Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Menneskelige skjelettmuskelbiopsi prosedyrer ved hjelp av endret Bergström Technique

doi: 10.3791/51812 Published: September 10, 2014

Abstract

Den perkutan biopsi teknikk gjør at forskere og klinikere å samle skjelettmuskel vevsprøver. Teknikken er sikker og svært effektiv. Denne videoen beskriver perkutan biopsi teknikk som bruker en modifisert Bergström nål for å få skjelettmuskel vevsprøver fra vastus lateralis av mennesker. Den Berg nål består av en ytre kanyle med en liten åpning ("window") på siden av spissen og en indre trokar med et skjæreblad ved den distale ende. Under lokalbedøvelse og aseptiske forhold, er nålen avanserte inn i skjelettmuskulatur gjennom et snitt i huden, underhud, og fascia. Deretter blir sugekraft anvendt på den indre trokar, er den ytre trokar trukket tilbake, skjelettmuskelvevet er trukket inn i vinduet av den ytre kanyle ved suging, og den indre trokar blir raskt lukket, således skjæring eller klipping skjelettmuskulatur vevsprøve . Nålen er rotert 90 °60, og et annet kutt er gjort. Denne prosessen kan bli gjentatt tre ganger til. Dette multiple sageteknikk gir vanligvis et utvalg av 100-200 mg eller mer hos friske personer og kan gjøres umiddelbart før, under og etter et anfall av trening eller andre inngrep. Etter post-biopsi dressing av innsnitt området, fagene vanligvis gjenoppta sine daglige gjøremål med en gang og kan delta fullt ut i kraftig fysisk aktivitet i løpet av 48-72 timer. Fag bør unngå tunge styrketrening i 48 timer for å redusere risikoen for prolaps av muskelen gjennom snitt i fascia.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Den perkutan eller "semi-åpen 'biopsi teknikken brukes til å skaffe skjelettmuskel vevsprøver fra menneskelige pasienter og forskningsobjekter. Duchenne (1806-1875) er kreditert som den første til å konstruere en nål med en trokar å få skjelettmuskulatur fra levende fag gjennom perkutan biopsi en. På 1960-tallet, Berg innført en perkutan biopsinål lik den som er beskrevet av Duchenne 2-4. For tyve år senere, Evans et al. Fem modifisert teknikken ved å anvende sug gjennom skjære trokar av Berg nålen. Denne modifikasjon kan forbedre utbyttet av vev på 3 til 5-ganger 6,7 og anvendes i kliniske og biomedisinsk forskning innstillinger. Denne teknikken har og vil fortsette å utvikle diagnostisering av myopatier og vår forståelse av struktur og funksjon av skjelettmuskulatur.

Den perkutan muskelbiopsi teknikken er straightforward. Når det gjøres riktig, med streng overholdelse av aseptisk teknikk, tilhørende risikoen er minimal. Musicelbiopsiprosedyren regnes som en eksperimentell verktøy for forskningsprosjekter. Noen akademiske institusjoner tillate utdannet fakultetet forskere med doktorgrad, med direkte lege tilsyn, for å få muskelbiopsi og andre krever en bord-sertifisert lege til å utføre teknikken. ASU biopsi teamet har vellykket utført over 1600 muskelbiopsi i løpet av de siste 13 årene 8-15. Hensikten med dette er å beskrive video den modifiserte Berg nålen perkutane muskel-biopsi teknikk 5 for å få tak i skjelettmuskelen vevsprøver fra vastus lateralis fra humane individer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Skjelettmuskulatur fremgangsmåte som beskrevet følger retningslinjene til Appalachian State University Institutional Review Board.

MERK: Teamet består av en operatør (Ph.D. eller MD trent i biopsi teknikk), og minst én, men ideelt sett, tre eller flere teknikere. Operatøren er ansvarlig for å gjennomføre og kontrollere alle aspekter av skjelettmuskelbiopsi prosedyre. En tekniker (tekniker # 1) er umiddelbart ansvar for å bistå føreren med alle aspekter av muskel utvinning. Dette inkluderer å være "ikke-sterile hender" og anvende sug med en steril sprøyte. En annen tekniker (tekniker # 2) engasjerer seg i samtale med faget og massasje motivets motsatt ben under prosedyren for å minimalisere motivets angst. Den tredje tekniker (tekniker # 3) er ansvarlig for håndtering og behandling av muskel-skjelettlidelser prøven. Nedstrøms analytiske tiltak diktere hvor mange additional teknikere er nødvendig for behandling / utarbeidelse av skjelettmuskelprøven.

