En In vivo Gnagarmodell av kontraktion inducerad-skada och icke-invasiv övervakning av Recovery
Summary
En<em> In vivo</em> Djurmodell av skador beskrivs. Metoden drar nytta av den subkutana position fibular nerv. Hastighet, timing av muskel aktivering och båge av rörelse är alla förutbestämda och synkroniseras med hjälp av kommersiell programvara. Inlägg skada förändringar övervakas<em> In vivo</em> Använda MR / spektroskopi.
Abstract
Muskelspänningar är en av de vanligaste klagomålen behandlas av läkare. En muskelskada vanligtvis diagnostiseras från patienten historia och fysisk undersökning ensam, men den kliniska bilden kan variera mycket beroende på omfattningen av skadan, patientens smärta tolerans, mm Hos patienter med muskel skada eller muskelsjukdom, bedömning av muskelskada är vanligtvis begränsade till kliniska tecken, såsom ömhet, styrka, rörelseomfång, och mer nyligen, imaging studier. Biologiska markörer, såsom serumnivåerna kreatinkinas, är oftast förhöjt med muskelskada, men deras nivåer inte alltid korrelerar med förlusten av kraft produktion. Detta är även sant för histologiska fynd från djur, som ger en "direkt mått" av skada, men inte står för hela den förlust av funktion. Vissa har hävdat att den mest omfattande mått på det allmänna hälsotillståndet i muskeln i kontraktionskraft. Eftersom muskelskada är en slumpmässig händelse som inträffar under olika biomekaniska förhållanden är det svårt att studera. Här beskriver vi ett in vivo djurmodell för att mäta vridmoment och för att producera en pålitlig muskelskada. Vi beskriver också vår modell för mätning av kraft från en isolerad muskel på plats. Dessutom beskriver vi våra små djur MR förfarande.
Protocol
Discussion
"Muskel skada" har definierats och mätas på många sätt. Strukturella skador syns i histologiska fynd 6,9, men ett problem med många av de biologiska markörer används för att bedöma muskelskada, inklusive de som används i djurförsök, är att de oftast inte korrelerar med förlusten av kraft. Muskelskada definieras ofta inom ramen för analysen används för att undersöka det och ingen hitta kan redogöra för förändringar i kontraktiliteten efter skada. Eftersom hela kontraktila funkti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tacka Dr Robert Bloch för hans generösa donation av laboratorie-utrymme och faciliteter och Dr Rao Gullapalli och Da Shi i Core för Translationell Imaging i Maryland (C-TRIM) och Magnetic Resonance Research Center (MRRC) för teknisk support. Detta arbete har finansierats med bidrag till RML från National Institutes of Health (K01AR053235 och 1R01AR059179) och från muskeldystrofi Association (# 4278), och genom ett bidrag till JAR från Jain Foundation.
Materials
(All equipment is the same for mice and rats except for the footplate)
- BUD Value Line Cabinet (Newark, 06M4718)
- Multifunction l/O USB-6221M (National Instruments, 779808-01)
- Stepper motor controller (Newark, 16M4189)
- Stepper Motor (Newark, 16M4198)
- Strain Gauge Amplifier (Honeywell, Sensotec, 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).
