Abstract
De percutane biopsie techniek kunnen onderzoekers en clinici aan de skeletspieren weefsel monsters te verzamelen. De techniek is veilig en zeer effectief. Deze video beschrijft de percutane biopsie techniek met een aangepaste Bergström naald skeletspier weefselmonsters van de vastus lateralis van proefpersonen bekomen. Het Bergström naald bestaat uit een buitenste canule met een kleine opening ("window") aan de zijde van de punt en een binnenste trocar met een snijblad aan het distale einde. Onder plaatselijke verdoving en aseptische omstandigheden wordt de naald voortbewogen in de skeletspieren via een incisie in de huid, onderhuids weefsel en fascia. Vervolgens wordt zuiging aangebracht op de binnenste trocar, wordt de buitenste trocar teruggetrokken, skeletspier weefsel getrokken in het raam van de buitenste canule door afzuigen en de binnenste trocar snel gesloten, waardoor het snijden of knippen van de skeletspier weefselmonster . De naald is 90 ° gedraaid60 en een snede gemaakt. Dit proces kan drie keer herhaald. Deze meervoudige snijtechniek geeft gewoonlijk een monster van 100-200 mg of meer bij gezonde proefpersonen en kan direct voor worden gedaan, tijdens en na een aanval van de uitoefening of andere interventie. Volgende post-biopsie dressing van de incisie, onderwerpen hervatten typisch hun activiteiten van het dagelijks leven meteen en volledig kunnen deelnemen aan krachtige fysieke activiteit binnen 48-72 uur. Kunst moet zware weerstandsoefening vermijden gedurende 48 uur om het risico van een hernia van de spier verminderen door de incisie in de fascia.
Introduction
De percutane of "semi-open" biopsie gebruikte techniek skelet spierweefsel monsters uit menselijke patiënten en proefpersonen verkrijgen. Duchenne (1806-1875) wordt gecrediteerd als eerste een naald te construeren met een trocar naar skeletspieren van levende proefpersonen te verkrijgen via percutane biopsie 1. In de jaren 1960, Bergström introduceerde een percutane biopsie naald gelijk aan die beschreven door Duchenne 2-4. Twintig jaar later, Evans et al. 5 bewerkt de techniek door te zuigen door het snijden van de trocar Bergström naald. Deze wijziging kan de opbrengst van weefsel 3 te verbeteren tot 5-voudig 6,7 en wordt gebruikt in de klinische en biomedisch onderzoek instellingen. Deze techniek is en zal de diagnose van myopathieën en ons begrip van de structuur en functie van skeletspier stimuleren.
De percutane spierbiopsie techniek straightforward. Wanneer correct gedaan, met strikte naleving van aseptische techniek, de bijbehorende risico's zijn minimaal. De spier biopsie procedure wordt beschouwd als een experimenteel instrument voor onderzoeksprojecten. Sommige academische instellingen maken het mogelijk opgeleide docenten onderzoekers met een Ph.D., met directe arts toezicht, om spier biopsieën en anderen vereisen een board-gecertificeerde arts om de techniek uit te voeren. De ASU biopsie team heeft met succes uitgevoerd dan 1.600 spierbiopten tijdens de afgelopen 13 jaar 8-15. Het doel van deze video is de gewijzigde Bergström naald percutane spierbiopsie techniek 5 beschrijven skeletspierweefsel monsters uit de vastus lateralis van proefpersonen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De skeletspieren beschreven procedure volgt de richtlijnen van de Appalachian State University Institutional Review Board.
OPMERKING: Het team bestaat uit een operator (Ph.D. of MD opgeleid in de biopsie techniek), en ten minste een, maar idealiter, drie of meer technici. De exploitant is verantwoordelijk voor de uitvoering van en het toezicht op alle aspecten van de skeletspieren biopsie procedure. Een technicus (monteur # 1) is direct verantwoordelijk voor het bijstaan van de operator met alle aspecten van het spier-extractie. Dit betekent onder meer dat de "niet-steriel handen" en af te zuigen met een steriele injectiespuit. Een tweede technicus (monteur # 2) neemt in gesprek met onderwerp en massages andere been van de proefpersoon tijdens de procedure om de angst van het onderwerp te minimaliseren. De derde technicus (monteur 3 #) is verantwoordelijk voor de behandeling en de verwerking van de skeletspieren monster. Stroomafwaarts analytische maatregelen dicteren hoeveel additional technici nodig zijn voor de verwerking / voorbereiding van de skeletspieren monster.