1. Med forbehold Forberedelse

  1. Samle, forberede og organisere materialet som er spesifisert for musicelbiopsiprosedyren (tabell 1). Decontaminate og steriliser Bergström nål (ytre kanylen og indre trokar) og stemplet i henhold til vanlig praksis 16.
  2. Gjennomgå samtykkeskjema med emnet. Skjelettmuskelbiopsi del av Samtykke til å delta form som brukes ved Appalachian State University er gitt i online supplement en.
    1. Snakk med emnet om de generelle aspektene ved musicelbiopsiprosedyren med fokus på eventuelle farer for prosedyren, hud forberedelse, anvendelse av narkosen, typiske sensasjoner. Instruere underlagt lese nøye Samtykke til å delta skjemaet og signere den for å bekrefte at studiedesign og prosedyrer er forstått.
  3. Bekrefte at de subject er ikke allergisk mot "___ Caine" -type medisiner (f.eks, lidokain).
  4. Instruere underlagt ligge liggende på en polstret bord med låret utsatt. Plasser to disponibel absorberende underpads med plaststøtten under emne ben. Plasser ben i en avslappet måte med en liten håndklerull under hælen, slik at kneet er helt utstrakt (forhøyet ~ 1 cm), noe som plasserer vastus lateralis i en forkortet stilling.
  5. Har operatøren instruere underlagt øyeblikk kontrakt utsatt lår muskel slik at biopsi nettstedet kan visualiseres. Merk: vastus lateralis biopsi nettstedet er bare anterior til fascien lata (illiotibial band), omtrent en tredjedel av avstanden mellom toppen av patella og større trochanter 7.
  6. Har operatøren mark like nedenfor (~ 0,5 cm) snittet området med en fin spiss permanent markør.
  7. Har brukeren til å avgjøre omtrentlig skinfold tykkelse av Pinchengsle den skinfold.
  8. Har operatøren og teknikere vaske hendene med såpe og varmt vann og don engangshansker.
  9. Har operatøren fjerne hår fra en region ~ 15 cm x 15 cm rundt biopsi nettstedet (via Clippers). Merk: klipping håret fra biopsi nettstedet forhindrer hår fra å komme inn i snittet under prosedyren og under lukking, og hårfjerning gir mulighet for bedre kontakt mellom tape nedleggelser og huden (se 3.4).
  10. Har operatøren sterilisere området med vattpinner pre-gjennomvåt med en aktuell antiseptisk, (som povidon-jod eller klorhexidinglukonat for fag som er allergiske mot jod / skalldyr). Begynn i sentrum og arbeide i konsentriske sirkler langs ytterkanten av avkuttet området. Som et minimum, gjentas to ganger mer med et nytt pre-fuktet bomullspinne hver gang.

