Abstract
Den perkutane biopsi teknik muliggør forskere og klinikere til at indsamle skeletmuskelvæv prøver. Teknikken er sikker og meget effektiv. Denne video beskriver perkutan biopsi teknik anvendelse af en modificeret Bergström nål til opnåelse skeletmuskelsatellitceller vævsprøver fra vastus lateralis af forsøgspersoner. Den Bergström nål består af en ydre kanyle med en lille åbning ("vindue") på siden af spidsen og en indre trokar med et skæreblad ved den distale ende. Under lokalbedøvelse og aseptiske forhold, er nålen rykkede ind i skeletmuskulaturen gennem et snit i huden, subkutane væv, og fascia. Dernæst sugning til det indre trokar er den ydre trokaren trækkes tilbage, skeletmuskel væv trækkes ind i vinduet i den ydre kanyle ved sugning, og den indre trokar hurtigt lukket, således at skære eller klippe skeletmuskulatur vævsprøven . Nålen er drejet 90 °60, og et andet snit er lavet. Denne proces kan gentages tre gange mere. Denne multiple saveteknik producerer typisk en prøve på 100-200 mg eller mere i raske forsøgspersoner og kan ske umiddelbart før, under og efter et anfald af motion eller anden indgriben. Efter post-biopsi dressing af incisionssted, fag typisk genoptage deres daglige gøremål med det samme og kan deltage fuldt ud i voldsom fysisk aktivitet inden for 48-72 timer. Fag bør undgå kraftig modstand øvelse i 48 timer for at mindske risikoen for brok af musklen gennem snittet i fascia.
Introduction
Den perkutane eller "halvåbne" biopsi teknik bruges til at opnå skeletmuskelsatellitceller vævsprøver fra humane patienter og forsøgspersoner. Duchennes (1806-1875) er krediteret som den første til at konstruere en nål med en trokar at opnå skeletmuskel fra levende individer gennem perkutan biopsi 1. I 1960'erne, Bergström indført en perkutan biopsi nål svarende til den, der er beskrevet af Duchenne 2-4. Tyve år senere, Evans et al. 5 ændret teknik ved anvendelse af sugning gennem opskæring trokar af Bergström nålen. Denne modifikation kan forbedre udbyttet af væv 3 til 5 gange 6,7 og er ansat i kliniske og biomedicinske forskningsmiljøer. Denne teknik har og vil fortsætte med at fremme diagnosticering af myopati og vores forståelse af struktur og funktion af skeletmuskulaturen.
Den perkutane muskelbiopsi teknik er straightforward. Når det gøres korrekt, med streng overholdelse af aseptisk teknik, de tilknyttede risici er minimale. Musklen biopsi procedure betragtes som et testpræparat redskab til forskningsprojekter. Nogle akademiske institutioner tillader uddannet fakultetets forskere med en ph.d., med direkte læge tilsyn, for at opnå muskelbiopsier og andre kræver en bord-certificeret læge til at udføre teknikken. ASU biopsi team har med succes udført over 1.600 muskelbiopsier i løbet af de sidste 13 år 8-15. Formålet med denne video er at beskrive den modificerede Bergström nål perkutan muskelbiopsi teknik 5 for at opnå skeletmuskelvæv prøver fra vastus lateralis af forsøgspersoner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Den skeletmuskel som beskrevet følger retningslinjerne fra Appalachian State University Institutional Review Board.
BEMÆRK: Holdet består af en operatør (ph.d. eller MD uddannet i biopsi teknikken), og mindst én, men ideelt, tre eller flere teknikere. Brugeren er ansvarlig for at gennemføre og føre tilsyn med alle aspekter af skeletmuskelbiopsi procedure. En tekniker (tekniker # 1) er umiddelbart ansvarlig for at hjælpe føreren med alle aspekter af muskel ekstraktion. Dette omfatter at være "ikke-sterile hænder", og der suges med en steril sprøjte. En anden tekniker (tekniker # 2) deltager i en samtale med emnet og massage fagets modsatte ben under proceduren for at minimere motivets angst. Den tredje tekniker (tekniker 3 #) er ansvarlig for håndtering og behandling af skeletmuskulatur prøven. Downstream analytiske foranstaltninger diktere, hvor mange AdditDer kræves ional teknikere til forarbejdning / forberedelse skeletmuskulatur prøven.
1. Med forbehold Forberedelse
- Saml, forberede og organisere de materialer, der er specificeret for muskel biopsi procedure (Tabel 1). Dekontaminering og sterilisere Bergström nål (ydre kanyle og indre trocart), og stemplet i overensstemmelse med normal praksis 16.
- Gennemgå samtykkeerklæring med emnet. Den skeletmuskelbiopsi del af samtykke til deltagelse anvendte form på Appalachian State University findes i online-tillæg 1.