1 Onderwerp Voorbereiding
- Verzamelen, te bereiden, te organiseren en de voor de spierbiopsie procedure (tabel 1) materialen. Ontsmet en steriliseer de Bergström naald (buitenste canule en innerlijke trocar) en de zuiger volgens de gangbare praktijk 16.
- Beoordelen het toestemmingsformulier met het onderwerp. De skeletspieren biopsie deel van de Toestemming om vorm te gebruiken bij Appalachian State University Deelnemen is voorzien in online supplement 1.
- Praat met het onderwerp over de algemene aspecten van de spierbiopsie procedure met een focus op de mogelijke risico's van de procedure, voorbereiding van de huid, de toepassing van de verdoving, typische sensaties. Instrueer het onderwerp leest u de toestemming om vorm Activiteiten ondertekenen om te bevestigen dat de onderzoeksopzet en de procedures worden begrepen.
- Bevestigen dat de sOnder voorbehoud is niet allergisch voor "___ Caine" -type medicatie (bijvoorbeeld lidocaïne).
- Instrueer het onderwerp te liggen in rugligging op een gewatteerde tafel met de dij bloot. Plaats twee wegwerp absorberende onderleggers met kunststof achterplaat onder het been van de proefpersoon. Plaats het been in een ontspannen wijze met een kleine opgerolde handdoek onder de hiel, zodat de knie volledig gestrekt is (verhoogd ~ 1 cm), die derhalve de vastus lateralis in een verkorte positie.
- Heeft de exploitant opdragen de onder tijdelijk contract van de blootgestelde dijspier zodat de biopsie site kan worden gevisualiseerd. Opmerking: De vastus lateralis biopsie wordt anterieure de fascia lata (illiotibial band), ongeveer een derde van de afstand tussen de bovenzijde van de patella en de trochanter major 7.
- Heeft de exploitant merk net onder (~ 0,5 cm) de incisie site met een fijne punt permanente marker.
- Hebben de operator bepalen de geschatte dikte van de huidplooien bij PINChing de huidplooi.
- Hebben de operator en technici hun handen wassen met warm water en zeep en trek wegwerphandschoenen.
- Aandrijfsysteem verwijder het haar van een gebied ~ 15 cm x 15 cm rond de biopsie (via tondeuse). Let op: het knippen van het haar van de biopsie verhindert haar van het krijgen in de incisie tijdens de procedure en tijdens het sluiten, en ontharing zorgt voor een beter contact tussen de band sluitingen en de huid (zie 3.4).
- Heeft de exploitant steriliseren het gebied met wattenstaafjes vooraf geweekt met een actueel antiseptische, (zoals povidonjood of chloorhexidinegluconaat voor onderwerpen die allergisch zijn voor jodium / schelpdieren). Begin in het midden en werk in concentrische cirkels naar de buitenkant van het uitgeknipte gebied. Bij minste tweemaal herhalen met een nieuw gedoopte wattenstaafje telkens.
2 biopsieprocedure
- Heeft de exploitant verwijderen disposable handschoenen, handen wassen met warm water en zeep, en don steriele chirurgische gloves behulp van aseptische techniek.
- Heb technicus # 1 aanwezig de steriele doek met opening aan de exploitant. Hebben de exploitant, met behulp van aseptische techniek, plaatst het laken over de biopsie site naar een steriel veld te behouden.
- Heeft technicus nr.1 aanwezig de operator een 5 ml injectiespuit voorzien van een 21 G naald behoud aseptische techniek. Reinig de bovenkant van de lidocaïne flacon met een alcoholdoekje.
- Heeft de exploitant onmiddellijk in te trekken 5 ml lidocaïne. Verwijder de 21 G-naald van de spuit en de naald weg te gooien in een naaldencontainer.
- Heb technicus # 1 aanwezig de operator met een 1 ½-inch 25 G naald met behoud van aseptische techniek. Heeft de exploitant de plaats van de 1-½ inch naald op de spuit en evacueren de luchtbellen uit de spuit.
