצעות ניסוי הדופק יחיד) או ספקטרוסקופיה מקומי באמצעות התמונה שנבחרה in vivo ספקטרוסקופיה (ISIS) רצף הדופק.
4. מסיק ואחסון השרירים.
TAS נקצרים לאחר בסוף הניסויים, שקל, הצמד מוקפאת בחנקן נוזלי, ואז מאוחסן ב -80 ° C. זה יכול להתבצע בכל נקודת זמן לאחר בניסויים vivo. השרירים נקצרים מיד לאחר בניסויים באתרו, כפי שמדובר בהליך סופנית. עבור מחקרים מורפולוגיים מפורטת, חיה הוא קבוע עם paraformaldehyde 4% באמצעות זלוף דרך החדר השמאלי.
5. נציג תוצאות.
איור 3 מציג נתונים נציג חולדה ב במנגנון vivo המנגנון in vivo משמש להשגת מומנט מרבי שנוצר על ידי השרירים dorsiflexor;. הוא משמש גם כדי לגרום לפגיעה בשרירים הללו זהה. בשל היחסים אורך המתח של השריר, מומנט מרבי איזומטרי מתרחש בדרך כלל כאשר מפרק הקרסול ממוקם על כ 20 מעלות של plantarflexion (עם רגל ממוצבת אורתוגונליים אל השוקה נחשב 0 °). לאחר מומנט איזומטרי מקסימלי מתקבל, רגל אז יכול להיות ממוקם בתנוחה כלשהי כדי להתחיל את פרוטוקול פציעה. איור 3 מייצג פרוטוקול ולפציעתם של 30 חזרות עם קשת של תנועה בין 0 ° - 70 °. הערה ירידה מתמדת המומנט שנוצר בשלב איזומטרי (החץ מלא) לבין שלב התארכות (חץ פתוח) במהלך הפרוטוקול, התכווצות המושרה פציעה. מומנט נרשם ביחידות של המוזיאון, אבל את הערך המוחלט תלוי בגודל של החיה והמצב שלה (למשל, שריר פגועים, עייפות שרירים, או שריר חסר חלבון מסוים עקב רקומבינציה הומולוגיים).
איור 4 מראה נתונים נציג חולדה ב במנגנון באתרה. שלנו במנגנון באתרו אינו כרוך התכווצויות התארכות, אלא מאפשר לנו לבודד, כמו שצריך ליישר, ולמדוד את המתח המקסימלי המיוצר על ידי שרירים בודדים באורך ידוע. איור 4 מראה את האובדן ההדרגתי של כוח המתרחשת במהלך מבחן עייפות בשריר הקדמי tibialis של חולדה. בדוגמה זו בפרט, התכווצויות titanic בוצעו פעם בכל שנייה במשך 5 דקות. המתח (הכוח) נרשם בדרך כלל ניוטונים (או גרם), אבל כמו מומנט, את הערך המוחלט תלוי בגודל ומצבו של החיה. בגלל משקל שריר מתקבל מיד לאחר הליך זה, כוח יכול להיות מנורמל (המכונה "כוח ספציפי") לאזור שריר לחצות המודולרית.
איור 5 מציג נתונים נציג בתחום ההדמיה vivo של עכבר, כגון מיפוי פרמטרית T1 ו-T2 משוקלל (א), tractography 3D של דימות מותח דיפוזי (ב '), 1 H ספקטרוסקופיה (ג), ו - 31 ספקטרוסקופיה P. פרטים ניתנים במקרא הדמות.
איור 1: במנגנון vivo .* כדי לייצר את הפגיעה, את עצם השוק הוא התייצב רגל המצורפת צלחת המנוע מונע. Dorsiflexors הקרסול הם גירוי דרך עצב שוקיתי בעוד אדן כוחות כף הרגל אל תוך כיפוף plantar (חץ מקווקו).
* Lovering & דה Deyne, ביומכניקה J 2005, בשימוש באישורו.
איור 2: במנגנון באתרו תא העומס הוא רכוב על micromanipulator כך ת"א, יכול להיות מותאם אורך מנוחה מיושר כראוי את X, Y ו-Z כיוונים. הגיד הדיסטלי של ת"א מחובר לתא עומס עוויתות יחיד המושרה על אורכי שריר שונים על מנת לקבוע L 0. התכווצות tetanic המקסימלי מתקבל לקבוע הפעלה התכווצות מקסימאלית (P 0). המתח tetanic מקסימלי ניתן לבצע שוב ושוב מבוטא כאחוז של P 0, מתן אינדקס של עייפות בנקודה הרצויה בזמן.