- Tal til emnet om de generelle aspekter af muskel biopsi procedure med fokus på mulige risici i proceduren, forberedelse hud, anvendelse af bedøvelsesmiddel, typiske fornemmelser. Instruer motivet til omhyggeligt at læse samtykke til deltagelse formular og underskrive det at bekræfte, at studiets design og procedurer er forstået.
- Bekræft at Sed forbehold er ikke allergisk over for "___ Caine" -type medicin (fx lidocain).
- Instruer patienten ligge liggende på en polstret bord med låret udsættes for. Placer to absorberende underpuder med plastic opbakning under emnet ben. Placer benet på en afslappet måde med en lille håndklæderulle under hælen, således at knæet er fuldt udvidet (forhøjet ~ 1 cm), således at placere vastus lateralis i en forkortet stilling.
- Har operatøren instruere emnet momentant sammentrække udsatte lårmuskel, så biopsi webstedet kan visualiseres. Bemærk: Den vastus lateralis biopsi site er lige foran fascia lata (illiotibial band), omtrent en tredjedel af afstanden mellem toppen af patella og den større trochanter 7.
- Har operatøren mærket lige under (~ 0,5 cm) incisionssted med en fin spids permanent markør.
- Har driftslederen bestemme den omtrentlige skinfold tykkelse ved Pinching af skinfold.
- Har operatøren og teknikere vaske deres hænder med sæbe og varmt vand og don engangshandsker.
- Har operatøren fjerne hår fra en region ~ 15 cm x 15 cm rundt biopsistedet (via neglesaks). Bemærk: klipning hår fra biopsi webstedet forhindrer håret i at komme ind i indsnit under proceduren, og under lukning, og hårfjerning giver mulighed for bedre kontakt mellem tape lukninger og huden (se 3.4).
- Har operatøren sterilisere området med vatpinde dyppet med et aktuelt antiseptisk (såsom povidon-iod eller chlorhexidingluconat for patienter er allergiske over for jod / skaldyr). Begynd i midten og arbejde i koncentriske cirkler mod den ydre kant af den klippede område. På et minimum, gentages to gange mere med en ny præ-gennemblødt vatpind hver gang.
2. biopsiproceduren
- Har operatøren fjerne engangshandsker, vaske hænder med sæbe og varmt vand, og don steril kirurgisk gloves anvendelse af aseptisk teknik.
- Har tekniker # 1 til stede den sterile fe- nestrerede drapere for operatøren. Har operatøren, ved hjælp af aseptisk teknik, skal du placere filmen over biopsistedet at opretholde et sterilt område.
- Har tekniker nr.1 nuværende operatøren en 5 ml sprøjte forsynet med en 21 G kanyle samtidig opretholde aseptisk teknik. Rengør toppen af lidocain hætteglasset med en spritserviet.
- Har operatøren straks trække 5 ml lidocain. Fjern 21 G kanyle fra sprøjten, og kassér kanylen ind i en affaldsbeholder.
- Har tekniker nr.1 nuværende operatør med en 1-½ tomme 25 G kanyle samtidig opretholde aseptisk teknik. Har operatøren sted 1-½ tomme kanyle på sprøjten og evakuere de luftbobler fra sprøjten.
- Har tekniker # 1 spray ethylchlorid på incisionssted (~ 0,5 cm over uudsletteligt blæk mærke på huden) indtil huden ser ud til at "blanchere".
- Have operatøren indsætte nålen vandret på huden i dermis, aspireres nålen og derefter infiltrere med ~ 100 ul lidocain til at producere en "bleb" 2-4 mm i diameter.
- Har operatøren aspirat nålen (lidt trække sprøjtens stempel) for at bekræfte, at nålen ikke er blevet placeret i et blodkar. Hvis der kommer blod i sprøjten, trække kanylen kasseres i en kanyleboks, og begynde igen ved 2.3.
- Har operatøren forhånd nålen ind i subkutane væv, aspireres nålen, og derefter infiltrere væv med ~ 1 ml lidocain til at danne en blære. Når bleb har lagt sig, skal du sætte 1 ½ tomme kanyle på lidocain-loaded sprøjten lodret i incisionssted, stoppe overfladisk til fascia. Bemærk: Individet kan føle en let momentan stikkende fornemmelse ved den første injektion af lidocain (svarende til et bistik).
- Sørg for, at driftseller ikke infiltrere musklen med lidocoine fordi det er myotoxic 17-19.
- Har operatøren aspirere nålen og derefter langsomt injicere de resterende 4 ml lidocain mens nålen trækkes ud låret. Placer steril gaze løbet injektionsstedet og at motivet ikke slappe af, mens den lokalbedøvende får virkning.
- Have operatøren indsætte nålen vandret på huden i dermis, aspireres nålen og derefter infiltrere med ~ 100 ul lidocain til at producere en "bleb" 2-4 mm i diameter.
- Efter 2-3 min, har tekniker nr.1 nuværende operatøren en skalpel og samtidig opretholde aseptisk teknik.