2. Biopsi Prosedyre

  1. Har operatøren fjerne engangshansker, vask hendene med såpe og varmt vann, og don steril kirurgisk gloves ved bruk av aseptisk teknikk.
  2. Har tekniker # 1 stede sterilt fenestrert drapere til operatøren. Har operatøren, ved bruk av aseptisk teknikk, plasser drapere over biopsi for å opprettholde et sterilt felt.
  3. Har tekniker # 1 stede operatøren en 5 ml sprøyte med en 21 G nål og samtidig opprettholde aseptisk teknikk. Rengjør toppen av lidokain hetteglasset med en spritserviett.
    1. Har operatøren umiddelbart trekke seg 5 ml lidokain. Fjern 21 G nål fra sprøyten og kast nålen inn i en beholder for skarpe gjenstander.
    2. Har tekniker # 1 stede operatør med en-½ tommers 25 G nål og samtidig opprettholde aseptisk teknikk. Har operatøren plassere en-? Tommer nålen på sprøyten og evakuere luftboblene fra sprøyten.
  4. Har tekniker # 1 spray etylklorid på snittstedet (~ 0,5 cm over uutslettelig blekk merke på huden) inntil huden ser ut til å "Blanch."
    1. Have operatøren sette nålen omtrent horisontalt til huden inn i dermis, aspirere nålen, og deretter infiltrere med ~ 100 pl av lidokain for å produsere en "vesikkel" 2-4 mm i diameter.
      1. Har operatøren aspirat nålen (trekke seg litt stempelet av sprøyten) for å bekrefte at nålen ikke er blitt plassert i et blodkar. Dersom du ser blod i sprøyten, trekk ut nålen, kast i en beholder for skarpe gjenstander, og begynne på nytt til 2,3.
      2. Har operatøren forhånd nålen inn i underhud, aspirer nålen, og deretter infiltrere vevet med ~ 1 ml lidokain å danne en bleb. Når bleb har avtatt, sette inn 1-½ tommers nålen på lidokain belastede sprøyten vertikalt inn i innsnitt området, stopper overfladisk til fascien. Merk: Motivet kan føle en liten kortvarig stikkende følelse ved første gangs injeksjon av lidokain (ligner på en bie stikk).
    2. Påse at driftseller ikke infiltrere muskel med lidocoine fordi det er myotoxic 17-19.
    3. Har operatøren aspirer nålen og deretter sakte injisere de resterende 4 ml lidokain mens kanylen trekkes ut fra låret. Plasser sterilt gasbind på injeksjonsstedet og at motivet for å slappe av mens lokalbedøvelse trer i kraft.
  5. Etter 2-3 min, ha tekniker # 1 stede operatøren en skalpell og samtidig opprettholde aseptisk teknikk.
    1. Har operatøren lett sondere biopsi nettsted med tuppen av skalpell for å bekrefte at området er bedøvet. Hvis det er nødvendig, injisere en annen 3-4 ml lidokain inn innsnitt området, se 2.4.1.2.
  6. Har operatøren gjør en rett 1-cm snitt gjennom huden og subcutaneous vev (~ 2-3 mm over blekk mark) parallell til femur.
    1. Har operatøren setter skalpellen dypere for å gjøre et snitt gjennom fascia inn i muskelen. Gjør dette en gang i hver retning . Merk: Motivet kan føle et stikk eller press med dypere kutt dersom skalpell blad kutt i muskelen.
    2. Har tekniker # 2 engasjere emnet i samtalen og massere motsatt ben.
  7. Har operatøren sted en liberal mengde sterilt gasbind over snittet, og biopsi nettstedet og gjelder direkte press mot såret for å redusere blødning.
    1. Har tekniker # 1 koble 3-veis metall stoppekran til disponibel 60 ml sprøyte og 30 cm forlengelse rør (figur 1).
    2. Har tekniker # 1 koble en ende av den koniske plastrør-kontakt til den frie ende av forlengelsesrøret og sett den andre enden av den koniske plastrør-kontakt i den store enden av en 200 ul pipettespiss med ~ 15 til 18 mm av spissen avskåret.

jpg "width =" 500 "/>
Figur 1. Bergström nål. (A) Det Berg nål (5 mm) er sammensatt av (a) ytre kanylen og (b) indre trokar, de tilhørende komponenter omfatter (c) av stemplene (d) 200 ul pipettespiss med ~ 15 til 18 mm avskåret , (e) konisk plast kontakt, (f) 3-veis stoppekran metall, (g) 30 cm forlengelse rør, og (h) 60 ml engangssprøyte. (B) Den Berg nål (5 mm) og tilhørende komponenter monteres. ( C) Den indre trokar av Berg nål (5 mm) trukket omtrent 1 cm åpner vinduet av den ytre kanyle.

