Abstract
Die perkutane Biopsie-Technik ermöglicht es Forschern und Klinikern der Skelettmuskulatur Gewebeproben zu sammeln. Das Verfahren ist sicher und sehr effektiv. Dieses Video beschreibt die perkutane Biopsie-Technik unter Verwendung eines modifizierten Bergström Nadel Skelettmuskelproben aus den vastus lateralis Personen erhalten. Die Bergström Nadel besteht aus einer äußeren Kanüle mit einer kleinen Öffnung ("Fenster") auf der Seite der Spitze und einer inneren Trokar mit einer Schneidklinge an seinem distalen Ende. Unter lokaler Anästhesie und aseptischen Bedingungen wird die Nadel in den Skelettmuskel durch einen Einschnitt in der Haut, Unterhaut und Faszie schoben. Als nächstes wird Saugkraft auf die innere Trokar eingesetzt, wird die äußere Trokar zurückgezogen, Skelettmuskelgewebe in das Fenster des äußeren Kanüle durch die Saugwirkung gezogen wird, und der innere Trokar schnell geschlossen wird, wodurch das Schneiden oder Abschneiden des Skelettmuskelgewebes Proben . Die Nadel wird um 90 ° gedreht60, und ein weiterer Schnitt durchgeführt wird. Dieser Vorgang kann noch dreimal wiederholt. Diese Mehrfachschnitttechnik erzeugt typischerweise eine Probe von 100-200 mg oder mehr bei gesunden Probanden und kann unmittelbar vor, während getan werden, und nach einer Trainingseinheit oder sonstigen Eingriffen. Nach Post-Biopsie Verband der Einschnittstelle, Themen in der Regel wieder ihre Aktivitäten des täglichen Lebens sofort und vollständig in starke körperliche Aktivität innerhalb von 48-72 Stunden zu beteiligen. Themen sollten Schwerkrafttraining für 48 Stunden zu vermeiden, um das Risiko von Bandscheibenvorfall des Muskels durch den Einschnitt in der Faszie zu reduzieren.
Introduction
Die perkutane oder "halboffen" Biopsietechnik wird verwendet, um die Skelettmuskulatur Gewebeproben von menschlichen Patienten und Versuchspersonen erhalten. Duchenne (1806-1875) wird als der erste, der eine Nadel mit einem Trokar zu konstruieren, um die Skelettmuskulatur von lebendigen Subjekten durch perkutane Biopsie 1 zu erhalten gutgeschrieben. In den 1960er Jahren eingeführt Bergström einer perkutanen Biopsienadel ähnlich dem von Duchenne 2-4 beschrieben. Zwanzig Jahre später, Evans et al. 5 modifiziert die Technik durch Anlegen eines Unterdrucks durch die Schneide Trokar des Bergström Nadel. Diese Modifikation kann die Ausbeute des Gewebes 3-bis 5-fach 6,7 zu erhöhen und in der biomedizinischen Forschung und der klinischen Einstellungen verwendet. Diese Technik hat, und weiterhin die Diagnose von Myopathien und unser Verständnis der Struktur und Funktion der Skelettmuskulatur zu fördern.
Die perkutane Biopsie Muskel-Technik ist straightforward. Wenn es richtig gemacht, nur unter Einhaltung aseptischer Technik, sind die damit verbundenen Risiken minimal. Die Muskelbiopsie Verfahren wird als Untersuchungswerkzeug für Forschungsprojekte betrachtet. Einige akademische Institutionen ermöglichen geschulten Dozenten Forscher mit einem Ph.D., mit direktem Arzt Aufsicht, um die Muskelbiopsien erhalten und andere eine Bord-zertifiziert Arzt, um die Technik durchzuführen. Die ASU-Biopsie-Team hat erfolgreich über 1.600 Muskelbiopsien während der letzten 13 Jahre durchgeführt 8-15. Der Zweck dieses Video ist, das modifizierte Bergström Nadel perkutan Muskelbiopsietechnik 5 beschreiben Skelettmuskelproben aus den vastus lateralis Personen erhalten.
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Protocol
Die beschriebenen Skelettmuskel Verfahren folgt den Richtlinien der Appalachian State University Institutional Review Board.
HINWEIS: Das Team besteht aus einem Operator (Ph.D. oder MD in der Biopsietechnik trainiert), und mindestens eine, aber im Idealfall drei oder mehr Techniker. Der Betreiber ist für die Durchführung und Überwachung aller Aspekte der Skelettmuskelbiopsie Verfahren verantwortlich. Ein Techniker (Techniker # 1) ist für die Unterstützung der Betreiber mit allen Aspekten der Muskel Extraktion unmittelbar verantwortlich. Dazu gehören vor allem die "nicht-sterilen Händen" und eine Saugwirkung mit einer sterilen Spritze. Ein zweiter Techniker (Techniker # 2) greift im Gespräch mit Subjekt und Massagen gegenüberliegende Bein des Patienten während des Eingriffs zu der Person Angst zu minimieren. Der dritte Techniker (Techniker # 3) ist für die Handhabung und Verarbeitung der Skelettmuskelprobe verantwortlich. Nachgeschalteten analytischen Maßnahmen vorschreiben, wie viele additionalen Techniker sind für die Verarbeitung erforderlichen / Vorbereitung der Skelettmuskelprobe.