- Har operatøren let sonde biopsistedet med spidsen af skalpellen at bekræfte, at området er bedøvet. Hvis det er nødvendigt, injiceres yderligere 3-4 ml lidocain i incisionssted, se 2.4.1.2.
- Har operatøren en straight 1 cm snit gennem huden og subkutant væv (~ 2-3 mm over blækmærke) parallelt til lårbenet.
- Har operatøren indsætte skalpel dybere for at lave et snit gennem fascia i en muskel. Gøre dette én gang i hver retning . Bemærk: Motivet kan føle et stik eller tryk med den dybere snit hvis skalpelbladets skærer sig ind i musklen.
- Har tekniker # 2 engagere emnet i samtale og massér det modsatte ben.
- Har operatøren sted en liberal mængde af steril gaze over incisionen og biopsi websted og anvende direkte pres på snittet for at reducere blødning.
- Har tekniker # 1 slutte 3-vejs metal stophane til den disponible 60 ml sprøjte og 30 cm udvidelse slange (figur 1).
- Har tekniker # 1 Tilslut den ene ende af den tilspidsede plastslanger connecter til den frie ende af forlængelsen slangen, og sæt den anden ende af den tilspidsede plastslanger connecter ind i den store ende af en 200 ul pipettespids med ~ 15-18 mm spidsen afskåret.
jpg "width =" 500 "/>
Figur 1. Bergström nål. (A) Bergström nål (5 mm) består af (a) ydre kanyle og (b), indre trokar, de associerede komponenter omfatter (c), stempel, (d) 200 ul pipettespids med ~ 15-18 mm afskåret , (e) koniske plast-stik, (f) 3-vejs metal stophane, (g), 30 cm udvidelse slange, og (h) engangs 60 ml sprøjte. (B) Bergström nål (5 mm) og tilhørende komponenter samles. ( C) Den inderste trokar af Bergström nål (5 mm) trækkes ca. 1 cm, åbnes den ydre kanyle.
- Efter blødningen er aftaget, har tekniker nr.1 åbne steriliseret autoklave pose og præsentere 5 mm biopsi nål og indre trokar (figur 1) til den erhvervsdrivende samtidig opretholde aseptisk teknik.
- Har operatøren samle nålen (ydre kanyle og indre trokar), kontrollere justering og glidende handling. </ Ol>
- Har operatøren fast holde nålesamlingen (ydre kanyle og indre trokar) med begge hænder for at forhindre indre trocart rotere. Har tekniker # 1 isætte snittet pipettespidsen ind i toppen af den indre trokar del af biopsinålen med en svag nedadgående drejende bevægelse. Sørg for, at tekniker # 1 ikke rører operatøren eller biopsinålen, kun pipettespidsen.
- Har operatøren indføre biopsinålen i vævet gennem snittet. Find indsnit i fascien (en erhvervet "føler") med spidsen af biopsinålen. Advance nålen lige forbi fascia og derefter vinkel nålen nedad mod gulvet, da nålen fremføres i en muskel. Bemærk: Fag kan opleve nogle mildt ubehag (fx "dyb tryk" eller milde kramper fornemmelse) som snit gennem fascia er placeret med spidsen af biopsinålen og nålen fremføres ind i musklen.
- <li> Har tekniker # 2 instruere emnet at bo "afslappet", og ikke at optage deres lårmuskler mens operatøren skrider nålen ind i musklen.
- Har tekniker # 1 hurtigt trække den disponible 60 ml sprøjten åben for 40-50 cc-mærket til at skabe sug i biopsi nål.
- Har operatøren trække indre trokar ud ca. 1 cm for at åbne vinduet af den ydre kanyle samtidig opretholde positionen af den ydre trokar i musklerne. Har operatøren hurtigt lukke den indre trokar til at skære (klip) og indsamle musklen prøven. Har operatøren signal tekniker # 1 for at frigøre sugning.
- Har tekniker # 1 åbner stophanen til plads til at frigive sugning.
- Har operatøren dreje biopsinålen 90 ° og gentag processen. Hvis det er nødvendigt, har operatøren repeat proceduren rotation op til 3x (i alt 4 klemmer).
- Har operatøren hånd biopsinålen til tekniker nr.1. For at opretholde aseptisk teknik sikrer, at tekniker # 1 kun berører nålen, ikke operatøren. Har tekniker # 1 hånd biopsinålen til tekniker # 3.
- Har tekniker # 3 brug stemplet (figur 1) og et par fine spids pincetat sikre, at alle muskelvæv er fjernet fra den indre trokar og ydre kanyle.
- Har tekniker # 3 hurtigt vejer prøven for at bekræfte, at en tilstrækkelig mængde af muskelvæv blev opsamlet og placere prøverne på en iskold dissektion blok.
3. Afslutning
- Har driftslederen anvende direkte pres på biopsi site med steril gaze og en ispose i 10-15 min.
- Når hæmostase er opnået, har operatøren alkohol PRep puder til at fjerne tørrede blod fra området omkring snittet.
- Har tekniker nr.1 nuværende et rør af aktuel kirurgisk lim og applikator til operatøren. Har operatøren samle røret kirurgiske klæbemiddel og applikator uden at røre applikatorspidsen eller toppen af røret.
- Har operatøren trække incision med en hånd, mens anvendelse af et enkelt lag af kirurgisk klæbemiddel over toppen af den tørre indsnit med den anden hånd. Efter limen hærder (~ 90 sek), gælder tape closuresperpendicular til snittet. Alternativt kan lukke snittet med to sterile 4-0 suturer.
- Har driftslederen anvende direkte pres ved at placere 03 til 04 februar "x 2" ikke-sterile gaze puder på incisionssted og sikres med selvklæbende lim wrap.
- Har den erhvervsdrivende giver emnet mundtlig og skriftlig vejledning om korrekt sårpleje, normale og unormale reaktioner, og aktivitet retningslinjer for følgende 1 til 4 dage (se online supplement 2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Musklen biopsi procedure som beskrevet ovenfor giver forskeren mulighed for hurtigt og konsekvent indsamle skeletmuskelvæv prøver. Den typiske udbytte hos raske, atletisk forsøgspersoner er 200 mg eller mere i et enkelt gennemløb med 3-4 klip. Det tager 15-20 minutter, hvoraf de fleste er brugt i forberedelse til indsnit. I opgave-baserede studier er muskel prøver ofte taget før og efter motion, med en eller to prøver indsamlet under opsving. Med dette design, hår på post-øvelse (kontralaterale) lår er klippet og incisionssted er pre-mærket med en fin spids permanent markør, mens præ-øvelse låret forberedes til proceduren. Hvis du gør det giver muskel biopsi, der skal tages i 8-10 min under 20 eller efter et anfald af langvarig motion. Alternativt når han undersøger kortere motion (fx 30 min eller mindre) et snit (r) kan gøres forud for træningen, dækket med steril forbinding og fastgøred med kirurgisk tape dermed gør det muligt for biopsi prøve skal tages hurtigt (10 sek 21-4 min 22) efter udløbet af en anfald af motion. Den relative hurtighed af proceduren gør det muligt for forskeren at indfange cellulære og molekylære begivenheder før, under og efter et anfald af motion, og for at teste samspillet effekten af en ernæringsmæssig intervention.
ASU Human Performance Laboratory har udgivet flere sports ernæring baserede papirer udnytte data fra muskelvæv biopsiprøver. Vigtige videnskabelige opdagelser foretaget fra ASU forskningsgruppe omfatter:
Genekspression af IL-1β, IL-6, IL-8 og TNF-α er forøget i skeletmuskelvæv opnået fra erfarne udholdenhedsatleter efter 3 timer af drift. Kulhydrat indtag (60 g / time) svækkede IL-6 og IL-8-mRNA-niveauer til trods for at have nogen virkning på skeletmuskulatur glykogen udtømning 8 (figur 2).
= "Jove_content"> en 2-timers intensiv styrketræning Bout øget muskelvæv cytokin mRNA for IL-1β, IL-6, IL-8 og TNF-α på 30 erfarne vægtløftere (dvs. samme cytokiner såsom forhøjet efter kører) . Stigningerne i muskelvæv mRNA-ekspression var stort, men uden tilsvarende stigninger i plasma cytokinniveauer. Kulhydratindtagelse ikke påvirke mønster af forandringer i muskelvæv cytokin mRNA-ekspression 9.
Kulhydrat indtagelse af 15 uddannede cyklister svækkede plasma IL-6 sammenlignet med placebo, men havde ingen indflydelse på muskelvæv glykogen udtynding eller IL-6, IL-8, TNF-α-mRNA-ekspression efter 2,5 timer at cykle 11.
Quercetin (1.000 mg / dag i 3 uger) indtagelse af 40 trænede cyklister ikke ændrer motion-inducerede stigninger i muskelvæv NF-KB, COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8 eller TNF-α-mRNA udtryk sammenlignet med placebo 15.
jove_content "> I modsætning til, hvad der blev fundet i mus 23, 1.000 mg / dag quercetin i 2 uger havde beskedne, men ubetydelige, virkninger på markører for mitokondriel biogenese i 26 utrænede forsøgspersoner 13.
Figur 2. Data fra human skeletmuskel vævsbiopsier. I et randomiseret, placebokontrolleret overkrydsningsforsøg mandlige udholdenhedsatleter (n = 16) modtog løbebånd i 3 timer ved 70% VO2max og forbrugt en kulhydrat drik 6% eller placebo drik ved en hastighed på 1 liter / time 8. Skeletmuskelvæv biopsier blev taget før og efter motion, øjeblikkeligt anbragt på en iskold dissektion blok, og synlig bindevæv og fedt blev omhyggeligt fjernet. Den biopsiprøve blev derefter anbragt i et kryohætteglas, frosset i flydende nitrogen og opbevaret ved -8 0 ° C indtil analyse. (A) Kulhydrat indtagelse påvirkede ikke skeletmuskel glycogen udtømning (p = 0,246, vekselvirkning virkning). , Kulhydrat indtagelse havde imidlertid en tendens til at svække stigningen i (B) skeletmuskelvæv interleukin (IL) -6 mRNA-niveauer, og (C) skeletmuskel væv IL-8-mRNA-niveauer (p = 0,071 og p = 0,063, vekselvirkning virkning henholdsvis ) 8.
| Vare | Antal pr biopsi |
| Handsker, ikke-sterile | 3 |
| Durasorb blå pude | 2 |
| 1 | |
| Prep barbermaskine, engangs | 1 |
| Shave creme | delvis dåse |
| Permanent markør / uudslettelig markør | genanvendelig |
| Betadine Swabsticks (pakke med 3) | 1 |
| Sterile operationshandsker (afhængig størrelse) | 1 |
| Fe- nestrerede håndklæde drapere | 1 |
| Ethylchlorid spray | 0.1 |
| Lidocain (1% w / o Epi) | 5 cc |
| 1 | |
| 25 G 5/8 "nål | 1 |
| 25 G 1 1/2 "needle | 1 |
| Engangskameraer skalpeller w / # 11 klinge | 1 |
| Sterile 4 x 4 gazetamponer | 4 |
| Pakket steriliseret Bergström biopsinål | 1 |
| 60 ml sprøjte | 1 |
| Forlænger slange | ~ 75 cm |
| Metal stophane | 1 |
| 1 | |
| Skær gul (1-200 pi) pipettespids | 1 |
| Spritservietter | 5-10 |
| Octylseal flydende suturer | 1 |
| Steri-strimmel 1/2 "x 4" | 1 |
| Bandage | 1 |
| Ikke-sterile 2 x 2 (eller 4 x 4) gazetamponer | 2 (eller 1) |
| Selvklæbende bandage (5 m rulle) | 0.25 |
| Papir bånd for at sikre selvklæbende bandage | ~ 30 cm |
Tabel 1. Muskel biopsi Materialer liste.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne video giver en trin-for-trin oversigt over den skeletmuskelbiopsi procedure, der anvendes på ASU Human Performance Laboratory. Denne procedure, med små modifikationer, er blevet anvendt til at indsamle ca 1.600 muskelbiopsier løbet af de seneste 13 år. Musklen biopsiprøver har givet vigtige data i sport ernæring baserede undersøgelser, der fører til vigtige forsknings opdagelser.
Der er mange kritiske teknikker til at være opmærksom på, når du udfører den modificerede Bergström skeletmuskelbiopsi teknik. Først og fremmest skal biopsi holdet opretholde en streng aseptisk teknik i alle faser af proceduren. Ved placering incisionssted [1.4] er det vigtigt at bemærke, at vastus lateralis, når kontraherede, er mere forreste og proksimalt end det ville være i den afslappede tilstand under biopsi. Hvis procedurerne undersøgelsens kræve yderligere biopsier fra samme låret, bør den initiale incisionssted være lidt distal på den ene tredjedel punkt [1.4]; hver efterfølgende biopsi er 2-3 cm proximalt til den foregående. Den måle den omtrentlige skinfold tykkelse [1,6] hjælper operatøren til at vurdere mængden af væv overfladisk til fascia, en vigtig bestemmelse for trin 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1, og 2.11.The operatør skal lære at fornemmer ændringen i modstand mellem det subkutane væv og fascia [2.4.1]. Ved indgivelse af lokalbedøvelse, vil denne forstand sikre kvaliteten af musklen biopsi ved at give operatøren i tilstrækkelig infiltrere det subkutane væv og samtidig minimere direkte eksponering af skeletmuskelvæv at myotoxic 17-19 lokalbedøvelse [2.4.2]. Når der skæres gennem det subkutane væv, vil en følelse af denne ændring i modstand give operatøren en indikation af dybden af fascia [2,6]. Operatøren bør gøre en mental note af, hvor dybt skalpellen er i forhold til huden og den relative placering af snitteti fascia [2.6.1]. Dette vil reducere mængden af tid brugt af operatøren sondering for fascial snit og hjælpe operatøren at afgøre, om vinduet biopsinålen er helt i musklen. Det hele vinduet af den ydre kanyle (figur 1) skal være inden for muskelfascie. Med meget magert emner dette nemt bekræftes ved visuel inspektion, men dette er mere vanskeligt at sikre, hos personer med betydelig subkutane væv. Tekniker # 1 skal lære at måle graden af sugning, når sprøjten trækkes åben [2.12.1]. Lav sugning kunne indikere en svag union pipettespidsen-biopsinål vejkryds eller