  1. Etter at blødningen har avtatt, har teknikeren # 1 åpne autoklav sterilisert posen og presentere 5 mm biopsinål og inner trokar (figur 1) til operatøren og samtidig opprettholde en aseptisk teknikk.
    1. Har operatøren montere nålen (ytre kanylen og indre troakarnål), sjekk justering og skyve handling.
    2. </ Ol>
    3. Har operatøren fast holde nålen enheten (ytre kanylen og indre troakarnål) med begge hender for å hindre indre trokar rotere. Har tekniker # 1 sett den kuttet pipettespissen inn i toppen av den indre del av trokar biopsinål med en svak nedadgående dreiebevegelse. Sørg for at tekniker # 1 ikke berører operatør eller biopsi nål, bare pipettespissen.
    4. Har operatøren innføre biopsinål inn i vevet gjennom snittet. Finn snitt i fascia (en ervervet "feel") med tuppen av biopsi nål. Avansere nålen bare forbi fascia, og vinkle nålen nedover mot gulvet som nålen er avanserte inn i muskelen. Merk: Fag kan oppleve noen mildt ubehag (f.eks, "deep press" eller kramper mild følelse) som snittet gjennom fascia er plassert med spissen av biopsi nålen og nålen føres inn i muskelen.
        <li> Har tekniker # 2 instruere faget å bo "avslappet" og ikke til kontrakt sine lårmusklene mens operatøren er fremme nålen inn i muskelen.
    5. Når biopsinål er i posisjon, har operatøren signal tekniker # 1 for å åpne 60 ml engangssprøyte.
      1. Har tekniker # 1 trekkes hurtig engangs 60 ml sprøyte åpen mot 40-50 cc mark for å skape sug i biopsinål.
      2. Har operatøren trekke den indre trokar ut omtrent 1 cm for å åpne vinduet i den ytre kanylen og samtidig opprettholde posisjonen av den ytre trokar i muskelen. Har operatøren lukker seg raskt den indre trokar å kutte (klipp) og samle muskelprøven. Har operatøren signal tekniker # 1 for å løse suge.
      3. Har tekniker # 1 Åpne stoppekranen til rommet for å slippe suge.
      4. Har operatøren rotere biopsinål 90 °, og gjenta prosessen. Hvis det er nødvendig, har operatøren repeat rotasjonen prosedyren opptil 3 ganger (for totalt fire klips).
    6. Har operatøren søke direkte mottrykk til snittstedet med steril kompress mens du fjerner biopsinål fra låret, være forsiktig med å fange fascia eller hud. Dersom betydelig motstand, re-cut, mens bruk en vridende bevegelse til den indre troakarnål.
    7. Ved fjerning av biopsinål fra låret, har operatøren trekke den indre trokar tilbake 1 cm til visuelt å inspisere lumen av den ytre kanylen for å beregne om en tilstrekkelig mengde av vev ble oppsamlet.
      1. Har operatøren hånd biopsi nål i tekniker # 1. For å opprettholde en aseptisk teknikk sikrer at teknikeren # 1 bare berører nålen, ikke operatøren. Har tekniker # 1 hånd biopsi nål i tekniker # 3.
    8. Har tekniker # 3 Fjern vev fra biopsi nål.
      1. Har tekniker # 3 bruken stempelet (figur 1) og et par med fin spiss tangfor å sikre at all muskelvev er fjernet fra den indre trokar og ytre kanylen.
      2. Har tekniker # 3 raskt veie prøven for å bekrefte at en tilstrekkelig mengde muskelvev ble samlet og plassere prøvene på en iskald disseksjon blokk.
    9. Har tekniker # 3 nøye dissekere synlig bindevev og fett fra muskelprøvene. Har tekniker # 3 forberede muskelprøver for lagring i henhold til nedstrøms analyser. For eksempel, umiddelbart plassere prøvene i en cryovial og knipse fryse i flytende nitrogen, montere og fryse for histologi, eller sted i en cryovial med RNase inhibitor, etc.
    10. Om nødvendig, gjenta prosedyren med en andre sterilisert biopsinål samtidig opprettholde aseptisk teknikk.

    3. Closure

    1. Har operatøren gjelder direkte press mot biopsi nettsted med steril kompress og en ispose i 10-15 min.
    2. Når hemostase er oppnådd, har operatøren bruk alkohol prep pads for å fjerne tørket blod fra området rundt snittet.
    3. Har tekniker # 1 stede en tube med aktuell kirurgisk lim og applikator til operatøren. Har operatøren sette sammen røret for kirurgisk klebemiddel og applikator uten å berøre spissen applikatoren eller toppen av røret.
    4. Har operatøren trekke snittet lukkes med en hånd, mens bruk av et enkelt lag av kirurgiske klebemiddel over toppen av den tørre snittet med den andre hånden. Etter limet herder (~ 90 sek), påfør tape closuresperpendicular til snittet. Alternativt lukke snittet med to sterile 4-0 sting.
    5. Har operatøren gjelder direkte press ved å plassere 3 til 4 februar "x 2" non-sterile gasbind pads på snittstedet og fest med selvklebende lim wrap.
    6. Har operatøren gi faget verbale og skriftlige instruksjoner om riktig sårbehandling, normale og unormale reaksjoner, og retningslinjer aktivitet for følgende 1 til 4 dager (se online supplement 2).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Den muskelbiopsiprosedyren som beskrevet ovenfor gjør det mulig for forskere å raskt og konsistent samle skjelettmuskel vevsprøver. Den typiske avkastning på sunne, atletisk fagene er 200 mg eller mer i én omgang med 3-4 klipp. Prosedyren tar 15-20 min, de fleste som er brukt i forberedelsene til snittet. I mosjonsbaserte studier, er muskelprøver ofte tatt før og etter trening, med en eller to prøver samlet inn under utvinning. Med denne designen, håret på etter trening (motsatt) lår er klippet og snittet nettstedet er pre-merket med en fin spiss permanent markør, mens pre-trening lår blir klargjort for inngrepet. Gjør du det gjør at muskelbiopsi for å bli tatt i 8-10 min i løpet av 20 eller etter et anfall av langvarig trening. Alternativt, når undersøke kortere perioder med trening (f.eks, 30 min eller mindre) et snitt (e) kan gjøres før trening, dekket med steril bandasje og fested med kirurgisk tape, og dermed at biopsi prøven som skal tas raskt (10 sek 21-4 min 22) etter å ha fullført et anfall av øvelsen. Den relative hurtighet av fremgangsmåten gjør det mulig for forskere å fange cellulære og molekylære hendelser før, under og etter en anfall av øvelsen og for å teste effekten av interaksjonen en ernæringsmessig inngrep.

