Summary
التغييرات في خصائص الطرف العضلات مقلص الميكانيكية والسلبية هي المؤشرات الحيوية الهامة لأمراض العضلات. يصف هذا المخطوط المقايسات الفسيولوجية لقياس هذه الخصائص في الطويلة الباسطة لأصابع الفئران والعضلات الأمامية الظنبوبي.
Abstract
وتقدم أساسا حركات الجسم حسب الوظيفة الميكانيكية للعضلات الهيكل العظمي. ويتكون الهيكل العظمي والعضلات من حزم العديد من myofibers التي مغمد من الأنسجة الضامة العضلي. كل ليف عضلي يحتوي على العديد من اللييفات العضلية التي تعمل على طول طولي من ليف عضلي. اللييفات العضلية هي جهاز مقلص من العضلات وأنها تتألف من وحدات متكررة تعرف باسم مقلص sarcomeres. وحدة قسيم عضلي يحتوي على خيوط الأكتين والميوسين التي كتبها متباعدة الأقراص Z والبروتين titin. يتم تعريف وظيفة العضلات الهيكلية الميكانيكية من خصائص مقلص والسلبي من العضلات. وتستخدم خصائص مقلص لوصف مقدار القوة المتولدة خلال تقلص العضلات، والوقت من جيل القوة والوقت للاسترخاء العضلات. أي عامل يؤثر على تقلص العضلات (مثل التفاعل بين الأكتين وخيوط الميوسين، التوازن من الكالسيوم، ATP / ADP النسبة، الخ.) يؤثر على prope مقلصrties. خصائص سلبية تشير إلى خصائص المرونة واللزوجة (تصلب واللزوجة) من العضلات في غياب الانكماش. ويتم تحديد هذه الخصائص من خارج الخلية والمكونات الهيكلية داخل الخلايا (مثل titin) والأنسجة الضامة (الكولاجين بشكل رئيسي) 1-2. خصائص مقلص والسلبي جانبان لا ينفصلان من وظيفة العضلات. على سبيل المثال، يتم إنجاز انثناء الكوع من انكماش العضلات في المقصورة الأمامية من الذراع والسلبية وتمتد من العضلات في المقصورة الخلفية للذراع العلوي. لفهم حقا وظيفة العضلات، ينبغي دراسة كل الخصائص مقلص والسلبي.
وغالبا ما يثير الشبهة خصائص مقلص و / أو السلبي الميكانيكية للعضلة في أمراض العضلات. وخير مثال هو ضمور العضلات دوشين (DMD)، والعضلات الهزال الشديد المرض الناجم عن نقص dystrophin 3. Dystrophin هو المتواجد هيكل الخليةفي هذا استقرار غشاء الخلية العضلية (غمد الليف العضلي) خلال 4 تقلص العضلات. في غياب dystrophin، تلف غمد الليف العضلي بسبب قوة القص ولدت أثناء الإرسال القوة. تمزق هذا الغشاء يبدأ سلسلة من ردود الفعل التي تؤدي إلى موت الخلايا العضلية وفقدان آلات مقلص. ونتيجة لذلك، يتم تقليل قوة العضلات ويتم استبدال الأنسجة myofibers برصاص تليفي 5. هذا التغيير في وقت لاحق يزيد تصلب العضلات 6. القياس الدقيق لهذه التغيرات توفر مرشدا هاما لتقييم تطور المرض وتحديد الفعالية العلاجية من الجينات رواية / خلية / التدخلات الدوائية. هنا، نقدم طريقتين لتقييم خصائص كل مقلص والسلبية الميكانيكية للأصابع الطويلة الباسطة (EDL) العضلات وخصائص مقلص من العضلات الظنبوبي (TA) الأمامي.
Protocol
1. تقييم خصائص سلبية ومقلص من العضلات فيفو السابقين EDL
يتم قياس خصائص مقلص والسلبي للعضلات الجسم الحي EDL السابقين باستخدام أورورا العلمية في المختبر نظام اختبار العضلات. الرجوع إلى الجدول رقم 1 للمواد والمعدات.