ufuldstændig penetration af biopsi nålen ind i musklen. Begge scenarier øger sandsynligheden for, at en gentagelse biopsi vil være nødvendigt for at opnå en tilstrækkelig mængde af muskelvæv. Med erfaring, bør tekniker # 1 også anslå størrelsen af væv klippet baseret på graden af resistens følte, da sugning er Being anvendt. Disse oplysninger skal videregives til operatøren. Tilsvarende kan driftslederen anslå mængden af væv klippet baseret på "føler" af snittet gjort, når du lukker den indre trokar [2.12.2]. Operatøren skal hurtigt klip musklen efter tekniker # 1, skaber sug med sprøjten [2.12.2]. Clipping muskelvæv ved punktet for maksimal sugning vil forbedre væv udbytte. Fremgangsmåden flere klip med en enkelt passage af biopsinålen bidrager til at sikre, at en tilstrækkelig mængde væv opnås for undersøgelsen og minimerer underlagt ubehag ved at reducere antallet af gange biopsinålen er indsat i musklen gennem fascial indsnit [ 2.12.4]. Operatøren bør fjerne biopsinålen fra snittet med en langsom, drejende bevægelse, mens du bruger deres frie hånd til at anvende modtryk med steril gaze [2.13]. Dette vil hjælpe med at forhindre vinduet af biopsinålen fra at få "hængt op" på fascial og dermal islutningerne. En følelse af modstand, mens nålen trækkes kan indikere en ufuldstændig snit gennem musklen. Ved mistanke om en ufuldstændig snit, bør operatøren stoppe fjerne biopsinålen og recut de resterende fibre ved at åbne den indre trocart 4-5 mm og anvende en let drejende bevægelse, som den indre trocart er lukket. Endelig efter fjernelse biopsinålen, anvende en kold komprimere til incisionssted i 10-15 min, nogle fag kan kræve en længere periode for at opnå hæmostase [3.1]. Efter hæmostase er opnået, forsigtigt rengøre området omkring snittet med alkohol prep puder, og lad huden tørre, før du anvender den kirurgiske lim [3,2-3,4]. Disse teknikker vil maksimere fordelene ved at bruge kirurgisk lim til at lukke dermal incision og effektiviteten af de klæbende bandager til at holde sig til huden. Den kirurgiske lim har flere fordele frem tape lukninger og suturer. Kan udøve kraftigt i timerne umiddelbart efter procedure uden blødning fra incisionen. Det kirurgiske klæbemiddel tilvejebringer en fysisk barriere mod potentiel infektion ikke kræver fjernelse og minimerer ardannelse.
Musklen biopsi procedure er minimalt invasiv, relativt sikkert, og kan udføres inden for biomedicinsk forskning indstillingerne som en ambulant procedure. De fleste fag rapporterer lille ændring i deres evne til at gennemføre daglige aktiviteter at leve på. Ømhed og hævelse af proceduren er fuldt løst inden for 5 til 7 dage. Få bivirkninger er blevet indberettet fra forsøgspersoner, der er involveret i undersøgelser på ASU Human Performance Laboratory (ca. 2 ud af 1.600, begge var lokale hudinfektioner). Denne incidensrate er magen til andre offentliggjorte rapporter. Bergström rapporterede 3 en meget lav forekomst af intramuskulær hæmatom, som resorberes spontant, og kun i ét tilfælde ud af mere end 5.000 biopsier kræver kirurgisk indgreb for at stoppe arteriel blødning. Hennessey et al., ved hjælp af en suge modificeret Bergström teknik, rapporterede, at 2 biopsier ud af 83 resulterede i en afbrydelse af fagets daglige aktiviteter på grund af smerter og ubehag. En af disse hændelser skyldtes en blodudtrædning, og begge begivenheder løst inden for 7 dage 6. Tarnopolsky et al. rapporterer en meget lav komplikation sats med sug modificeret Bergström teknik (22 komplikationer ud af 13.914 biopsier hos voksne og børn på 7). Komplikationer inkluderet lokale hudinfektion (8 sager), arteriel bløder (2 sager), ekkymose / hæmatom (2 sager), smerte vedvarer i> 3 dage (5 sager), og et lille område lokal følelsesløshed distalt for biopsi (5 tilfælde) 7.
Den modificerede Bergström muskelbiopsi teknik hæver kvaliteten af de data, der er indsamlet i løbet af en undersøgelse, mens pålægge minimale tidsbegrænsninger. Proceduren kan afsluttes hurtigt, når incisionssted er forberedt i god tid, en enkelt pass 3-4 klip giver typisk 100 til 200 mg væv, og flere biopsier kan tages fra et emne i løbet af en enkelt session. Muskel prøver indsamlet med denne teknik kan bruges til en bred vifte af effektmål, herunder fiber skrive, muskelskade, brændstof substrat butikker, mitokondrie Biogenese og respiration, enzym-aktivitet, ændringer i metabolitter, proteinsyntese, genekspression for inflammation og oxidativt stress , og mange andre.