ASU Human Performance Laboratory har publisert flere sports ernæring avisene utnytte data fra muskelvev biopsiprøver. Viktige vitenskapelige funn gjort fra ASU forskningsgruppen er:

Genuttrykk av IL-1β, IL-6, IL-8, og TNF-α er økt i skjelettmuskulatur vev hentet fra erfarne utholdenhetsutøvere etter tre timers løping. Karbohydratinntak (60 gram / ​​time) attenuert IL-6 og IL-8-mRNA nivåer til tross for at ingen virkning på skjelettmuskelglykogen uttømming 8 (figur 2).

= "Jove_content"> A 2-timers intensiv styrketrening anfall økes muskelvev cytokin mRNA for IL-1β, IL-6, IL-8 og TNF-α i 30 erfarne vektløftere (dvs. samme cytokiner som forhøyet følgende løpe) . Økningen i muskelvev mRNA uttrykk var store, men uten tilsvarende økning i plasma cytokin nivåer. Karbohydratinntak påvirker ikke mønster av endring i muskelvev cytokin mRNA uttrykk ni.

Karbohydrat inntak av 15 trente syklister svekkede plasma IL-6 i forhold til placebo, men hadde ingen innflytelse på muskelvev glykogen uttømming eller IL-6, IL-8, TNF-α mRNA uttrykket etter 2,5 timer med sykling 11.

Quercetin (1,000 mg / dag i 3 uker) inntak ved 40 trent syklister endret ikke treningsinduserte økninger i muskelvev NF-κB, COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8 eller TNF-mRNA α uttrykk sammenlignet med placebo 15.

jove_content "> I motsetning til hva som ble funnet hos mus 23, 1000 mg / dag quercetin i 2 uker hatt beskjedne, men ubetydelige, effekter på markører på mitokondrie biogenese i 26 utrente mennesker 13.

Figur 2
Figur 2. Opplysninger fra menneskelige skjelettmuskel vevsbiopsier. I en randomisert, placebokontrollert, crossover studie mannlige utholdenhetsutøvere (n = 16) løp på tredemøller i 3 timer ved 70% VO2max og forbrukes en 6% karbohydrat drikke eller en placebo drikke med en hastighet på 1 L / t 8. Skjelettmuskel vevsbiopsier ble tatt før og etter trening, umiddelbart plassert på en iskald disseksjon blokk, og synlig bindevev og fett ble omhyggelig fjernet. Den biopsiprøve ble deretter plassert i en cryovial, frosset i flytende nitrogen og lagret ved -8 0 ° C inntil analyse. (A) Karbohydrat inntak ikke påvirke skjelettmuskulatur glykogen uttømming (p = 0.246, interaksjonseffekt). Imidlertid, hadde en tendens karbohydratinntak for å dempe økning i (B) skjelettmuskelvevet interleukin (IL) -6 mRNA nivåer, og (C) skjelettmuskelvevet IL-8-mRNA-nivåer (p = 0,071 og p = 0,063, interaksjonseffekt, hhv ) 8.