1،1 معدات إعداد
- تجميع حمام الأنسجة الجهاز عن طريق ضمان oxytube إلى الحمام الأنسجة المياه سترة. إرفاق حمام تجميعها لجهاز العضلات في تصاعد مستمر. ربط خط الغاز إلى oxytube. ربط خطوط توزيع المياه إلى الحمام الأنسجة المياه سترة ووضع صمام إبرة في الصرف حمام.
- بدوره على حمام مائي تعميم وضبط درجة الحرارة إلى 30 ° C 7. 5 السماح PSI (جنيه لكل بوصة مربعة) من 95٪ O CO 2 -5٪ 2 إلى تدفق من خلال oxytube. املئي حوض الاستحمام مع العازلة رينغر. تتوازن المخزن المؤقت مدة لا تقل عن10 دقيقة مع تدفق الغاز ثابت عن طريق ضبط صمام oxytube.
- بدوره على الصكوك (محفز، وضع مزدوج نظام ذراع، واجهة إشارة). تحميل السيطرة على العضلات الحيوي (DMC) والبرمجيات وفقا للتعليمات الشركة الصانعة.
تشريح العضلات 1،2 EDL
يجب الموافقة على جميع الدراسات على الحيوانات من قبل رعاية الحيوان واللجنة المؤسسية الاستخدام.
- تخدير الماوس مع حقن داخل الصفاق من 2.5 ميكروليتر / غرام من وزن الجسم من مخدر كوكتيل (يرجى الرجوع إلى قسم المواد). طوال العملية الجراحية، تم فحص عمق التخدير عن طريق إجراء قرصة أخمص قدميه. يتم إدارتها من الملحق A 10٪ من الجرعة الأولي مخدر عند الحاجة للحفاظ على الحيوانات تحت التخدير. حلق أطرافهم هند. الحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية عند 37 ° C قبل إجراء تشريح عن طريق وضع الماوس على وسادة التدفئة. ويتم رصد درجة حرارة الجسم عن طريق قياس باستمرار temperat المستقيملدى عودتهم باستخدام المسبار الحراري.
- وضع مستلق على لوحة الماوس تشريح (الشكل 1). تقشر الجلد في الساق لفضح العضلات أطرافهم هند. تأمين الساق على الكتلة باستخدام دبابيس خياطة sylgard اثنين، واحد في القدم والآخر في العضلة الناحلة. وضع مصباح الحرارة فوق الماوس الجسم للحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية عند 37 ° C. superfuse باستمرار جميع عضلات يتعرض مع العازلة رينغر. استنزاف العازلة الزائدة من خلال خط فراغ.
- فضح TA القاصي ووتر في الرباط الباسطة تحت stereomicroscope من تشريح الجلد نحو القدم. إزالة بلطف اللفافة التي تغطي العضلات TA. قطع في الرباط الباسطة للافراج عن وتر TA البعيدة.
- قطع وتر TA القاصي واستخدامها لقشر قبالة العضلات TA. إزالة بعناية TA العضلات في تمسكه القريبة. وضع قطعة رقيقة من القطن غارقة العازلة رينغر بجوار العضلات على امتصاص النزيف EDL الناجمة عن تمزق الأوعية الدموية للعضلات TA. استخدام سطر فراغ لإزالة الزائدة العازلة والدم.
- ربط عقدة مزدوجة على مربع تليها حلقة عقدة باستخدام الخيط الحرير الخبز في العضلات تقاطع وتر (MTJ) من العضلات في مؤسسة كهرباء لبنان البعيدة (الشكل 2). إجراء شق في الجزء الأعلى من عضلة ذات الرأسين الفخذية لفضح العضلات القريبة EDL. تكرار نفس المجموعة من عقدة (الشكل 2) في MTJ من وتر في مؤسسة كهرباء لبنان القريبة. إرفاق هوك ذراع الرافعة إلى الداني إما أو عقدة عقدة مع القاصي مربع المزدوجة باستخدام سطر خياطة نفسه. قطع خط خياطة المتبقية.