Modtagelse af den muskel biopsi prøve fra vastus lateralis giver fordele i forhold til andre kandidatlande muskler (f.eks biceps brachii, overarmen, gastrocnemius, tibialis anterior, triceps brachii og soleus muskler). Vastus lateralis er den mest samplede muskel, og en omfattende mængde af normativ histologiske, biokemiske, og der findes molekylærbiologiske data til forsker og læge til at sammenligne deres resultater og observationer. Det andet område af vastus lateralis hvor incimelser er lavet er forholdsvis stor og har ikke større blodkar eller nerver overlejrer området. Således bør for en given test session foretaget flere snit i samme muskel, hver 2-3 cm fra hinanden, for at forhindre, traume-inducerede ændringer i genekspression 24. Indhentning af flere biopsier fra samme muskel gennem separate indsnit tilsyneladende ikke ændrer transkriptionel respons af gener reagerer på stress af motion 24,25. Imidlertid ekspression af visse gener kan påvirkes, når en anden biopsi føres gennem samme indsnit flere timer senere 24. Endelig fag er i stand til at engagere sig i 2-3 timers motion med lidt ubehag, når muskelbiopsi opnås fra vastus lateralis. Mange emner sammenligne post-biopsi ubehag til en mild kontusion. Dette giver mulighed for før til post-øvelse prøver, der skal opnås med lille emne byrde 3,8,11,26.
I sammendrag, en fremgangsmåde tilekstraktion human skeletmuskel biopsiprøver ved hjælp af modificeret Bergström teknikken blev beskrevet. Denne muskel biopsi procedure er relativt sikker og giver forskeren med rigelig skeletmuskelvæv for flere downstream cellulære og molekylære analyser. Proceduren kan afsluttes hurtigt, så forskeren at opnå før, midt, og post-øvelse (eller anden indgriben) biopsiprøver.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Ingen finansiering til at erklære.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bergström biopsy needle, 5 x 100 mm | Stille Surgical Inc. | 119-29187-50 | 1 ea |
| Durasorb blue pad | Fisher | 22-031-340 | case of 300 |
| Prep razor disposable | Moore Medical | 89760 | 1 ea |
| Shave cream | Moore Medical | 92869 | 1 can |
| Alcohol swab | Moore Medical | 98721 | box/200 |
| Povidone-iodine swabsticks (3 pack) | Moore Medical | 90691 | pack of 50 |
| Face masks | Fisher | 19-039-690 | case of 50 |
| Sterile gloves; sz 6.5 | Moore Medical | 68128 | box of 50 pairs |
| Sterile gloves; sz 7.0 | Moore Medical | 68129 | box of 50 pairs |
| Sterile gloves; sz 8.5 | Moore Medical | 68132 | box of 50 pairs |
| Fenestrated towel drape | Moore Medical | 92712 | case of 50 |
| Lidocaine (1% HCl, w/o Epi) | Dealmed | 427902 | 30 cc vial |
| Ethyl chloride spray | Dealmed | 386020 | 3.5 fl. Oz. bottle |
| 5 ml syringe w/ 21 G needle | Fisher | 14-827-48 | case of 100 |
| 25 G 5/8" needle | Fisher | 14-826AA | case of 100 |
| 25 G 1 1/2" needle | Fisher | 14-826-49 | case of 100 |
| Single-use scalpels w/ #11 blade | Fisher | 0-8927-5B | box of 20 |
| 60 ml Syringe | Fisher | 13-689-8 | case of 40 |
| ~30 inch extension tubing | Fisher | 14-169-7A | roll of 50 ft |
| Metal stopcock | Fisher | 01-290-38 | each |
| Polypropylene tubing connector w/ tapered ends, 3.2 to 5.5 mm | Fisher | 15-315-28A | case of 100 |
| Yellow pipette tips (1-200 µl) | Fisher | 02-681-2 | cut off ~15-18 mm of the tip |
| Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076 | case of 36 tubes |
| Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076Z | box of 6 tubes |
| Butterfly stitches (adhesive strips) 1/2" x 4" (6 per pack) | Moore Medical | 93050 | box/300 |
| Bandadge, Strip, 3/4 x 3 in. | Fisher | 19-027-202 | pack of 100 |
| Adhesive bandage (5 m rolls) | Fisher | 19-027-768 | case of 36 |
| 1" paper surgical tape | Fisher | 19-027-761 | case of 12 |
| Sutures (4-0 reverse cutting, FS2) | Moore Medical | 82926 | box of 36 |
| 4 x 4 Sterile gauze pads | Moore Medical | 66949 | pkg/50 |
| 2 x 2 Non-sterile gauze pads | Moore Medical | 37336 | pkg/200 |
| 3 x 4 Non-adherent pads | Moore Medical | 74389 | bx/100 |
| Autoclave bags 3.5 x 9 | Moore Medical | 40390 | box of 200 |
| Autoclave bags 5.25 x 10 | Moore Medical | 40391 | box of 200 |
| Autoclave indicator tape | Moore Medical | 31608 | box of 250 |
| Lab coats—small | Fisher | 23-900-520A | 10/pk |
| Lab coats—medium | Fisher | 23-900-520B | 10/pk |
| Lab coats—large | Fisher | 23-900-520C | 10/pk |
| Germicidal Disposable Cloth Wipes | Moore Medical | 62879 | Can/160 |
References
- Duchene, G. B. A. Recherches sur la paralysie musculaire pseudohypertrophique ou paralysie myo-sclerosique. Arch Gen Med. 11 (30), (1868).
- Bergstrom, J. Muscle electrolytes in man. Determined by neutron activation analysis on needle biopsy specimens. Scand J Clin Lab Invest (England). 14, (1962).
- Bergstrom, J. Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research). Scand J Clin Lab Invest. 35, 609-616 (1975).
- Bergstrom, J., Hultman, E. A study of the glycogen metabolism during exercise in man. Scand J Clin Lab Invest. 19, 218-228 (1967).
- Evans, W. J., Phinney, S. D., Young, V. R. Suction applied to a muscle biopsy maximizes sample size. Med Sci Sports Exerc. 14, 101-102 (1982).
- Hennessey, J. V., Chromiak, J. A., Della Ventura, S., Guertin, J., MacLean, D. B. Increase in percutaneous muscle biopsy yield with a suction-enhancement technique. J Appl Phys. 82, 1739-1742 (1997).
- Tarnopolsky, M. A., Pearce, E., Smith, K., Lach, B. Suction-modified Bergstrom muscle biopsy technique: experience with 13,500 procedures. Muscl., & Nerve. 43, 717-725 (2011).
- Nieman, D. C., et al. Carbohydrate ingestion influences skeletal muscle cytokine mRNA and plasma cytokine levels after a 3-h run. J Appl Physiol. 94, 1917-1925 (2003).
- Nieman, D. C., et al. Influence of carbohydrate ingestion on immune changes after 2 h of intensive resistance training. J Appl Physiol. 96, 1292-1298 (2004).
- Utter, A. C., et al. Carbohydrate supplementation and perceived exertion during prolonged running. Med Sci Sports Exerc. 36, 1036-1041 (2004).
- Nieman, D. C., et al. Muscle cytokine mRNA changes after 2.5 h of cycling: influence of carbohydrate. Med Sci Sports Exerc. 37, 1283-1290 (2005).
- Nieman, D. C., et al. Effects of quercetin and EGCG on mitochondrial biogenesis and immunity. Med Sci Sports Exerc. 41, 1467-1475 (2009).
- Nieman, D. C., et al. Quercetin's Influence on Exercise Performance and Muscle Mitochondrial Biogenesis. Med Sci Sports Exerc. 42, 338-345 (2010).
- Dumke, C. L., et al. Quercetin's effect on cycling efficiency and substrate utilization. Appl Physiol Nut Metab. 34, 993-1000 (2009).
- Nieman, D. C., et al. Quercetin's influence on exercise-induced changes in plasma cytokines and muscle and leukocyte cytokine mRNA. J Appl Physiol. 103, 1728-1735 (2007).
- Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities. http://www.cdc.gov/hicpac/Disinfection_Sterilization/toc.html. , Centers for Disease Control and Prevention. (2008).
- Faria, F. E., et al. The onset and duration of mobilization affect the regeneration in the rat muscle. Histol Histopath. 23, 565-571 (2008).
- Carlson, B. M., Shepard, B., Komorowski, T. E. A histological study of local anesthetic-induced muscle degeneration and regeneration in the monkey. J Ortho Res. 8, 485-494 (1990).
- Yagiela, J. A., Benoit, P. W., Buoncristiani, R. D., Peters, M. P., Fort, N. F. Comparison of myotoxic effects of lidocaine with epinephrine in rats and humans. Anesth Analg. 60, 471-480 (1981).
- Coyle, E. F., Coggan, A. R., Hemmert, M. K., Ivy, J. L. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. J Appl Physiol. 61, 165-172 (1986).
- Gibala, M. J., et al. Brief intense interval exercise activates AMPK and p38 MAPK signaling and increases the expression of PGC-1alpha in human skeletal muscle. J Appl Physiol. 106, 929-934 (1985).
- Phillips, S. M., Tipton, K. D., Ferrando, A. A., Wolfe, R. R. Resistance training reduces the acute exercise-induced increase in muscle protein turnover. Am J Physiol. 276, 118-124 (1999).
- Davis, J. M., Murphy, E. A., Carmichael, M. D., Davis, B. Quercetin increases brain and muscle mitochondrial biogenesis and exercise tolerance. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 296, 1071-1077 (2009).
- Vissing, K., Andersen, J. L., Schjerling, P. Are exercise-induced genes induced by exercise. FASEB J. 19, 94-96 (2005).
- Lundby, C., et al. Gene expression in human skeletal muscle: alternative normalization method and effect of repeated biopsies. Eur J Appl Physiol. 95, 351-360 (2005).
- Coyle, E. F., Coggan, A. R., Hemmert, M. K., Ivy, J. L. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. J Appl Physiol. 61, 165-172 (1985).