; "> Ansiktsmaske
Element Antall per biopsi
Hansker, ikke-sterile 3
Durasorb blå pad 2
1
Prep barberhøvel, disponibel 1
Barberingskrem delvis kan
Permanent markør / uutslettelig markør gjenbruk
Betadine Swabsticks (3 pack) 1
Sterile operasjonshansker (størrelsesavhengig) 1
Fenestrert håndkle drapere 1
Etylklorid spray 0.1
Lidokain (1% w / o Epi) 5 cc
1
25 G 5/8 "nål 1
25 G 1 1/2 "nål 1
Engangsskalp w / # 11 blad 1
Sterile 4 x 4 gasbind pads 4
Pakket sterilisert Bergström biopsinål 1
60 ml sprøyte 1
Extension tubing ~ 75 cm
Metal stoppekran 1
1
Skjær gul (1-200 ul) pipettespissen 1
Spritservietter 5-10
Octylseal, flytende sting 1
Steri-strip 1/2 "x 4" 1
Bandasje 1
Non-sterile 2 x 2 (eller 4 x 4) gasbind pads 2 (eller 1)
Plaster (5 m rull) 0,25
Papir tape for å sikre plaster ~ 30 cm

Tabell 1. muskelbiopsi Materials List.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denne videoen gir en trinn-for-trinn oppsummering av skjelettmuskelbiopsi prosedyre som brukes ved ASU Human Performance Laboratory. Denne prosedyren, med små modifikasjoner, har blitt brukt til å samle inn ca 1600 muskelbiopsi i løpet av de siste 13 årene. De muskelbiopsiprøver har gitt viktige data i sports ernæring baserte undersøkelser, som fører til viktige forskningsfunn.

Det er mange kritiske teknikker for å være klar over når du utfører den modifiserte Bergström skjelettmuskelbiopsi teknikk. Først og fremst må biopsi teamet opprettholde streng aseptisk teknikk i alle faser av prosedyren. Når lokalisere snittet området [1,4] er det viktig å merke seg at de vastus lateralis, når sammentrukket, er mer anterior og proksimal enn det som ville være i avslappet tilstand under biopsi. Dersom studien prosedyrer krever flere biopsier fra samme lår, bør den første innsnitt området være litt distal av en tredjedel Punkt [1.4]; hver etterfølgende biopsi er 2-3 cm proksimalt til den foregående. Den måle omtrentlig skinfold tykkelse [1,6] hjelpemidler for føreren å beregne mengden av vev overfladisk til fascien, en viktig bestemmelse for trinn 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1, og 2.11.The operatør må lære å føle forandringen i motstand mellom subcutaneous vev og fascia [2.4.1]. Ved administrering av lokalbedøvelse, vil denne forstand kvalitetssikre muskelbiopsi ved at operatøren å tilstrekkelig infiltrere subcutaneous vev samtidig minimere direkte eksponering av skjelettmuskulatur vev til myotoxic 17-19 lokalbedøvelse [2.4.2]. Når du skjærer gjennom underhud, vil en følelse av denne endringen i motstand gir føreren en indikasjon på dybden av fascia [2,6]. Operatøren bør gjøre et mentalt notat av hvor dypt skalpell er i forhold til huden og den relative plasseringen av snitteti fascia [2.6.1]. Dette vil redusere mengden av tid brukt av operatøren sondering for fascial snitt og hjelper føreren med å avgjøre om vinduet på biopsi nålen er helt i muskelen. Hele vinduet i den ytre kanylen (figur 1) må være i muskelen fascia. Med svært magert fag dette er lett bekreftet ved visuell inspeksjon, men dette er vanskeligere å sikre hos personer med betydelig subcutaneous vev. Tekniker # 1 må lære å måle graden av suge brukes når sprøyten trekkes åpen [2.12.1]. Lavt suge kan indikere en svak union på pipettespissen-biopsinål kryss eller ufullstendig penetrasjon av biopsi nål inn i muskelen. Begge scenarier øke sannsynligheten for at en gjentagelse biopsi vil være nødvendig for å oppnå en tilstrekkelig mengde av muskelvev. Med erfaring bør tekniker # 1 også beregne mengden av vev avkuttet basert på graden av motstand føles når suge er being søkt. Denne informasjonen skal bli videresendt til operatøren. På samme måte kan operatøren beregne mengden av vev avkuttet basert på "følelse" av kuttet gjøres ved lukking av den indre trokar [2.12.2]. Operatøren må raskt klippet muskelen etter tekniker # 1 skaper sug med sprøyten [2.12.2]. Klipping muskelvev på det punktet av maksimal suge vil forbedre vev yield. Metoden for flere magasiner med en enkelt passering av biopsi nålen bidrar til å sikre at en tilstrekkelig mengde av vev blir oppnådd for studien og minimaliserer gjenstand ubehag ved å redusere antall ganger biopsinål settes inn i muskelen gjennom cielle innsnitt [ 2.12.4]. Operatøren bør fjerne biopsinål fra snittet med en langsom, vridende bevegelse mens du bruker sin frie hender til å bruke mottrykk med steril kompress [2.13]. Dette vil bidra til å forhindre vinduet på biopsinål fra å få "hengt opp" på fascial og dermal ibeslutningene. En følelse av motstand mens du trekker ut nålen kan indikere en ufullstendig kutt gjennom muskelen. Ved mistanke om en ufullstendig brudd, bør operatøren stoppe fjerne biopsi nål og recut de resterende fibrene ved å åpne det indre trokar 4-5 mm og bruke en liten skrubevegelse som den indre trokar er lukket. Til slutt, etter å ha fjernet biopsinål, bruke en kald komprimere til innsnitt området for 10-15 min, noen fag kan kreve en lengre tidsperiode for å oppnå hemostase [3,1]. Etter hemostase er oppnådd, rengjør forsiktig området rundt snittet med alkohol prep pads, og la huden tørke før du påfører kirurgisk lim [3,2-3,4]. Disse teknikkene vil maksimere fordelene ved å bruke kirurgisk lim for å lukke dermal snitt og effektiviteten av plaster for å holde seg til huden. Den kirurgiske limet har flere fordeler fremfor tape nedleggelser og suturer. Fagene kan utøve kraftig i timer umiddelbart etter procedure uten blødning fra såret. Den kirurgiske klebemiddel gir en fysisk barriere mot mulig infeksjon, ikke krever fjerning, og minimerer arrdannelse.