- قطع وتر القريبة EDL متفوقة على عقدة الخيط القريبة. ترفع عضلة EDL مع هوك وقطع الأوعية الدموية تحت العضلات. قطع وتر البعيدة EDL أدنى من عقدة الخيط البعيدة لإزالة العضلات EDL من الطرف هند. تغطية الطرف يتعرض هند مع قطعة من القطن غارقة العازلة رينغر.
- إرفاق هوك إلى ذراع الرافعة. محاذاة عموديا العضلاتبين قطبين. تأمين خط خياطة البعيدة إلى آخر ثابت. يرفع الحمام الأنسجة العضلية لغمر في المخزن المؤقت رينغر. ضبط التوتر يستريح إلى 1،0 ز باستخدام مزدوج المرحلة ترجمة خشن / ناعم والسماح للعضلات للتوازن لا يقل عن 10 دقيقة.
1.3 قياس خصائص مقلص والسلبي من العضلات EDL
استخدام الجدول 2 لإعداد المعلمات في البرنامج DMC لكل من القياسات التالية. تحليل البيانات باستخدام تحليل ديناميكية العضلات (DMA) والبرمجيات.
1.3.1 قياس خصائص مقلص للعضلات EDL
- تحفيز العضلات EDL ثلاث مرات ب 150 هرتز مع 60 ثانية على حدة لتحقيق الاستقرار في العضلات 8.
- تحفيز العضلات في مؤسسة كهرباء لبنان التوترات يستريح مختلفة لتحديد طول الأمثل (لو). طول الأمثل هو طول العضلات التي تطور التوتر القصوى نشل. السماح للعضلة إلىالاسترخاء لمدة 2 دقيقة.
- ضبط التوتر يستريح لاتحاد نقابات العمال. قياس قوة العضلات في تحفيز نشل واحدة. تحديد القوة المطلقة نشل (PT)، والوقت إلى التوتر الذروة (TPT) ونصف الساعة الاسترخاء (½ RT) من حزب العمال. يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 2 دقيقة.
- ضبط التوتر يستريح لاتحاد نقابات العمال. قياس قوة العضلات ولدت تكززي على ترددات مختلفة التحفيز (50، 80، 100، 120، 150 هرتز و200). تحديد الحد الأقصى المطلق قوة العضلات تكززي (بو) حيث قوة العضلات تصل إلى القصوى. قياس TPT و½ RT من بو 9.
- يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 5 دقائق. ضبط التوتر يستريح لاتحاد نقابات العمال. تطبيق 10 دورات من تقلصات غريب الأطوار مع بقية حد أدنى 2 بين الدورات. حساب خسارة القوة النسبية للبو بعد كل دورة من انكماش غريب الأطوار.
- فصل العضلات EDL من أجهزة وقطع الأوتار في موقع خياطة. تحديد وزن العضلات رطبة وحساب مساحة المقطع عبر العضلات (CSA)6،10.
1.3.2 قياس الخصائص السلبية للعضلة EDL
- تشريح العضلات المقابل EDL ونعلق عليه لجهاز كما هو موضح في القسم 1.2، الخطوات من 2 إلى 7.
- الموضوع عضلة EDL في بروتوكول ست خطوات التي تمتد توتر العضلات للو 160٪ بزيادة قدرها 10٪ لو. تحليل 6 الملف الإجهاد والانفعال.
- تقييم الملكية لزجة من العضلات EDL عن طريق قياس معدل التأكيد على الاسترخاء (SRR) في اطر زمنية تمتد التالية بعد عقد والعضلات في لو 10٪: من الذروة إلى الذروة بعد 0.1s (بي بي)، من 0.1 إلى 0.2s PP، من 0.2 إلى 0.5s بروبلين، بولي بروبلين من 0.5 إلى 1S و1.5s من 1 إلى ص
- في نهاية الدراسة، الموت ببطء الماوس عن طريق خلع عنق الرحم و / أو قطع الرأس في حين لا يزال الماوس تحت التخدير. فصل العضلات EDL من أجهزة وقطع الأوتار في موقع خياطة. تحديد وزن العضلات رطبة وحساب العضلات عبر SEctional منطقة (CSA) 6، 10.
2. تقييم خصائص مقلص من العضلات في الموقع TA
يتم قياس خصائص مقلص للعضلات TA باستخدام العلمية أورورا في الموقع العضلات نظام الاختبار. الرجوع إلى الجدول رقم 1 للمواد والمعدات.
2،1 معدات إعداد
- تسخين المرحلة الحيوان الحرارية التي تسيطر عليها إلى 37 ° C باستخدام تعميم الماء الحمام.
- بدوره على الصكوك (محفز، وضع مزدوج نظام ذراع، واجهة إشارة). تحميل البرنامج وفقا لتعليمات DMC الشركة المصنعة.
2.2 إعداد العضلات TA لقياس قوة في الموقع
- تخدير الماوس، حلق أطرافهم هند وفضح العضلات TA كما هو موضح في الخطوات من 1 إلى 3 في القسم 1.2.
- ربط عقدة مزدوجة مربع حول الرضفة الرباط USIنانوغرام الحرير الخبز وخياطة. ربط عقدة مزدوجة مربع تليها عقدة في حلقة من العضلات MTJ TA البعيدة (الشكل 2)، ربط عقدة مزدوجة مربع آخر ترك ~ مم 10 حلقة من عقدة TA وتر البعيدة باستخدام سطر خياطة نفسه. ضع الثانية عقدة مزدوجة مربع على جانب الحلقة.
- إزالة المسامير من طرف هند ووضع الحيوان عرضة. فضح عضلة ذات الرأسين الفخذية. إجراء شق في خط الوسط لكشف العصب الوركي. ربط عقدة مزدوجة مربع حول الطرف القريب من العصب الوركي. تقليم جانب واحد من خطوط خياطة وقطع العصب متفوقة على عقدة. بلطف، وسحب العصب الوركي نحو الركبة باستخدام سطر خياطة ومسح الأنسجة المحيطة الضام لتحرير ~ 5 مم من طوله. لا تشد الأعصاب أثناء هذا الإجراء وsuperfuse باستمرار العصب مع العازلة المسابقة.
- إعداد العضلات TA المقابل كما هو موضح في الخطوات من 1 إلى 3. تغطية واحدة من أطرافهم هند يتعرض مع قطعة من ري غارقة في nger العازلة القطن. superfuse باستمرار سواء مع الأطراف الخلفية قبل تحسنت (37 ° C) العازلة رينغر. إزالة الزائدة العازلة من خلال خط فراغ.
- وضع الحيوانات المعرضة على منصة الحيوان. المشبك حامل إرفاق الركبة إلى منصة الحيوانية وتأمين ركبتيه إلى مسمار معدني مزدوج مع عقدة مربع باستخدام خياطة الرباط الرضفة خطوط. دبوس كلا القدمين على الكتلة باستخدام دبابيس sylgard خياطة. تأمين منصة الحيوان على خشبة المسرح الحرارية التي تسيطر عليها. وضع مصباح الحرارة للحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية الحيوان في C. ° 37
- تأمين حامل قطب كهربائي إلى منصة الحيوانية ووضع العصب الوركي على القطب باستخدام سطر خياطة. الحفاظ على القطب بعيدا عن العضلات أطرافهم هند. قطع وتر TA البعيدة من أطرافهم هند المكشوف في موقع خياطة MTJ. إرفاق وتر TA البعيدة حلقة خياطة لربط ذراع الذراع. تغطية تتعرض العضلات أطرافهم هند مع القطن عازلة على قارع الأجراس في الحارة غارقة.
> 2،3 قياس خصائص مقلص للعضلات TA
- استخدام الجدول 2 لتعيين المعلمات في البرنامج DMC. اتبع نفس البروتوكول وصفها في القسم 1.3.1 لتحديد خصائص مقلص للعضلات TA. تحليل البيانات باستخدام برنامج DMA.
- بعد قياس الممتلكات مقلص، فصل وتر TA البعيدة حلقة خياطة من المقياس ربط الذراع. إزالة العضلات TA. تحديد وزن العضلات رطبة وحساب CSA 10.
- قياس الخصائص مقلص للعضلات TA المقابل وفقا لخطوات 1-3 المذكورة أعلاه. الموت ببطء الماوس فقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية في نهاية الدراسة.
Representative Results
النتائج التالية هي تمثيل من تقاريرنا السابقة 6،9. يتم عرض البيانات كما يعني ± الخطأ القياسي من الوسط. ويبين الجدول 3 خصائص المظهرية من العضلات في مؤسسة كهرباء لبنان BL10 العادية والتي تعاني من نقص dystrophin (MDX) في الفئران 4 إلى 6 أشهر من العمر. ويبين الشكل 4 ممثل خصائص مقلص والسلبي لل EDL العضلات من BL10 وMDX الفئران. ويرد وصف خصائص مقلص للعضلات من قبل مؤسسة كهرباء لبنان على النحو التالي بما في ذلك (القوة المطلقة مقسوما على CSA) محددة قوة نشل (الشكل 4A)، محددة القوة القصوى تكززي (الشكل 4B)، TPT و½ RT القوة المطلقة القصوى تكززي (الشكل 4C وD). ويمكن للTPT ½ RT أيضا حساب من القوة المطلقة نشل. الملف الشخصى الإجهاد والانفعال (4E الشكل) وSRR (4F الشكل) علىإعادة استخدامها لوصف خصائص السلبي للعضلات EDL.
غياب dystrophin له تأثير كبير على خصائص مقلص والسلبي للعضلات EDL 6،9. تتضاءل إلى حد كبير نشل محددة وقوات تكززي في العضلات EDL MDX. وTPT هو أسرع بكثير في حين أن RT ½ أبطأ بشكل ملحوظ في العضلات EDL MDX. الملف الشخصى الإجهاد والانفعال يوحي أن يتم زيادة كبيرة تصلب في العضلات EDL MDX. العضلة EDL MDX ينتج أيضا قوة المقاومة بشكل كبير أعلى بكثير (الإجهاد السلبي) قبل الوصول إلى ذروة التوتر، في حين أن الضغوط ما بعد الذروة تنخفض أسرع بكثير. علاوة على ذلك، كان أعلى بكثير SRR في العضلات EDL MDX مقارنة بما كان عليه في العضلات EDL BL10.
التحليل الإحصائي
ويتم تحليل دلالة إحصائية بين مجموعتين من الطلاب اختبار t. لياليويوصى أهمية tatistical بين مجموعات متعددة، في اتجاه واحد أو اتجاهين تحليل ANOVA تليها تحليل Bonferroni مخصصة آخر باستخدام برنامج SAS (SAS معهد شركة، كاري، NC). ويعتبر فارقا كبيرا عندما p <0.05.
الجدول 1. المواد والمعدات.
| تجربة | يستريح التوتر (غرام) | نبض التردد (هرتز) | نبض العرض (MS) | مدة التحفيز (MS) | تمتد طول | تمتد مدة (MS) | تمتد معدل | تعليقات |
| 1. تقييم خصائص مقلص والسلبي من الجسم الحي العضلات السابقين EDL | ||||||||
| 1.3.1 قياس خصائص مقلص للعضلات EDL | ||||||||
| 1. تسخن | 1.0 | 150 | 0.2 | 300 | ضع العضلات لمدة 60 ثانية بين كل الحوافز. هذه الانقباضات الأولية تكززي استقرار العضلات لقياسات لاحقة. | |||
| 2. الأمثل طول العضلات (لو) | 0.5، 1.0، 1.5 و 2.0 | 1 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 30 ثانية بين كل الحوافز. قياس طول العضلات الأمثل باستخدام الفرجار الرقمية. | |||
| 3. واحد التويTCH القوة (PT) | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 1 | 0.2 | 300 | ||||
| 4. كزازي العضلات القوة | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 50، 80، 100، 120، 150 و 200 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 1 دقيقة بين كل الحوافز. تحديد وتيرة القصوى التي تولد قوة مطلقة تكززي (بو). | |||
| 5. غريب الأطوار الانكماش | ضبط التوتر يستريح إلى LO | استخدام التردد الذي يولد قوة تكززي الأقصى (بو) | 0.2 | 700 | 10٪ لو | مشاركة 200 مللي ثانية من مدة التحفيز | 0،5 لو / ثانية | تكرار انكماش غريب الأطوار لمدة 10 دورات مع بقية حد أدنى 2 بين الدورات. |
| 6. CSA من العضلات EDL | CSA = (كتلة العضلات (ز) / [1.06 غ / سم 3 × (لو X 0.44)]. 1،06 جم / سم 3 هو كثافة العضلات و 0.44 هو طول الألياف العضلية EDL للو النسبة. | |||||||
| 1.3.2 قياس الخصائص السلبية للعضلة EDL | ||||||||
| 1. ست خطوات تمتد البروتوكول | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 10٪ لو | 2 سم / ثانية | تكرار بروتوكول تمتد بزيادة قدرها 10٪ حتى لو تم التوصل 160٪ لو. Alow 1.5 ثانية تمتد بين دورات. | ||||
| 2. SRR | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 10٪ لو | 2 سم / ثانية | ويحسب بقسمة SSR الفرق في الضغط مع رIME المنقضي بين نقطتين زمنيتين في إطار زمني. | ||||
| 2.3 قياس خصائص مقلص للعضلات TA | ||||||||
| 1. تسخن | 4.0 | 150 | 0.2 | 300 | ضع العضلات لمدة 60 ثانية بين كل الحوافز. | |||
| 2. الأمثل طول العضلات (لو) | 3.0، 4.0، 5.0، 6.0 و 7.0 | 1 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 30 ثانية بين كل الحوافز. قياس طول العضلات الأمثل باستخدام الفرجار الرقمية. | |||
| 3. CSA من العضلات TA | CSA = (كتلة العضلات (ز) / [1.06 غ / سم 3 × (لو X 0.6)]. 0،6 هو طول الألياف العضلية TA لرا لوتيو. | |||||||
الجدول 2. معلمات لتقييم الخواص الميكانيكية للعضلات وEDL TA.
| توتر | العمر (شهر) | وزن الجسم (ز) | EDL الوزن (ملغ) | لو EDL (مم) | EDL CSA (مم 2) |
| BL10 | 6 | 32،03 ± 0،57 | 13،90 ± 0،77 | 14،09 ± 0.04 | 2.12 ± 0.12 |
| MDX | 6 | 35،44 ± 0،42 * | 16،73 ± 0،42 * | 13،93 ± 0.05 * | 2.57 ± 0.07 * |
الجدول 3. خصائص المظهرية للعضلة EDL. *، القيمة في MDالفئران X يختلف كثيرا عن أن من هم في سن المتطابقة BL10 الفئران.
الشكل 1. رسم تخطيطي للمجلس الماوس تشريح حسب الطلب. ويتكون المجلس من زجاج شبكي تشريح ½ بوصة سميكة وكانت ملفقة في متجر المؤسسية. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .
/>
الشكل 2. هذه سلسلة من الصور الرقمية التي تبين الخطوات من ربط عقدة مزدوجة مربع تليها عقدة حلقة في MTJ. النجمة، في EDL العضلات؛ السهم، في وتر العضلات القاصية من مؤسسة كهرباء لبنان.
/>
الشكل 3. تم تصميم رسم تخطيطي لمنصة مصنوعة خصيصا لفي الموقع TA العضلات فحص وظيفة. منصة الحيوان وزجاج شبكي الركبة الصلب غير القابل للصدأ حامل لتحميل على جهاز الماوس 809B في الموقع. *، الفولاذ المقاوم للصدأ قضيب (القط # MPR-2.0 ، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ #، حامل قطب كهربائي العالمي (القط # MXB، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ §، قضيب القطب المرفقات (القط # MPR-3.0، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ **، Sylgard كتلة. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .
GE = "دائما"> 
/>
الشكل 4. ممثل النتائج للخصائص مقلص والسلبي من العضلات EDL. خصائص مقلص للعضلات EDL تتميز القوة نشل محددة (A)، وقوة تكززي محددة (B)، ووقت لذروة التوتر (C) والوقت الاسترخاء نصف (D). يتم تقييم خصائص السلبي للعضلات EDL من الإجهاد الشخصي سلالة (E) وSSR لل. * والفئران MDX تختلف اختلافا كبيرا من العمر المتطابقة BL10 الفئران.
Discussion
في هذا البروتوكول، وقد بينت لنا المقايسات الفسيولوجية لقياس خصائص مقلص والسلبي في عضلة EDL وخصائص مقلص للعضلات TA. ومصدر القلق الرئيسي في علم وظائف الأعضاء الدراسات العضلات هو الأوكسجين في العضلات المستهدفة. للعضلات الكبيرة (مثل العضلات TA)، ويفضل في نهج الموقع لنشر الأكسجين من المخزن المؤقت رينغر قد لا تصل إلى وسط العضلات في في فحص المختبر. في نهج الموقع لا يزعج العادية إمدادات الدم ونقص الأكسجة المرتبطة بها، يتم تجنب الآثار الاصطناعية. العضلة EDL هي واحدة من العضلات الأكثر استخداما في دراسة علم وظائف الأعضاء. ويمكن تحقيق الأوكسجين الكافي لكامل العضلة في المختبر في نظام بسبب صغر حجم العضلات. علاوة على ذلك، في نظام المختبر يوفر بيئة مغلقة لمعالجة تركيزات الأيونات (كا 2 +، + نا وK +) وكيماويةتراخيص وصول العملاء (ATP والجلوكوز) والتي هي ضرورية لتوليد قوة العضلات الأمثل. هذا يوفر فرصة كبيرة لدراسة تأثير هذه المتغيرات على إنتاج قوة.
قياس دقيق لخصائص مقلص والسلبي للعضلات الأطراف أمر بالغ الأهمية لدراسة الهيكل العظمي وظيفة العضلات. غالبا ما تعتبر التغيرات المميزة لهذه الخصائص والسمات المميزة لأمراض العضلات المختلفة. التغييرات في هذه المعايير هي أيضا مؤشرات هامة لتحديد ما إذا كان العلاج التجريبي فعالة أم لا.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة (AR-49419، DD)، رابطة الضمور العضلي (DD)، والمعاهد الوطنية للصحة منح التدريب T90DK70105 (CH).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tissue-organ bath | Radnoti LLC, CA, USA | Water-jacket tissue bath (Cat #158351-LL), Oxygen disperser tube (Cat #160192), Luer valve (Cat#120722) | |
| Circulating water bath | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | ||
| Gas mix | Airgas National, Charlotte, NC, USA | 95% O2 and 5% CO2 | |
| In vitro muscle function assay apparatus |  Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada |
The system consists of a stimulator (Model# 701A), a dual-mode lever system (Model#300C or 305C), a signal interface (Model # 604B) and a test apparatus (Model# 800A) to vertically mount tissue organ bath | |
| In vitro muscle function assay software | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada |
Dynamic muscle control (DMC) software and dynamic muscle control data analysis (DMA) software | |
| Mouse anesthesia cocktail mixed in 0.9% NaCl | Refer to the institutional guidelines | Ketamine (25 mg/ml), xylazine (2.5 mg/ml) and acepromazine (0.5 mg/ml). Throughout the surgical procedure, a supplement of 10 % of the initial dose may be needed to keep animal under anesthesia. | |
| Sylgard | World Precision Instrument | Cat#SYLG184 | |
| A custom-made Plexiglas dissection board | In house designed | Refer to Figure 1 | |
| Heating lamp | Tensor Lighting Company, Boston, MA, USA | 15 Watt lamp to keep the mouse warm during dissection | |
| Ringer's Buffer | Chemicals are purchased from Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | Composition in mM: 1.2 NaH2PO4 (Cat#S369) , 1 MgSO4 (Cat# M63), 4.83 KCl (Cat# P217), 137 NaCl (Cat# 217), 24 NaHCO3 (Cat# S233), 2 CaCl2 (Cat #C79) and 10 glucose (Cat# D16). Dissolve chemicals individually and mix in the order listed above. Store at 4 °C. | |