- Heeft technicus nr.1 spuiten ethylchloride op de incisie (~ 0,5 cm boven de onuitwisbare inkt markering op de huid) tot de huid lijkt te "blancheren."
- Have de operator plaatst de naald ongeveer horizontale naar de huid in de dermis, zuig de naald en vervolgens infiltreren met -100 pl lidocaïne een "bobbel" diameter van 2-4 mm te produceren.
- Heeft de exploitant aspireren de naald (iets te trekken de zuiger van de spuit) om te bevestigen dat de naald niet in een bloedvat geplaatst. Als er bloed in de spuit, trekken de naald, gooi in een naaldencontainer, en opnieuw beginnen op 2,3.
- Aandrijfsysteem vooraf de naald in het onderhuidse weefsel, zuig de naald, en infiltreren het weefsel met ~ 1 ml lidocaïne een bleb vormen. Zodra de blaar is verdwenen, steekt u de 1-½ inch naald op de-lidocaïne geladen spuit verticaal in de incisie, het stoppen van oppervlakkig naar de fascia. Opmerking: Het onderwerp kan een lichte tijdelijke prikkelend gevoel op de eerste injectie van lidocaïne (vergelijkbaar met een bijensteek) voelen.
- Zorg ervoor dat de operatof niet infiltreren de spier met lidocoine omdat het myotoxische 17-19.
- Heeft de exploitant aspireren de naald en injecteer vervolgens langzaam de resterende 4 ml lidocaïne, terwijl de naald uit de dij. Plaats steriel gaasje op de injectieplaats en laat het onderwerp om te ontspannen, terwijl de plaatselijke verdoving van kracht wordt.
- Have de operator plaatst de naald ongeveer horizontale naar de huid in de dermis, zuig de naald en vervolgens infiltreren met -100 pl lidocaïne een "bobbel" diameter van 2-4 mm te produceren.
- Na 2-3 minuten, heb monteur # 1 aanwezig is de exploitant van een scalpel met behoud van aseptische techniek.
- Heeft de exploitant licht sonde de biopsie met de punt van de scalpel om te bevestigen dat het gebied wordt verdoofd. Indien nodig, te injecteren nog eens 3-4 ml lidocaïne in de incisie, zie 2.4.1.2.
- Heeft de exploitant te maken en in een gestrekte 1-cm incisie door de huid en de onderhuidse weefsels (~ 2-3 mm boven de inkt mark) parallel aan het dijbeen.
- Hebben de operator plaatst de scalpel diepere om een incisie te maken door de fascia in de spier. Doe dit een keer in elke richting . Opmerking: Het onderwerp kan een steek of de druk te voelen met de diepere snede als de scalpel snijdt in de spier.
- Heb technicus # 2 gaan het onderwerp in gesprek en masseer het andere been.
- Heeft de exploitant plaats een liberale hoeveelheid steriel gaasje op de incisie en de plaats van de biopsie en de directe druk op de incisie om het bloeden te verminderen.
- Heb technicus # 1 sluit de 3-weg metalen kraan tot het beschikbare 60 ml spuit en de 30 cm extensie buis (figuur 1).
- Heeft technicus nr.1 ene uiteinde van de conische plastic buis connector aan het vrije uiteinde van het verlengstuk en stop het andere uiteinde van de conische plastic buis connector in het grote einde van een 200 ul pipetpunt met ~ 15-18 mm de punt afgesneden.
jpg "width =" 500 "/>
Figuur 1 De Bergström naald. (A) De Bergström naald (5 mm) bestaat uit de (a) buitenste canule en (b) inwendige trocar, de bijbehorende componenten omvatten (c) plunjer, (d) 200 ul pipetpunt met ~ 15-18 mm afgesneden , (e) conische plastic connector, (f) 3-weg kraan metaal, (g) 30 cm verlengstuk en (h) disposable 60 ml spuit. (B) Het Bergström naald (5 mm) en bijbehorende componenten geassembleerd. ( C) De binnenste trocar van de Bergström naald (5 mm) ingetrokken ongeveer 1 cm opent het venster van de buitenste canule.
- Nadat het bloeden is afgenomen, hebben technicus nr.1 open de autoclaaf gesteriliseerde zak en brengt het 5 mm biopsienaald en binnenste trocar (figuur 1) aan de machinist blijft aseptische techniek.
- Hebben de exploitant de montage van de naald (buitenste canule en innerlijke trocar), uitlijning controleren en glijdende actie. </ Ol>
- Aandrijfsysteem stevig het naaldsamenstel (buitenste en binnenste canule trocar) met beide handen te voorkomen dat de binnenste trocar roteert. Hebben technicus nr.1 steek de cut pipetpunt in de bovenkant van het binnenste gedeelte van de trocar biopsienaald met een lichte neerwaartse draaiende beweging. Zorg ervoor dat technicus # 1 niet de exploitant of de biopsie naald, alleen de pipet tip raken.
- Heeft de exploitant introduceren de biopsie naald in het weefsel door de incisie. Zoek de incisie in de fascia (verworven "feel") met de punt van de biopsienaald. Voer de naald net voorbij de fascia en dan de hoek van de naald naar beneden in de richting van de vloer als de naald wordt gevorderd in de spier. Opmerking: Kunst kan wat licht ongemak (bijvoorbeeld, "deep druk" of milde krampen gevoel) als de incisie door de fascia zich met de punt van de biopsienaald en de naald wordt voortbewogen in de spier ervaren.
- <li> Heb technicus # 2 instrueren het onderwerp "relaxed" te blijven en hun dijspieren niet te contracteren, terwijl de operator is het bevorderen van de naald in de spier.
- Heb technicus # 1 Trek snel de wegwerp 60 ml spuit open voor de 40-50 cc merk zuigkracht te creëren binnen de biopsie naald.
- Aandrijfsysteem trekt de binnenste trocar uit ongeveer 1 cm tot het raam van de buitenste canule geopend terwijl de positie van de buitenste trocar in de spier. Heeft de exploitant snel sluiten de binnenste trocar te snijden (clip) en het verzamelen van de spier monster. Heeft de exploitant signaal monteur # 1 tot zuigkracht los.
- Heb technicus # 1 open de kraan naar de kamer om de zuigkracht te ontgrendelen.
- Heeft de exploitant draai de biopsie naald 90 ° en herhaal het proces. Indien nodig, moet de exploitant REPEAt de rotatie procedure tot 3x (voor een totaal van 4 clips).
- Heeft de exploitant de hand van de biopsie naald technicus # 1. Te onderhouden aseptische techniek ervoor zorgen dat monteur # 1 alleen raakt de naald, niet de exploitant. Heb technicus # 1 kant de biopsie naald technicus # 3.
- Heb technicus # 3 gebruik de zuiger (figuur 1) en een paar fijne tip pincetzodat alle spierweefsel wordt uit de binnenste en buitenste trocart canule.
- Heb technicus # 3 snel wegen van het monster om te bevestigen dat er een voldoende hoeveelheid spierweefsel werd verzameld en plaats de monsters op een ijskoude dissectie blok.
3 Sluiting
- Heeft de exploitant van toepassing directe druk op de biopsie site met een steriel gaasje en een ice pack voor 10-15 minuten.
- Zodra hemostase is bereikt, moet de exploitant gebruik van alcohol prep pads om opgedroogd bloed uit het gebied rond de incisie te verwijderen.
- Heeft technicus nr.1 onderhavige een buis actuele chirurgische lijm applicator en de operator. Heeft de exploitant assembleren de buis van chirurgische lijm en applicator zonder het aanraken van de applicator tip of de bovenkant van de buis.
- Aandrijfsysteem trekt de incisie met een hand onder toepassing van een enkele laag van chirurgische kleefmiddel over de bovenkant van de droge incisie met anderzijds. Nadat de lijm uithardt (~ 90 sec) tape aanbrengen closuresperpendicular de incisie. Of sluit de incisie met twee steriele 4-0 hechtingen.
- Heeft de exploitant van toepassing directe druk door het plaatsen van 03-04 februari "x 2" niet-steriele gaasjes op de incisie en bevestig met zelfklevende lijm wrap.
- Laat de machinist het onderwerp mondelinge en schriftelijke instructies over de juiste wondverzorging, normale en abnormale reacties, en de activiteit van richtsnoeren voor de volgende 1 tot 4 dagen (zie online supplement 2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De spierbiopsie procedure als hierboven beschreven kan de onderzoeker snel en consistent verzamelen skeletspier weefselmonsters. De typische opbrengst bij gezonde, atletische proefpersonen is 200 mg of meer in een enkele doorgang met 3-4 clips. De procedure duurt 15-20 minuten, waarvan de meeste in voorbereiding op de incisie wordt besteed. In-oefening op basis van studies, zijn spier monsters vaak pre-en post-oefening gehouden, met een of twee monsters tijdens het herstel verzameld. Met dit ontwerp, het haar op de post-exercise (contralaterale) dij wordt geknipt en de incisie site is vooraf gemarkeerd met een fijne punt permanente marker terwijl de pre-oefening dij wordt voorbereid voor de procedure. Daarbij laat de spierbiopsie in 8-10 min te worden genomen tijdens 20 of na een aanval van langdurige oefening. Als alternatief, wanneer het onderzoek naar kortere periodes van de oefening (bijvoorbeeld 30 minuten of minder) een incisie (s) kan worden gemaakt voorafgaand aan oefenen, bedekt met steriel verband en zeted met chirurgische tape, dus, waardoor de biopsie monster te snel na het voltooien van een aanval van de oefening genomen (10 sec 21-4 min 22). De relatieve snelheid van de procedure kan de onderzoeker de moleculaire en cellulaire gebeurtenissen vast te leggen voor, tijdens en na een aanval van de oefening, en het interactie-effect van een voedingsinterventie te testen.
De ASU Human Performance Laboratory heeft verschillende sportvoeding gebaseerd papers gebruik te maken van gegevens uit het spierweefsel biopsie monsters gepubliceerd. Belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen van de ASU onderzoeksgroep onder andere:
Genexpressie van IL-1β, IL-6, IL-8 en TNF-α verhoogd in skeletspierweefsel verkregen ervaren duursporters binnen 3 hr lopen. Koolhydraten (60 g / hr) verzwakte IL-6 en IL-8 mRNA levels Hij heeft geen effect op skeletspieren glycogeendepletie 8 (figuur 2).
= "Jove_content"> A 2-uur intensieve weerstandstraining bout verhoogde spierweefsel cytokine mRNA voor IL-1β, IL-6, IL-8 en TNF-α in 30 ervaren gewichtsheftoestellen (hetzelfde cytokines als volgt verhoogd running) . De verhogingen in het spierweefsel mRNA expressie waren groot, maar zonder overeenkomstige stijging van de plasma cytokine niveaus. Koolhydraten inname had geen invloed op het patroon van verandering in spierweefsel cytokine mRNA expressie 9.
Koolhydraat inname door 15 getrainde fietsers verzwakt plasma IL-6 in vergelijking met placebo, maar had geen invloed op spierweefsel glycogeen uitputting of IL-6, IL-8, TNF-α mRNA expressie na 2,5 uur fietsen 11.
Quercetine (1000 mg / dag gedurende 3 weken) opname door 40 getrainde fietsers geen inspanning veroorzaakte toename in spierweefsel NF-KB, COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8 of TNF-α mRNA veranderen expressie vergeleken met placebo 15.
jove_content "> In tegenstelling tot hetgeen werd gevonden bij muizen 23 1000 mg / dag quercetine voor 2 weken hadden bescheiden maar onbeduidend effect op markers van mitochondriale biogenese in 26 ongetrainde proefpersonen 13.
Figuur 2 Gegevens die zijn verkregen uit menselijke skeletspier weefsel biopsieën. In een gerandomiseerde, placebo-gecontroleerde, cross-over studie mannelijke duursporters (n = 16) liep op loopbanden voor 3 uur bij 70% VO2max en verbruikt een 6% koolhydraat drank of een placebo Dranken met een snelheid van 1 l / uur 8. Skeletspieren weefsel biopsieën werden voor en na de oefening, onmiddellijk op een ijskoude dissectie blok geplaatst genomen, en zichtbare bindweefsel en vet werd zorgvuldig verwijderd. De biopsie monster werd vervolgens in een cryovial, in vloeibare stikstof ingevroren en bij -8 0 ° C tot analyse. (A) Koolhydraten inname had geen invloed op de skeletspier glycogeen depletie (p = 0.246, interactie-effect). Echter, koolhydraat inname neiging om de toename (B) skeletspierweefsel interleukine (IL) -6 mRNA niveaus, en (C) skeletspierweefsel IL-8 mRNA niveaus (p = 0,071 en p = 0,063, interactie-effect respectievelijk verzwakken ) 8.
| Item | Aantal per biopsie |
| Handschoenen, niet-steriel | 3 |
| Durasorb blauwe pad | 2 |
| 1 | |
| Prep scheermes, wegwerp | 1 |
| Scheercrème | gedeeltelijke blikje |
| Permanent marker / onuitwisbare marker | herbruikbare |
| Betadine Swabsticks (3 pack) | 1 |
| Steriele chirurgische handschoenen (grootte afhankelijk) | 1 |
| Fenestrated handdoek draperen | 1 |
| Ethylchloride nevel | 0,1 |
| Lidocaïne (1% w / o Epi) | 5 cc |
| 1 | |
| 25 G 5/8 "naald | 1 |
| 25 G 1 1/2 "naald | 1 |
| Eenmalig gebruik scalpels w / # 11 blade | 1 |
| Steriel 4 x 4 gaasjes | 4 |
| Verpakte gesteriliseerde Bergström bioptienaald | 1 |
| 60 ml spuit | 1 |
| Verlengstuk | ~ 75 cm |
| Metalen kraan | 1 |
| 1 | |
| Snijd geel (1-200 pl) pipettip | 1 |
| Alcoholdoekjes | 5-10 |
| Octylseal, vloeibare hechtingen | 1 |
| Steri-strip 1/2 "x 4" | 1 |
| Bandage | 1 |
| Niet-steriel 2 x 2 (of 4 x 4) gaasjes | 2 (of 1) |
| Pleister (5 m rol) | 0.25 |
| Papieren tape om pleister te beveiligen | ~ 30 cm |
Tabel 1 spierbiopsie Materials List.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze video wordt stap voor stap overzicht van de skeletspier biopsie procedure gebruikt de ASU Human Performance Laboratory. Deze procedure, met kleine aanpassingen, werd gebruikt om ongeveer 1.600 spierbiopten verzamelen gedurende de afgelopen 13 jaar. De spier biopsie monsters zijn belangrijke gegevens verstrekt in sportvoeding gebaseerde onderzoeken, wat leidt tot belangrijke onderzoek ontdekkingen.
Er zijn veel kritische technieken om bewust te zijn van bij het uitvoeren van de gewijzigde Bergström skeletspieren biopsie techniek. Eerst en vooral moet de biopsie team strikte aseptische techniek te behouden tijdens alle fasen van de procedure. Bij het plaatsen van de incisie [1.4] Het is belangrijk op te merken dat de vastus lateralis, wanneer gecontracteerd, meer anterior en proximale dan in de ontspannen toestand zou tijdens de biopsie. Als de studie procedures vereisen extra biopten van dezelfde dij moet de initiële incisie enigszins disTal van de een-derde punt [1.4]; elke volgende biopsie 2-3 cm proximaal van de voorgaande. Het meten van de geschatte dikte van de huidplooien [1.6] helpt de bestuurder de hoeveelheid weefsel oppervlakkig naar de fascia, een belangrijke bepaling voor de stappen 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1 schatten, en 2.11.The exploitant moet leren voelen de verandering in de weerstand tussen het subcutane weefsel en de fascia [2.4.1]. Bij toediening van lokale verdoving, zal dit opzicht de kwaliteit van de spierbiopsie waarborgen doordat de operator voldoende infiltreren het subcutane weefsel terwijl het minimaliseren van directe blootstelling van de skeletspier weefsel 17-19 plaatselijke verdoving [2.4.2] myotoxische. Bij het snijden door middel van het onderhuidse weefsel, zal een gevoel van deze verandering in de weerstand van de exploitant te voorzien van een indicatie van de diepte van de fascia [2.6]. De operator dient onthoud hoe diep de scalpel is ten opzichte van de huid en de relatieve positie van de insnijdingin fascia [2.6.1]. Dit zal de hoeveelheid tijd die door de exploitant sonderen voor de fascial incisie te verlagen en de bestuurder te helpen bij het bepalen of het venster van de biopsie naald volledig in de spier. Het gehele venster van de buitenste canule (figuur 1) moet binnen de spier fascia. Met zeer mager onderwerpen dit eenvoudig bevestigd door visuele inspectie, is dit echter veel moeilijker te realiseren bij proefpersonen met aanzienlijke subcutaan weefsel. Technician # 1 moeten leren om de mate van zuiging toegepast peilen wanneer de spuit geopend wordt getrokken [2.12.1]. Lage zuigkracht kan een zwakke vakbond bij de pipet-biopsie naald kruising of onvolledige penetratie van de biopsie naald in de spier aan te geven. Beide scenario vergroten de kans dat een herhaling biopsie nodig is om een voldoende hoeveelheid spierweefsel bereiken. Met ervaring, moet technicus # 1 ook een schatting van de hoeveelheid weefsel afgekapt op basis van de mate van weerstand voelde toen zuigkracht is bEing toegepast. Deze informatie moet worden doorgegeven aan de operator. Evenzo kan de operator schatten hoeveelheid weefsel geknipt gebaseerd op het "gevoel" van de gemaakte snede bij het sluiten van de binnenste trocar [2.12.2]. De exploitant moet zich snel clip de spier na technicus # 1 creëert zuigkracht met de spuit [2.12.2]. Knippen van het spierweefsel op de plaats van maximale zuigkracht weefsel opbrengst te verbeteren. Werkwijze meerdere fragmenten met een enkele doorgang van de biopsienaald zorgt ervoor dat een voldoende hoeveelheid weefsel wordt verkregen voor de studie en minimaliseert onderworpen ongemak verminderen door het aantal keren dat de biopsienaald wordt door het fascial incisie in de spier geplaatst [ 2.12.4]. De exploitant moet de biopsie naald uit de incisie te verwijderen met een langzame, draaiende beweging tijdens het gebruik van hun vrije hand om tegendruk met een steriel gaasje [2.13] van toepassing. Dit zal helpen bij het raam van de biopsie naald van het krijgen van te voorkomen "opgehangen" aan de fascia en de huid inbeschikkingen. Een gevoel van weerstand tijdens het terugtrekken van de naald kan een onvolledige snede door de spieren aan te geven. Wanneer een onvolledige snede wordt vermoed, moet de exploitant stoppen met het verwijderen van de biopsie naald en recut de resterende vezels door het openen van de innerlijke trocar 4-5 mm en een licht draaiende beweging toe te passen als de binnenste trocar is gesloten. Eindelijk, na het verwijderen van de biopsie naald, breng dan een koud kompres op de incisie site voor 10-15 minuten, sommige onderwerpen kunnen een langere periode nodig om hemostase [3.1] te bereiken. Na hemostase is bereikt, zorgvuldig schoon het gebied rond de incisie met alcohol prep pads, en laat de huid droog is voor het aanbrengen van de chirurgische lijm [3,2-3,4]. Deze technieken maximaliseert de voordelen van chirurgische lijm op de huid incisie en de doeltreffendheid van de pleisters dicht te houden aan de huid. Het chirurgische kleefmiddel heeft verschillende voordelen boven tape sluitingen en hechtingen. Onderwerpen kunnen krachtig onmiddellijk na de proce oefenen voor urendure zonder bloeden uit de incisie. De chirurgische kleefmiddel verschaft een fysieke barrière tegen mogelijke infectie gaat verwijderen niet nodig is en minimaliseert littekens.