782/2782fig3.jpg "alt =" איור 3 "/>
איור 3: נתונים מתוך מומנט ב נציג vivo מנגנון הקלטות שמץ של מומנט של התארכות התכווצויות בחולדה. בדוגמה זו בפרט, השרירים היו מגורה עבור 200 אלפיות השנייה כדי לעורר התכווצות איזומטרי שיא (חץ מלא) לפני הארכה (חץ פתוח) על ידי אדן באמצעות קשת 70 מעלות של תנועה במהירות זוויתי של 900 ° / s.
איור 4: נתונים מן המתח באתרו נציג נתונים מנגנון מראה את ירידת המתח מקסימלי tetanic איזומטרי במהלך גירוי חוזרות ונשנות של שריר קדמי tibialis (ת"א) ב עכברוש. בדוגמה זו, ת"א היתה מבודדת, מותאמים אופטימלית אורך (L 0), ועורר אז עם התכווצות 200 tetanic ms פעם בכל שנייה במשך 5 דקות.
איור 5: in vivo הדמיה: התמונות מראות רוחבי (צירית) חלקים של מיפוי פרמטרית T1 ו-T2 משוקלל של השריר הקדמי tibialis (ת"א). תיבת אדום מנוקד המקיף את ת"א להראות גדל גדל ב T2 הפצועים (צד שמאל) לעומת (צד ימין) וללא כל פגע ב ':.. Tractography 3D נציגת דימות מותח דיפוזי (DTI) C: הספקטרום 1 H של ת"א עכבר מראה מספר תהודות שומנים בדם לזיהוי; הבחנה בין intramyocellular (IMCL) ואת השומנים extramyocellular (EMCL) פסגות מתקבל באמצעות שיטה זו D: 31 P ספקטרום MR של ת"א מציג את החולדה phosphocreatine (PCR), פוספטים אנאורגניים (PI), ושלושת. תהודות (α, β, γ) של אדנוזין 5'-טריפוספט (ATP).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
"נזק לשרירים" הוגדר נמדד בדרכים רבות. פגיעה מבנית ניכרת הממצאים היסטולוגית 6,9, אבל בעיה אחת עם רבים של סמנים ביולוגיים להערכת לפגיעה בשרירים, כולל אלה המשמשים במחקרים בבעלי חיים, היא שהם בדרך כלל לא לתאם עם אובדן כוח. נזק לשרירים מוגדרת לעתים קרובות בהקשר של assay נהגו לבחון אותו ולא למצוא אחד יכול להסביר את השינויים contractility לאחר פציעה. מאז פונקציה כויץ מלא יכול להימשך למרות נוכחותם של סמנים פציעה, אובדן כוח יכול להיות תקף למדוד ביותר של פגיעה 3, וכנראה הרלוונטי ביותר.
קשה ללמוד פציעות שרירים בבני אדם, כמו שכיחות היא אירוע מקרי, כי קשה לחזות את המצגת הקליני משתנה מאוד. לכן הרבה של הנתונים על פגיעות שריר כבר הוברר ממחקרים על בעלי חיים, אשר מספק שליטה על משתנים רבים והיכולת ללמוד מנגנוני פציעה והתאוששות. המנגנון לפגיעה vivo שתיארנו מספק שיטה להערכת תפקוד כויץ בלי לנתח את השריר, ובכך ללא צורך להרדימו תחת מחקר. מודל אישית מעוצבת שלנו פציעה (פטנט) מבוססת על אותם עקרונות בשימוש על ידי אחרים כדי לבסס את התכווצות-Induced פגיעה בבעלי חיים 5,12,15,24. למרות הזמינות של דגמים בשוק, יש הדרכה קצת מעבר לשימוש של החומרה. במודל שלנו יש מפרטים במונחים של טווח זמין תנועה ומהירות זוויתית כי הם יתרון 17, אבל המטרה העיקרית שלנו היא לחלוק את שיטות, יש לנו ניסה לתאר הליכים מתחילתו ועד סופו לייצור פציעה. היתרונות של מודל vivo הן כי השריר, אנטומיה ביומכניקה אינן משתנות, כי הנוהל אינו סופני. אנחנו משתמשים במיקום זהה השוקה עבור כל המדידות מומנט, בעקבות הליכים סניטריים באמצעות מחט סטרילית לכל מדידה. הרגל יכול להיות מיוצב ללא שימוש סיכה transosseus, אבל מצאנו את הסיכה להיות מעולה מבחינת אמינות ביטול תנועת זרים במהלך הצירים מתארכים.
המנגנון המשמש במדידות מומנט vivo יש יתרונות נוספים רבים. זה לא קשור כל דיסקציה, ולכן אין צורך להרדימו תחת מחקר. התוצאה היא, כי ניתן למדוד contractility בעלי חיים זהה לאורך זמן, ו / או עם vivo הדמיה כגון MRI. יתרונות נוספים הם כי אנטומיה נורמלית לא משתנה, העצב הוא לא עקף לגירוי (כגון בהכנות חוץ גופית), ואת השריר נשאר בסביבה רגילה, כך ההשפעות של דלקת, הורמונים, או גורמים אחרים ניתן ללמוד. כי זה דורש את השימוש בבעלי חיים פחות, שאת השרירים חשופים למניפולציות פחות (למשל, דיסקציה לפני assay של הפונקציה), אנו מעדיפים להשתמש מדידות מומנט במידת האפשר. הזרוע רגע של ת"א עכבר ידוע 4 ואת השרירים ניתן לשקול כאשר החיה הוא הקריב. ישנן מספר מגבלות עם זאת, בהשוואה ל לבודד את השריר. לדוגמה, קשה לדעת את השינויים באורך המדויק המתרחשות במהלך הצירים מתארכים, ואת מסת שריר לא ניתן למדוד עד שהוא שנקטפו (למרות שזה יכול להיות מוערך על בסיס נפח שנמדד באמצעות MRI) 8.
כדי לקבוע את "כוח ספציפי" (כוח ליחידת שטח חתך צלב) של שריר אדם, שריר זה צריך להיות מבודדים וממוקמים כראוי, זה גם ימנע העברת כוח מן השרירים הסמוכים 10. במנגנון באתרו נועד למטרה זו. הוא מספק אלטרנטיבה למדידת contractility של שריר אחד בלבד עם אורך ידוע המונית. אולם שיטה זו גם יש מגבלות. למרות במנגנון באתרו מספק שליטה ניסיוני יותר כאשר מודדים את הכוח של השריר הפרט, trade-off היא כי הניסוי נעשה פחות פיזיולוגית. במדידות כוח באתרו דורשים שחרור כירורגי של השריר ת"א, אשר יכול לשנות את האנטומיה ולהשפיע כוח השידור. הניסוי הוא גם סופני, כך שריר לא יכול להיות במעקב לאורך זמן.
דימות מותח דיפוזי (DTI) הוא פוטנציאל סמן רגיש אפילו יותר מוקדם של נזק לשריר מאשר תקן T2 משוקלל MRI. המשתנים שהושגו עם DTI, לפחות ברקמות אחרות כגון המוח (1), להראות תגובה חזקה ומהירה לנזק, ואילו האות T2 יכול לקחת תקופה ארוכה כדי לשנות. DTI מבוסס על מדידת דיפוזיה, לכאורה, של מים ברקמות. הטכניקה DTI הושווה סעיף האורך בפועלים של ת"א את העכברוש וזה הוכח כי כיוונים DTI בעצם מייצגים המקומית סיבי השריר הכיוונים החולדה ת"א שריר 19.
MRS מספק מידע על ההרכב הכימי של השריר הלא פולשני 12. בהתאם הגרעין הנצפה, גברת מאפשר תצפית של אנרגיה גבוהה פוספטים (31 P MRS) או שומנים (1 H MRS). MRS 31 P הוא כלי אידיאלי עבור החקירה של מטבוליזם השריר כי זה אינו פולשני וניתן בקלות להחיל במחקרים vivo של שרירי השלד. גישות חלופיות assay ביוכימיים של מטבוליטים של שריר באתרו, כגון ביופסיה מחט, יכול לתת מגזים משמעותי של הפחתות Pi ו לכאורה של PCR 1. מודל החיה מספקת את היתרון הברור של שימוש פציעה מבוקר ומשווה לשינויים vivo גברת לממצאים בביוכימיה, מורפולוגיה, והתפקוד של רקמות. שינויים במטבוליזם של אנרגיה גבוהה פוספט הם נתקלו במחלות ניוון שרירים המוביל 2,20. PH תאיים, כמו גם את עוצמת האות יחסי MR Pi / PCR (אורגניים פוספט [Pi] כדי phosphocreatine [PCR]), ו PDE / PCR (phosphodiester [PDE] כדי PCR), עשוי לספק מידע יקר ערך לגבי השלב וחומרת ניוון שרירים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
Acknowledgments
המחברים מבקשים להודות לד"ר רוברט בלוך, במימונם הנדיב של מעבדת החלל שלו ומתקני וד"ר ראו Gullapalli ועל דא שי בליבת עבור הדמיה Translational ב מרילנד (C-TRIM) ואת המחקר תהודה מגנטית מרכז (MRRC) לקבלת תמיכה טכנית. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים RML מן המכונים הלאומיים לבריאות (K01AR053235 ו 1R01AR059179) ומן ניוון שרירים האגודה (# 4278), ועל ידי מענק מהקרן JAR Jain.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| All equipment is the same for mice and rats except for the footplate | |||
| BUD Value Line Cabinet | Newark Inc | 06M4718 | |
| Multifunction l/O USB-6221M | National Instruments | 779808-01 | |
| Stepper motor controller | Newark Inc | 16M4189 | |
| Stepper Motor | Newark Inc | 16M4198 | |
| Strain Gauge Amplifier | Honeywell | DV-05 | |
| Torque Sensor | Honeywell | QWLC-8M | |
| Foot plate and stabilization device (custom made, patent pending) | |||
References
- Aldridge, R. Muscle pain after exercise is linked with an inorganic phosphate increase as shown by 31P. NMR. Biosci. Rep. 6, 663-663 (1986).
- Argov, Z., Lofberg, M., Arnold, D. L. Insights into muscle diseases gained by phosphorus magnetic resonance spectroscopy. Muscle Nerve. 23, 1316-1316 (2000).
- Brooks, S. V., Zerba, E., Faulkner, J. A. Injury to muscle fibres after single stretches of passive and maximally stimulated muscles in mice. J. Physiol. 488, 459-459 (1995).
- Burkholder, T. J. Relationship between muscle fiber types and sizes and muscle architectural properties in the mouse hindlimb. J. Morphol. 221, 177-177 (1994).
- Hakim, M. Dexamethasone and Recovery of Contractile Tension after a Muscle Injury. Clin. Orthop. Relat Res. 439, 235-235 (2005).
- Hamer, P. W. Evans Blue Dye as an in vivo marker of myofibre damage: optimising parameters for detecting initial myofibre membrane permeability. J. Anat. 200, 69-69 (2002).
- Hammond, J. W. Use of Autologous Platelet-rich Plasma to Treat Muscle Strain Injuries. Am. J. Sports Med. , (2009).
- Heemskerk, A. M. Determination of mouse skeletal muscle architecture using three-dimensional diffusion tensor imaging. Magn Reson. Med. 53, 1333-1333 (2005).
- Ho, K. W. Skeletal muscle fiber splitting with weight-lifting exercise in rats. Am. J. Anat. 157, 433-433 (1980).
- Huijing, P. A., Baan, G. C. Myofascial force transmission causes interaction between adjacent muscles and connective tissue: effects of blunt dissection and compartmental fasciotomy on length force characteristics of rat extensor digitorum longus muscle. Arch. Physiol Biochem. 109, 97-97 (2001).
- Ingalls, C. P. Dihydropyridine and ryanodine receptor binding after eccentric contractions in mouse skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 96, 1619-1619 (2004).
- Lee, D., Marcinek, D. Noninvasive in vivo small animal MRI and MRS: basic experimental procedures. J. Vis. Exp. , (2009).
- Lovering, R. M., Deyne, P. G. D. e Contractile function, sarcolemma integrity, and the loss of dystrophin after skeletal muscle eccentric contraction-induced injury. Am. J. Physiol Cell Physiol. 286, C230-C238 (2004).
- Lovering, R. M. The contribution of contractile pre-activation to loss of function after a single lengthening contraction. J. Biomech. 38, 1501-1501 (2005).
- Lovering, R. M. Recovery of function in skeletal muscle following 2 different contraction-induced injuries. Arch. Phys. Med. Rehabil. 88, 617-617 (2007).
- Provencher, S. W. Automatic quantitation of localized in vivo 1H spectra with LCModel. NMR Biomed. 14, 260-260 (2001).
- Roche, J. A., Lovering, R. M., Bloch, R. J. Impaired recovery of dysferlin-null skeletal muscle after contraction-induced injury in vivo. Neuroreport. 19, 1579-1579 (2008).
- Stone, M. R. Absence of keratin 19 in mice causes skeletal myopathy with mitochondrial and sarcolemmal reorganization. J. Cell Sci. 120, 3999-3999 (2007).
- Van Donkelaar, C. C. Diffusion tensor imaging in biomechanical studies of skeletal muscle function. J. Anat. 194, 79-79 (1999).
- Vogl, T. J. The value of in-vivo 31-phosphorus spectroscopy in the diagnosis of generalized muscular diseases. The clinical results and the differential diagnostic aspects. Rofo. 162, 455-455 (1995).