| Stereo dissecting microscope | Nikon, Melville, NY, USA | ||
| Dissection tools | Fine Science Tools, Foster City, CA, USA | Coarse forceps, coarse scissors, fine forceps (Straight and 45 ° angle) | |
| Braided silk suture #4-0 | SofSilk USSC Sutures, Norwalk, CT, USA | Cat # SP116 | |
| A custom-made stainless steel hook | Small Parts, Inc. | 2'' long S/S 304V (0.18'' diameter) for force transducer 305C or 2.5'' long S/S 304V (0.012'' diameter) for transducer 300C (Cat# ASTM A313) | |
| In situ muscle function assay system | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada |
The system (809B, in situ mouse apparatus) consist of a stimulator (Model# 701B), a dual-mode lever system (Model# 305C), a signal interface (Model# 604A) and a thermo controlled footplate apparatus (Model# 809A) | |
| In vitro muscle function assay software | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada |
Dynamic muscle control (DMC) software and dynamic muscle control data analysis (DMA) software | |
| A custom-made TA assay animal platform | In house designed | Refer to Figure 2 | |
| A custom-made stainless steel hook | Small Parts, Inc. | Cat# ASTM A313 | 0.5'' long S/S 304V (0.18'' diameter) |
| Custom-made 25G platinum electrodes | Chalgren Enterprises, Gilroy,CA | Solder two 0.016'' thick platinum wires to two 24G electric wires | |
Table 1. Materials and equipment. |
|||
References
- Huijing, P. A. Muscle as a collagen fiber reinforced composite: a review of force transmission in muscle and whole limb. J. Biomech. 32, 329-345 (1999).
- Moss, R. L., Halpern, W. Elastic and viscous properties of resting frog skeletal muscle. Biophys. J. 17, 213-228 (1977).
- Hoffman, E. P., Brown, R. H., Kunkel, L. M. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell. 51, 919-928 (1987).
- Petrof, B. J., Shrager, J. B., Stedman, H. H., Kelly, A. M., Sweeney, H. L. Dystrophin protects the sarcolemma from stresses developed during muscle contraction. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 3710-3714 (1993).
- Pastoret, C., Sebille, A. mdx mice show progressive weakness and muscle deterioration with age. J. Neurol. Sci. 129, 97-105 (1995).
- Hakim, C. H., Grange, R. W., Duan, D. The passive mechanical properties of the extensor digitorum longus muscle are compromised in 2- to 20-mo-old mdx mice. J. Appl. Physiol. 110, 1656-1663 (2011).
- Segal, S. S., Faulkner, J. A. Temperature-dependent physiological stability of rat skeletal muscle in vitro. Am. J. Physiol. 248, 265-270 (1985).
- Grange, R. W., Gainer, T. G., Marschner, K. M., Talmadge, R. J., Stull, J. T. Fast-twitch skeletal muscles of dystrophic mouse pups are resistant to injury from acute mechanical stress. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 283, 1090-1101 (2002).
- Hakim, C. H., Duan, D. Gender differences in contractile and passive properties of mdx extensor digitorum longus muscle. Muscle Nerve. 45, 250-256 (2012).
- Hakim, C. H., Li, D., Duan, D. Monitoring murine skeletal muscle function for muscle gene therapy. Methods Mol. Biol. 709, 75-89 (2011).