Den muskelbiopsiprosedyren er minimalt invasiv, relativt sikker, og kan være utført i biomedisinsk forskning innstillingene som en poliklinisk prosedyre. De fleste fag rapporterer liten endring i deres evne til å utføre normale daglige aktiviteter i livet. Sårhet og hevelse fra prosedyren er fullt løst innen 5 til 7 dager. Noen bivirkninger er rapportert fra fagene involvert i studier utført på ASU Human Performance Laboratory (ca. 2 av 1600, begge var lokale hudinfeksjoner). Denne forekomsten er lik andre publiserte rapporter. Bergström rapportert tre en svært lav forekomst av intramuskulær hematomer, som resorbert spontant, og bare ett tilfelle av mer enn 5000 biopsier som krever kirurgiske inngrep for å stoppe blødning fra en arterie. Hennessey et al. anvendelse av en modifisert sugeBerg teknikk, rapportert at 2 biopsier av 83 resulterte i en forstyrrelse av fagets daglige aktiviteter på grunn av smerte og ubehag. En av disse hendelsene skyldtes en ekkymose, og begge hendelsene løst innen 7 dager 6. Tarnopolsky et al. rapporterer en svært lav komplikasjonsrate med suge endret Bergström teknikk (22 komplikasjoner av 13 914 biopsier hos voksne og barn 7). Komplikasjoner inkludert lokale hudinfeksjon (8 tilfeller), arteriell blødning (to tilfeller), ekkymose / hematom (to tilfeller), smerter som varer i> 3 dager (5 tilfeller), og et lite område lokal nummenhet distalt for biopsi (5 tilfeller) 7.

Den modifiserte Bergström muskelbiopsi teknikk hever kvaliteten på dataene som samles inn i løpet av en studie mens imponerende minimal tidsbegrensninger. Fremgangsmåten kan gjennomføres hurtig når snittstedet blir fremstilt på forhånd, en enkelt pass 3-4 klipp vanligvis gir 100 til 200 mg av vev, og flere biopsier kan tas fra et fag i løpet av en enkelt økt. Muskelprøver tatt med denne teknikken kan brukes til et bredt spekter av utfallsmål, inkludert fiber skrive, muskelskade, drivstoff substrat butikker, mitokondrie biogenese og respirasjon, enzymaktivitet, endringer i metabolitter, proteinsyntese, genuttrykk for betennelse og oksidativt stress , og mange andre.