1. Gegenstand Vorbereitung
- Sammeln, vorzubereiten und zu organisieren, die für die Muskelbiopsie Verfahren (Tabelle 1) angegebenen Materialien. Dekontaminieren und sterilisieren Bergström Nadel (Außenkanüle und Innen Trokar) und den Kolben nach den üblichen 16.
- Überprüfen Sie die Einverständniserklärung mit dem Thema. Die Skelettmuskelbiopsie Teil der Einwilligung in die Form an der Appalachian State University verwendet zu beteiligen, ist in der Online-Ergänzung 1 zur Verfügung gestellt.
- Sprechen Sie das Thema über die allgemeinen Aspekte der Muskelbiopsie Verfahren mit Fokus auf mögliche Risiken des Verfahrens, Vorbereitung der Haut, die Anwendung des Narkosemittels, typische Empfindungen. Weisen Sie den Gegenstand sorgfältig die Einwilligung in Form mitmachen und unterschreiben, um zu bestätigen, dass das Studiendesign und Verfahren verstanden werden.
- Bestätigen, dass die sorbehaltlich ist nicht allergisch auf "___ Caine" vom Typ Medikamente (zB Lidocain).
- Weisen Sie den Gegenstand auf einem gepolsterten Tisch mit dem Oberschenkel liegen in Rückenlage ausgesetzt. Legen Sie zwei Einweg-Absorptions Underpads mit Kunststoffunterlage unter der Person Bein. Positionieren Sie das Bein in einer entspannten Art und Weise mit einem kleinen Handtuchrolle unter der Ferse, so dass das Knie vollständig ausgefahren ist (erhöhte ~ 1 cm), so Platzieren der vastus lateralis in einer verkürzten Position.
- Haben die Betreiber anweisen, das Thema vorübergehend ausgesetzt Vertrag die Oberschenkelmuskulatur, so dass die Biopsiestelle visualisiert werden können. Hinweis: Die vastus lateralis Biopsiestelle wird nur auf die Fascia lata (illiotibial Band), etwa ein Drittel der Entfernung zwischen der Spitze der Patella und Trochanter major 7 vordere.
- Haben die Betreiber Marke knapp unter (~ 0,5 cm) der Einschnittstelle mit einer feinen Spitze Permanentmarker.
- Haben der Betreiber bestimmen die ungefähre Hautfaltendicke von pincHing die Hautfalte.
- Haben die Betreiber und Techniker waschen ihre Hände mit Seife und warmem Wasser und Einmalhandschuhe anziehen.
- Haben der Betreiber entfernen die Haare von einem Bereich ~ 15 cm x 15 cm um die Biopsiestelle (über Klipper). Hinweis: Abschneiden der Haare von der Biopsiestelle verhindert, dass Haare immer in den Einschnitt während des Verfahrens und während des Schließens, und Haarentfernung ermöglicht einen besseren Kontakt zwischen den Bandverschlüsse und der Haut (siehe 3.4).
- Haben die Betreiber sterilisieren Sie den Bereich mit Tupfer mit einem Antiseptikum vorgeweicht, (wie PVP-Jod oder Chlorhexidinglukonat für Themen allergisch auf Jod / Schalentiere). Beginnen Sie in der Mitte und arbeiten in konzentrischen Kreisen auf der Außenkante des ausgeschnittenen Bereich. Zumindest jedes Mal wiederholen, zweimal mit einem neuen Pre-getränkten Wattestäbchen.
2. Biopsie
- Haben die Betreiber von Einmalhandschuhen zu entfernen, waschen Sie die Hände mit Seife und warmem Wasser, und Don sterilen chirurgischen gloves unter aseptischen Bedingungen.
- Techniker haben # 1 vorhanden den sterilen Lochtuch an den Betreiber. Haben die Betreiber unter aseptischen Bedingungen, legen Sie das Tuch über die Biopsiestelle, um einen sterilen Bereich zu halten.
- Techniker haben # 1 vorhanden der Betreiber eine 5 ml-Spritze mit einer 21 G Nadel ausgestattet, während aseptische Technik. Reinigen Sie die Oberseite des Lidocain Fläschchen mit einem Alkoholtupfer.
- Haben der Betreiber unverzüglich zurückzutreten 5 ml Lidocain. Entfernen Sie die 21 G-Nadel aus der Spritze und entsorgen Sie die Nadel in einen Behälter für scharfe Gegenstände.
- Techniker haben # 1 vorhanden die Betreiber mit einer 1 ½-Zoll-25 G-Nadel unter Beibehaltung aseptische Technik. Haben die Betreiber Ort des 1-Zoll ½ Nadel auf die Spritze und evakuieren die Luftblasen aus der Spritze.
- Techniker haben # 1 Spray Äthylchlorid auf der Einschnittstelle (~ 0,5 cm über der Marke fester Tinte auf der Haut), bis die Haut scheint "blanchieren".
- Have der Bediener die Nadel etwa horizontal auf die Haut in die Dermis, saugen die Nadel, und dann zu infiltrieren mit ~ 100 ul von Lidocain, eine "Blase" 2-4 mm Durchmesser zu produzieren.
- Haben die Betreiber absaugen die Nadel (die Kolben der Spritze etwas zurückziehen), um zu bestätigen, dass die Nadel nicht in einem Blutgefäß platziert. Wenn Blut in der Spritze erscheint, ziehen Sie die Nadel, verwerfen in einem Behälter für scharfe Gegenstände, und beginnen wieder bei 2,3.
- Haben die Betreiber vorab die Nadel in das subkutane Gewebe, aspirieren die Nadel und dann infiltrieren das Gewebe mit ~ 1 ml Lidocain, eine Blase zu bilden. Sobald die Blase hat sich gelegt, legen Sie die 1 ½-Zoll-Nadel auf der Lidocain-Spritze geladen senkrecht in die Einschnittstelle, Stoppen oberflächlich an der Faszie. Hinweis: Das Subjekt kann eine leichte augenstechendes Gefühl auf der ersten Injektion von Lidocain (ähnlich einem Bienenstich) fühlen.
- Sicherzustellen, dass der OPERAToder hat der Muskel nicht infiltrieren mit lidocoine weil es myotoxische 17-19 ist.
- Haben die Betreiber die Nadel absaugen und dann langsam injizieren die restlichen 4 ml Lidocain beim Herausziehen der Nadel aus dem Oberschenkel. Zeigen steriler Gaze über der Injektionsstelle und lassen Sie das Thema zu entspannen, während das Lokalanästhetikum wirksam wird.
- Have der Bediener die Nadel etwa horizontal auf die Haut in die Dermis, saugen die Nadel, und dann zu infiltrieren mit ~ 100 ul von Lidocain, eine "Blase" 2-4 mm Durchmesser zu produzieren.
- Nach 2-3 min, haben Techniker # 1 vorhanden der Betreiber ein Skalpell, während aseptische Technik.
- Haben die Betreiber leicht Sonde die Biopsiestelle mit der Spitze des Skalpells, um zu bestätigen, dass der Bereich betäubt. Falls notwendig, injizieren weitere 3-4 ml Lidocain in den Einschnitt Website finden 2.4.1.2.
- Haben die Betreiber eine gerade 1 cm Schnitt durch die Haut und das Unterhautgewebe (~ 2-3 mm über der Tintenmarkierung) parallel zum Femur.
- Haben die Betreiber legen das Skalpell tiefer, um einen Schnitt durch die Faszie in den Muskel zu machen. Tun Sie dies einmal in jede Richtung . Hinweis: Das Subjekt kann einen Stich oder Druck mit dem tieferen Schnitt, wenn das Skalpell Schnitte in den Muskel spüren.
- Haben Techniker # 2 eingreifen das Thema im Gespräch und massieren Sie die anderen Bein.
- Haben die Betreiber Ort eine großzügige Menge von steriler Gaze über der Schnittführung und Biopsiestelle und gelten direkten Druck auf den Schnitt, um Blutungen zu verringern.
- Techniker haben # 1 Schließen Sie das 3-Wege-Metall-Hahn auf die Einweg-60-ml-Spritze und dem 30 cm Verlängerungsschlauch (Abbildung 1).
- Techniker haben # 1 schließen Sie ein Ende des konischen Kunststoffschlauch Verbinder in das freie Ende des Verlängerungsschlauch und fest stecken Sie das andere Ende des konischen Kunststoffschlauch Verbinder in das große Ende einer 200 ul Pipettenspitze mit ~ 15-18 mm die Spitze abgeschnitten.
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Abbildung 1. Die Bergström Nadel. (A) Die Bergström Nadel (5 mm) ist der (a) Außenkanüle und (b) Innen Trokar besteht, sind die damit verbundenen Komponenten (c) Kolben, (d) 200 ul Pipettenspitze mit ~ 15-18 mm abgeschnitten , (e) verjüngt Kunststoffleiste, (f) 3-Wege-Absperrhahn Metall, (g) 30 cm Verlängerungsschlauch, und (h) 60 ml Einwegspritze. (B) Die Bergström Adel (5 mm) und die zugehörigen Komponenten zusammengebaut. ( c) Der innere Trokar des Bergström Adel (5 mm) etwa 1 cm zurückgezogen wird das Fenster der äußeren Kanüle.
- Nachdem die Blutung nachgelassen hat, haben Techniker # 1 Öffnen Sie die Beutel Autoklav sterilisiert und präsentieren die 5 mm Biopsienadel und der inneren Trokar (Abbildung 1) an den Betreiber unter Beibehaltung aseptische Technik.
- Haben die Betreiber die Nadel (Außenkanüle und Innen Trokar) montieren, prüfen Sie die Ausrichtung und Gleiten. </ Ol>
- Haben die Betreiber fest zu halten die Nadelanordnung (Außenkanüle und Innen Trokar) mit beiden Händen, um die innere Trokar am Drehen zu hindern. Techniker haben # 1 Stecken Sie das Schnittpipettenspitze in die Oberseite des inneren Trokar Teil der Biopsienadel mit einer leichten Drehbewegung nach unten. Stellen Sie sicher, dass die Techniker # 1 der Betreiber oder der Biopsienadel, nur die Pipettenspitze nicht berühren.
- Haben die Betreiber führen die Biopsie-Nadel in das Gewebe durch den Schnitt. Suchen Sie den Schnitt in der Faszie (eine erworbene "Feel") mit der Spitze der Biopsienadel. Vorab die Nadel kurz hinter der Blende und Winkel der Nadel nach unten zu dem Boden, während die Nadel in den Muskel schoben. Hinweis: Themen kann einige leichte Beschwerden (zB "tiefen Druck" oder leichte Krämpfe Empfindung) als der Schnitt durch die Faszie wird mit der Spitze der Biopsienadel und die Nadel wird in den Muskel erweiterte Erfahrung.
- <li> Techniker # 2 Weisen Sie den unter "locker" zu bleiben und ihre Oberschenkelmuskulatur nicht bis zum Vertragsabschluss, während der Bediener voran die Nadel in den Muskel.
- Techniker haben # 1 schnell ziehen Sie die Einweg-Spritze 60 ml offen für die 40-50 ccm Marke um einen Sog in der Biopsienadel zu schaffen.
- Haben die Betreiber ziehen Sie den inneren Trokar aus ca. 1 cm, um das Fenster der Außenkanüle öffnen und gleichzeitig die Position des Außen Trokar in den Muskel. Haben die Betreiber schnell schließen Sie die innere Trokar zu schneiden (Clip) und sammeln die Muskelprobe. Haben die Betreiber Signal Techniker # 1 bis Absaugung freizugeben.
- Techniker haben # 1 öffnen Sie den Hahn in den Raum, um die Saugwirkung zu lösen.
- Haben die Betreiber drehen die Biopsienadel 90 ° und wiederholen Sie den Vorgang. Falls erforderlich, haben die Betreiber repeat die Rotationsverfahren bis zu (für insgesamt 4 Clips) 3x.
- Haben die Betreiber der Hand der Biopsienadel auf Techniker # 1. Zur Aufrechterhaltung aseptischer Technik sorgen dafür, dass Techniker # 1 berührt nur die Nadel, nicht der Betreiber. Techniker haben # 1 Hand die Biopsienadel auf Techniker # 3.
- Techniker haben # 3 Mit den Kolben (Abbildung 1) und ein Paar feine Spitze Pinzetteum sicherzustellen, dass alle Muskelgewebe von der inneren und äußeren Trokar-Kanüle entfernt.
- Techniker haben # 3 schnell die Probe wiegen, um zu bestätigen, dass eine ausreichende Menge von Muskelgewebe gesammelt und legen Sie die Proben auf einem eiskalten Dissektion Block.
3. Schließung
- Haben der Betreiber direkten Druck auf Biopsiestelle mit steriler Gaze und einer Packung Eis für 10-15 min an.
- Sobald die Hämostase erreicht ist, haben die Betreiber den Einsatz Alkohol prep Pads getrocknetes Blut aus der Gegend um den Schnitt zu entfernen.
- Techniker haben # 1 vorhanden ein Rohr von topischen chirurgischen Klebstoff und Applikator für den Bediener. Haben die Betreiber das Rohr des chirurgischen Klebstoff und Applikator montieren, ohne den Auftragsspitze oder die Spitze des Rohres.
- Haben die Betreiber ziehen der Schnitt geschlossen mit einer Hand, während eine einzelne Schicht von chirurgischen Klebstoff über der Spitze des trockenen Schnitt mit der anderen Hand. Nach der Klebstoff aushärtet (~ 90 sec), gelten Band closuresperpendicular zum Einschnitt. Alternativ schließen Sie den Schnitt mit zwei sterilen 4-0 Nähten.
- Haben der Betreiber direkten Druck ausüben, indem Februar von 03 bis 04 "x 2" nicht-steriler Gaze-Pads auf der Einschnittstelle und mit selbsthaftenden Klebefolie.
- Haben die Betreiber bieten das Thema verbale und schriftliche Anweisungen zur richtigen Wundversorgung, normale und abnormale Reaktionen und Aktivität Leitlinien für die folgenden 1-4 Tage (siehe Online-supplement 2).
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Representative Results
Die wie oben beschrieben Muskelbiopsie Verfahren ermöglicht die Forscher Skelettmuskelgewebe Proben schnell und konsequent zu sammeln. Die typische Ausbeute bei gesunden, sportlich Themen ist 200 mg oder mehr in einem einzigen Durchgang mit 3-4 Clips. Das Verfahren dauert 15-20 Minuten, von denen die meisten in der Vorbereitung für den Einschnitt ausgegeben wird. In Übung basierte Studien sind oft Muskelproben vor und nach dem Training eingenommen, mit einem oder zwei Proben während der Wiederherstellung gesammelt. Mit diesem Design, das Haar auf dem post-exercise (kontralateralen) Oberschenkel abgeschnitten und die Einschnittstelle ist bereits markiert mit einer feinen Spitze Permanentmarker, während der vor dem Training Oberschenkel wird für die Verfahren hergestellt. Dabei kann der Muskelbiopsie in 8-10 min bei 20 oder nach einem Kampf von längerem Training genommen werden. Alternativ bei der Untersuchung kürzere Übung (zB 30 min oder weniger) ein Einschnitt (n) kann vor werden zu trainieren, mit sterilen Verband abgedeckt und befestigened mit chirurgischen Band, so, so dass die Biopsieprobe zu schnell (10 sec 21-4 min 22) nach Abschluss einer Trainingseinheit eingenommen werden. Die relative Schnelligkeit des Verfahrens ermöglicht die Forscher, zellulären und molekularen Ereignisse vor zu erfassen, während und nach einem Anfall von Bewegung, und um die Interaktion Wirkung einer Ernährungsintervention zu testen.
Die ASU Human Performance Laboratory hat mehrere Sporternährung basiert Papiere Nutzung von Daten aus Muskelgewebe Biopsieproben veröffentlicht. Wichtige wissenschaftliche Entdeckungen aus der Forschungsgruppe ASU gemacht sind:
Genexpression von IL-1β, IL-6, IL-8 und TNF-α in Skelett nach 3 h Lauf erfahrener Ausdauersportler erhalten Muskelgewebe erhöht. Kohlenhydrataufnahme (60 g / h) gedämpft IL-6 und IL-8-mRNA-Spiegel, obwohl sie keine Wirkung auf den Skelettmuskel Glykogenentleerung 8 (Figur 2).
= "Jove_content"> Ein 2-Stunden-intensive Krafttraining erhöht Kampf Muskelgewebe Zytokin-mRNA für IL-1β, IL-6, IL-8 und TNF-α in 30 erfahrene Gewichtheber (dh gleiche Zytokine wie erhöhte folgende Laufen) . Die Erhöhungen im Muskelgewebe mRNA-Expression waren groß, aber ohne entsprechende Anstieg der Plasma-Zytokin Ebenen. Kohlenhydratzufuhr hatte keinen Einfluss auf die Muster der Veränderung im Muskelgewebe Zytokin-mRNA-Expression 9.
Kohlenhydrat-Aufnahme um 15 trainierte Radfahrer gedämpft Plasma IL-6 im Vergleich zu Placebo, hatte aber keinen Einfluss auf das Muskelgewebe Entleerung der Glykogenspeicher oder IL-6, IL-8, TNF-α folgenden mRNA-Expression 2,5 h Radfahren 11.
Quercetin (1.000 mg / Tag für 3 Wochen) Einnahme von 40 trainierte Radfahrer nicht belastungsinduzierten Anstieg der Muskelgewebe NF-kappaB, COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α oder mRNA ändern Expression im Vergleich mit Placebo 15.
jove_content "> Im Gegensatz zu dem, was bei Mäusen 23 gefunden, 1.000 mg / Tag für 2 Wochen Quercetin hatte bescheiden, aber unbedeutend, Auswirkungen auf die Marker der mitochondrialen Biogenese in 26 untrainierten Probanden 13.
Abbildung 2. Daten aus menschlichen Skelettmuskelgewebe Biopsien erhalten. In einer randomisierten, Placebo-kontrollierten Crossover-Studie männlichen Ausdauersportler (n = 16) lief auf dem Laufband für 3 Stunden bei 70% VO2max und verbraucht 6% Kohlenhydratgetränk oder ein Placebo Getränk mit einer Geschwindigkeit von 1 l / h 8. Skelettmuskelgewebe Biopsien wurden vor und nach dem Training, unmittelbar auf eine eiskalte Dissektion Block platziert genommen und sichtbar Bindegewebe und Fett wurde vorsichtig entfernt. Die Biopsieprobe wurde dann in einem Kryoröhrchen platziert, in flüssigem Stickstoff eingefroren und gelagert bei -8 0 ° C bis zur Analyse. (A) Kohlenhydrate Einnahme hatte keinen Einfluss auf die Skelettmuskulatur Entleerung der Glykogenspeicher (p = 0,246, Interaktionseffekt). Neigten jedoch Kohlenhydrat Einnahme, um den Anstieg (B) Skelettmuskelgewebe Interleukin (IL) -6 mRNA-Niveaus, und (C) Skelettmuskelgewebe IL-8-mRNA-Konzentrationen (p = 0,071 und p = 0,063, Interaktionseffekt bzw. dämpfen ) 8.
| Artikel | Menge pro Biopsie |
| Handschuhe, unsteril | 3 |
| Durasorb blau-Pad | 2 |
| 1 | |
| Prep Rasierer, Einweg | 1 |
| Shave-Creme | Teil Dose |
| Permanentmarker / Marker unauslöschlichen | wiederverwendbar |
| Betadine Swabsticks (3er Pack) | 1 |
| Sterile OP-Handschuhe (Größe abhängig) | 1 |
| Fenestrierten Handtuch drapieren | 1 |
| Äthylchlorid Spray | 0,1 |
| Lidocain (1% w / o Epi) | 5 ccm |
| 1 | |
| 25 G 8.5 "Nadel | 1 |
| 25 G 1 1/2 "Nadel | 1 |
| Einmal-Skalpelle w / # 11 Klinge | 1 |
| Sterile 4 x 4 Gazekompressen | 4 |
| Verpackt sterilisiert Bergström Biopsienadel | 1 |
| 60-ml-Spritze | 1 |
| Verlängerungsschlauch | ~ 75 cm |
| Metallhahn | 1 |
| 1 | |
| Geschnitten Gelb (1-200 ul) Pipettenspitze | 1 |
| Alkoholtupfer | 5-10 |
| Octylseal, flüssige Nähte | 1 |
| Steri-Strip 2.1 "x 4" | 1 |
| Verband | 1 |
| Unsteril 2 x 2 (oder 4 x 4) Gazekompressen | 2 (oder 1) |
| Klebstoff-Verband (5 m Rolle) | 0,25 |
| Papierband zu sichern Klebebinde | ~ 30 cm |
Tabelle 1. Muskelbiopsie Materialliste.
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Discussion
Dieses Video bietet eine Schritt-für-Schritt-Zusammenfassung der an der ASU Human Performance Laboratory verwendet Skelettmuskelbiopsie Verfahren. Dieses Verfahren, mit kleinen Modifikationen, wurde genutzt, um rund 1.600 Muskelbiopsien in den letzten 13 Jahren zu sammeln. Die Muskelbiopsie Proben wurden wichtige Daten in der Sporternährung auf Basis Untersuchungen vorgesehen, was zu wichtigen Forschungs Entdeckungen.
Es gibt viele Techniken, um kritische bewusst sein, wenn die Durchführung der modifizierten Bergström Skelettmuskelbiopsie Technik. In erster Linie muss die Biopsie Team strengen aseptischen Bedingungen in allen Phasen des Verfahrens zu erhalten. Bei der Ermittlung der Einschnittstelle [1,4], ist es wichtig zu beachten, dass die vastus lateralis, wenn gezogen, ist mehr vorderen und proximalen, als es im entspannten Zustand während der Biopsie sein. Wenn die Studienverfahren erfordern zusätzliche Biopsien aus dem gleichen Oberschenkel, sollte der Anschnitt Ort sein leicht distal der ein Drittel Punkt [1.4]; jede nachfolgende Biopsie ist 2-3 cm proximal zu der vorhergehenden. Die Messung der Hautfaltendicke ungefähre [1.6] hilft dem Bediener, die Menge an Gewebe oberflächlich an der Faszie, eine wichtige Bestimmung für die Schritte 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1 zu schätzen, und 2.11.The Betreiber muss lernen erfassen die Widerstandsänderung zwischen dem subkutanen Gewebe und der Faszie [2.4.1]. Bei der Verabreichung von Lokalanästhetikum, wird dieses Gefühl, die Qualität der Muskelbiopsie, indem du dem Bediener, das subkutane Gewebe infiltrieren angemessen versichern, bei gleichzeitiger Minimierung direkte Exposition der Skelettmuskulatur zu 17-19 Lokalanästhetikum [2.4.2] myotoxische. Beim Schneiden durch das subkutane Gewebe wird eine Sinne dieser Widerstandsänderung dem Bediener eine Anzeige der Tiefe der Faszie [2,6] ist. Der Betreiber sollte eine geistige Notiz davon, wie tief das Skalpell in Bezug auf die Haut und die relative Position der Schnitt ist zu machenBlende [2.6.1]. Dadurch wird die Menge an Zeit, die der Bediener für das Sondieren Faszien Einschnitt ausgegeben verringern und unterstützen den Bediener bei der Bestimmung, ob das Fenster der Biopsienadel vollständig in den Muskel. Das gesamte Fenster der Außenkanüle (1) unter die Faszie sein. Bei sehr schlanken Probanden ist dies leicht durch visuelle Inspektion bestätigt, ist dies jedoch schwieriger, bei Personen mit erheblichen Zellgewebes zu gewährleisten. Techniker # 1 muss lernen, den Grad der Absaugung angewendet messen, wenn die Spritze aufgezogen [2.12.1]. Low Sog könnte auf eine schwache Union an der Pipettenspitze-Biopsienadel Kreuzung oder unvollständige Durchdringung der Biopsienadel in den Muskel. Beide Szenarien erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wiederholungsbiopsie erforderlich sein, um eine ausreichende Menge an Muskelgewebe erreichen. Mit Erfahrung, sollten Techniker # 1 auch eine Schätzung der Menge an Gewebe, basierend auf dem Grad der Widerstands abgeschnitten fühlte, als Sog bEing angewendet. Diese Informationen sollten an den Betreiber weitergeleitet werden. Ebenso kann der Bediener die Menge an Gewebe abgeschnitten basierend auf das "Gefühl" der Schnitt gemacht beim Schließen des inneren Trokar [2.12.2] schätzen. Der Betreiber muss den Muskel schnell Clip nach Techniker # 1 erzeugt einen Sog mit der Spritze [2.12.2]. Clipping das Muskelgewebe an der Stelle der maximalen Sog Gewebe Ausbeute zu verbessern. Verfahren nach mehreren Clips mit einem einzigen Durchgang der Biopsienadel wird sichergestellt, dass eine ausreichende Menge an Gewebe für die Untersuchung erhalten und minimiert Gegenstand Beschwerden durch Verringern der Anzahl von Malen, die Biopsienadel durch die Faszien-Einschnitt in den Muskel eingesetzt [ 2.12.4]. Der Betreiber sollte die Biopsie-Nadel aus dem Einschnitt mit einem langsamen, Drehbewegung, während mit der freien Hand, um Gegendruck mit steriler Gaze [2.13] gelten entfernen. Dies wird helfen, das Fenster der Biopsienadel aus immer verhindern "aufgehängt" auf der Faszien und dermalen inEntscheidungen. Ein Gefühl von Widerstand beim Herausziehen der Nadel kann darauf hindeuten, eine unvollständige Schnitt durch den Muskel. Wenn ein unvollständiger Schnitt vermutet wird, sollte der Betreiber stoppen Entfernen der Biopsienadel und nachgeschnitten die restlichen Fasern durch das Öffnen der inneren Trokar 4-5 mm und Anwendung einer leichten Drehbewegung als der innere Trokar wird geschlossen. Endlich, nach Entfernen der Biopsienadel, tragen Sie eine kalte Kompresse auf der Einschnittstelle für 10-15 min, einige Objekte können einen längeren Zeitraum benötigen, um die Blutstillung [3.1] zu erreichen. Nach Blutstillung erreicht worden ist, sorgfältig den Bereich um den Schnitt mit Alkohol-Tupfer zu reinigen, und lassen die Haut trocken sein, bevor die chirurgische Kleber [3,2-3,4]. Diese Techniken werden die Vorteile der Verwendung von chirurgischen Klebstoff auf die Hauteinschnitt und die Wirksamkeit der Klebeverbänden dicht an der Haut zu maximieren. Chirurgisches Klebstoffmaterial hat mehrere Vorteile gegenüber der Bandverschlüsse und Nähte. Themen können kräftig Stunden unmittelbar nach dem Verfah ausübendure ohne Blutungen aus dem Schnitt. Die chirurgischen Klebstoff bietet eine physikalische Barriere gegen mögliche Infektion nicht entfernt werden müssen, und minimiert die Narbenbildung.
Die Muskelbiopsie Verfahren ist minimal-invasiv, relativ sicher, und können in der biomedizinischen Forschung Einstellungen ambulant durchgeführt werden. Die meisten Probanden berichten wenig Veränderung in ihrer Fähigkeit, alltägliche Aktivitäten der Lebensdurchzuführen. Schmerzen und Schwellung von dem Verfahren vollständig innerhalb von 5 bis 7 Tagen gelöst. Wenige Nebenwirkungen wurden von Patienten in Studien an der ASU Human Performance Laboratory beteiligt berichtet (etwa 2 von 1.600, beide waren lokale Infektionen der Haut). Diese Inzidenzrate ist vergleichbar mit anderen veröffentlichten Berichten. Bergström berichtet 3 eine sehr niedrige Inzidenz von intramuskuläre Hämatome, die spontan resorbiert wird, und nur in einem Fall von mehr als 5.000 Biopsien chirurgische Eingriffe erforderlich, um arterielle Blutung zu stoppen. Hennessey et al., unter Verwendung eines Saug-modifizierten Bergström Technik berichtet, dass 2-Biopsien von 83 führte zu einer Störung der täglichen Aktivitäten des Patienten aufgrund von Schmerzen und Beschwerden. Eines dieser Ereignisse war wegen einer Hautblutungen, und beide Ereignisse innerhalb von 7 Tagen 6 gelöst. Tarnopolsky et al. berichten von einer sehr niedrigen Komplikationsrate mit der Saug-Technik modifizierte Bergström (22 Komplikationen von 13.914 Biopsien bei Erwachsenen und Kindern 7). Komplikationen waren lokale Infektion der Haut (8 Fälle), arterielle Blutung (2 Fälle), Hautblutungen / Hämatom (2 Fälle), Schmerzen anhalt> 3 Tage (5 Fälle), und einen kleinen Bereich lokaler Betäubung distal der Biopsie (5 Fälle) 7.
Die modifizierte Bergström Muskelbiopsietechnik erhöht die Qualität der Daten, die während einer Studie gesammelt, während imposante minimale Zeitdruck. Das Verfahren kann schnell abgeschlossen werden, wenn der Einschnittstelle ist vor der Zeit vorbereitet, A Single pass 3-4 Clips ergibt typischerweise 100 bis 200 mg Gewebe und mehrere Biopsien können von einem Individuum während einer einzelnen Sitzung eingenommen werden. Muskelproben mit dieser Technik gesammelt können für eine breite Palette von Zielkriterien, einschließlich Faser Typisierung, Muskelschäden, Kraftstoffsubstrat speichert, mitochondrialen Biogenese und Atmung, Enzymaktivität, Verschiebungen in Metabolite, die Proteinsynthese, der Genexpression für Entzündungen und oxidativen Stress verwendet werden und viele andere.
Erhalt der Muskelbiopsie Probe aus den vastus lateralis bietet Vorteile gegenüber anderen Kandidaten Muskeln (zB der Bizeps, Deltamuskel, Waden, tibialis anterior, Trizeps und Soleus). Die vastus lateralis ist die am häufigsten Muskel abgetastet, und eine umfangreiche Menge an normativen histologischen, biochemischen und molekularbiologischen Daten gibt es für die Forscher und Kliniker, ihre Erkenntnisse und Beobachtungen zu vergleichen. Zweitens der Bereich des vastus lateralis wo die INCIgen gemacht werden ist relativ groß und weist keine größeren Blutgefäße oder Nerven, die über der Gegend. Somit wird während einer gegebenen Testsitzung mehrere Einschnitte in der gleichen Muskel sollte gemacht werden, die jeweils 2-3 cm voneinander entfernt, Trauma-induzierte Veränderungen in der Genexpression von 24 zu verhindern. Erhalten mehrere Biopsien aus dem gleichen Muskel durch separate Einschnitte nicht offensichtlich nichts an der Transkriptionsantwort von Genen, die auf die Belastung der Übung 24,25. Jedoch kann die Expression bestimmter Gene beeinflussen, wenn eine zweite Biopsie durch den gleichen Einschnitt einige Stunden später 24 entnommen. Schließlich sind Themen, in der Lage, innerhalb von 2-3 Stunden Training mit wenig Beschwerden eingreifen, wenn die Muskelbiopsie aus den vastus lateralis erhalten. Viele Themen vergleichen die Beschwerden nach der Biopsie zu einem milden Prellung. Dies ermöglicht für Pre-Post-Übung Proben mit wenig Belastung unterliegen 3,8,11,26 erhalten werden.
Zusammenfassend wird ein Verfahren zumExtrahieren menschlichen Skelettmuskelbiopsie Proben unter Verwendung der modifizierten Bergström Technik wurde beschrieben. Diese Muskelbiopsie Verfahren ist relativ sicher und bietet dem Forscher mit reichlich Skelettmuskelgewebe für mehrere nachgeschaltete zellulären und molekularen Assays. Das Verfahren kann schnell abgeschlossen werden, so dass die Forscher vorge zu erhalten, Mitte, und nach dem Training (oder anderen Intervention) Biopsie-Proben.
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Acknowledgments
Keine Finanzierung zu erklären.
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).