De spierbiopsie procedure is minimaal invasief, relatief veilig, en kan worden uitgevoerd in het biomedisch onderzoek instellingen als een poliklinische procedure. De meeste proefpersonen rapporteren weinig verandering in hun vermogen om normale dagelijkse activiteiten van het leven uit te voeren. Pijn en zwelling van de procedure volledig opgelost binnen 5 tot 7 dagen. Enkele bijwerkingen zijn gemeld van proefpersonen betrokken bij studies uitgevoerd aan de ASU Human Performance Laboratory (ongeveer 2 uit 1600, beiden waren lokale huidinfecties). Deze incidentie is vergelijkbaar met andere gepubliceerde rapporten. Bergström gemeld 3 een zeer lage incidentie van intramusculaire hematomen, die spontaan geresorbeerd, en slechts een geval van meer dan 5.000 biopsieën chirurgische ingreep moest ondergaan om slagaderlijke bloeden te stoppen. Hennessey e.a.. via een zuig gemodificeerde Bergström techniek gemeld dat 2 biopten van 83 resulteerde in een verstoring van de dagelijkse activiteiten van de patiënt als gevolg van pijn en ongemak. Een van deze gebeurtenissen wijten is aan een ecchymose, en beide gebeurtenissen verdwenen binnen 7 dagen 6. Tarnopolsky et al. verslag van een zeer lage kans op complicaties met de zuig gewijzigde Bergström techniek (22 complicaties van 13.914 biopten bij volwassenen en kinderen vanaf 7). Complicaties opgenomen lokale huidinfectie (8 gevallen), arteriële bloeding (2 gevallen), ecchymose / hematoom (2 patiënten), pijn aanhoudt> 3 dagen (5 gevallen), en een klein gebied lokale gevoelloosheid distaal van de biopsie (5 gevallen) 7.
De gewijzigde Bergström spierbiopsie techniek verhoogt de kwaliteit van de gegevens verzameld tijdens een onderzoek, terwijl het opleggen van minimale tijdsdruk. De procedure kan snel worden voltooid wanneer de incisie van tevoren wordt bereid, een enkele pass 3-4 clips levert meestal 100 tot 200 mg weefsel en meerdere biopten kunnen worden genomen van een patiënt tijdens een enkele sessie. Muscle monsters met deze techniek kan worden gebruikt voor een breed scala van meetinstrumenten, zoals vezels typen, spierbeschadiging, brandstof substraat winkels mitochondriale biogenese en ademhaling, enzymactiviteit, veranderingen in metabolieten, eiwitsynthese, genexpressie van inflammatie en oxidatieve stress en talloze anderen.
Het verkrijgen van de spierbiopsie monster uit de vastus lateralis biedt voordelen ten opzichte van andere kandidaat-spieren (bijvoorbeeld de biceps brachii, deltoideus, gastrocnemius, tibialis anterior, triceps, en soleus spieren). De vastus lateralis is de meest gesamplede spier, en een uitgebreide normatieve histologische, biochemische en moleculaire biologie gegevens bestaan voor de onderzoeker en arts om hun bevindingen en waarnemingen te vergelijken. Ten tweede, het gebied van de vastus lateralis waar de incigen worden gemaakt, is relatief groot en geen grote bloedvaten of zenuwen overlappen het gebied hebben. Dus, tijdens een test sessie meerdere incisies in dezelfde spier moet worden gemaakt, elke 2-3 cm van elkaar, om trauma-geïnduceerde veranderingen in genexpressie 24 voorkomen. Het verkrijgen van meerdere biopten van dezelfde spier via afzonderlijke insnijdingen blijkbaar niet verandert de transcriptionele respons van genen die reageren op de spanning van de oefening 24,25. Echter, de expressie van bepaalde genen worden beïnvloed wanneer een tweede biopsie uren later 24 wordt genomen via dezelfde incisie. Tenslotte onderwerpen kunnen aangaan 2-3 uur oefening met weinig ongemak wanneer de spier biopsie verkregen uit de vastus lateralis. Veel onderwerpen vergelijken de post-biopsie ongemak voor een milde kneuzing. Dit zorgt voor een pre-naar post-exercise monsters worden verkregen met weinig onderhevig last 3,8,11,26.
Kortom, een werkwijze voorextraheren menselijke skeletspier biopsiemonsters toepassing van de gemodificeerde Bergström techniek werd beschreven. Deze spier biopsie procedure is relatief veilig en biedt de onderzoeker met ruime skeletspieren weefsel voor meerdere downstream cellulaire en moleculaire assays. De procedure kan snel worden afgerond, zodat de onderzoeker vooraf te verkrijgen, mid-en post-inspanning (of andere interventie) biopsie monsters.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Geen financiering te verklaren.
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).