Innhenting av muskelbiopsi prøven fra vastus lateralis gir fordeler fremfor andre kandidat muskler (for eksempel biceps brachii, deltoid, gastrocnemius, tibialis anterior, triceps brachii, og soleus muskler). Vastus lateralis er den mest samplet muskel, og en omfattende mengde normative histologisk, biokjemisk og molekylærbiologiske data finnes for forskeren og klinikeren å sammenligne sine funn og observasjoner. For det andre området av vastus lateralis hvor incifattes er relativt stor og har ikke store blodkar eller nerver overliggende området. Således, i løpet av en gitt testperiode flere snitt i samme muskel bør gjøres, hver 2-3 cm fra hverandre, for å hindre traumeinduserte endringer i genekspresjon 24. Innhenting flere biopsier fra samme muskel gjennom egne snitt ikke tilsynelatende endre transcriptional responsen av gener som reagerer på stress av øvelsen 24,25. Imidlertid kan ekspresjon av visse gener bli påvirket når et andre biopsi tatt i samme snitt flere timer senere 24. Endelig fag er i stand til å engasjere seg i 2-3 timer med trening med lite ubehag når muskelbiopsi er hentet fra vastus lateralis. Mange fag sammenligne post-biopsi ubehag for en mild kontusjon. Dette gjør det mulig for før til etter treningseksempler som skal oppnås med liten gjenstand byrde 3,8,11,26.

I sammendrag, en fremgangsmåte forutpakking menneskelige skjelettmuskelbiopsiprøver ved hjelp av modifisert Bergström teknikken ble beskrevet. Dette musicelbiopsiprosedyren er relativt trygt og gir forskeren med rikelig skjelettlidelser muskelvev for flere nedstrøms cellulære og molekylære analyser. Fremgangsmåten kan gjennomføres raskt, slik at forskeren å oppnå pre-, midt-og etter trening (eller annen intervensjon) biopsiprøver.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Ingen midler til å 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Duchene, G. B. A. Recherches sur la paralysie musculaire pseudohypertrophique ou paralysie myo-sclerosique. Arch Gen Med. 11, (30), (1868).
  2. Bergstrom, J. Muscle electrolytes in man. Determined by neutron activation analysis on needle biopsy specimens. Scand J Clin Lab Invest (England). 14, (1962).
  3. Bergstrom, J. Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research). Scand J Clin Lab Invest. 35, 609-616 (1975).
  4. Bergstrom, J., Hultman, E. A study of the glycogen metabolism during exercise in man. Scand J Clin Lab Invest. 19, 218-228 (1967).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Utter, A. C., et al. Carbohydrate supplementation and perceived exertion during prolonged running. Med Sci Sports Exerc. 36, 1036-1041 (2004).
  11. 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).
  12. Nieman, D. C., et al. Effects of quercetin and EGCG on mitochondrial biogenesis and immunity. Med Sci Sports Exerc. 41, 1467-1475 (2009).
  13. Nieman, D. C., et al. Quercetin's Influence on Exercise Performance and Muscle Mitochondrial Biogenesis. Med Sci Sports Exerc. 42, 338-345 (2010).
  14. Dumke, C. L., et al. Quercetin's effect on cycling efficiency and substrate utilization. Appl Physiol Nut Metab. 34, 993-1000 (2009).
  15. 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).
  16. Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities. http://www.cdc.gov/hicpac/Disinfection_Sterilization/toc.html. Centers for Disease Control and Prevention. (2008).
  17. Faria, F. E., et al. The onset and duration of mobilization affect the regeneration in the rat muscle. Histol Histopath. 23, 565-571 (2008).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Vissing, K., Andersen, J. L., Schjerling, P. Are exercise-induced genes induced by exercise. FASEB J. 19, 94-96 (2005).
  25. 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).
  26. 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).
Menneskelige skjelettmuskelbiopsi prosedyrer ved hjelp av endret Bergström Technique
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shanely, R. A., Zwetsloot, K. A., Triplett, N. T., Meaney, M. P., Farris, G. E., Nieman, D. C. Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergström Technique. J. Vis. Exp. (91), e51812, doi:10.3791/51812 (2014).More

Shanely, R. A., Zwetsloot, K. A., Triplett, N. T., Meaney, M. P., Farris, G. E., Nieman, D. C. Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergström Technique. J. Vis. Exp. (91), e51812, doi:10.3791/51812 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter