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Medicine

Procedimentos de biópsia de músculo esquelético humano, utilizando a técnica Bergström Modificado

Published: September 10, 2014 doi: 10.3791/51812

Abstract

A técnica de biópsia percutânea permite aos pesquisadores e clínicos para coletar amostras de tecido muscular esquelético. A técnica é segura e altamente eficaz. Este vídeo descreve a técnica de biópsia percutânea com agulha de Bergström modificado para obter amostras de tecido muscular esquelético do vasto lateral de seres humanos. A agulha Bergström consiste de uma cânula exterior com uma pequena abertura ("janela") para o lado da ponta e um trocarte interior com uma lâmina de corte na extremidade distal. Sob condições assépticas, a anestesia e locais, a agulha avança para dentro do músculo esquelético através de uma incisão na pele, o tecido subcutâneo e fáscia. Em seguida, a aspiração é aplicada ao interior do trocarte, o trocarte exterior é puxado para trás, o tecido do músculo esquelético é puxado para dentro da janela exterior da cânula pela sucção, e o trocarte interior é rapidamente fechada, corte ou recorte da amostra de tecido do músculo esquelético, assim . A agulha é girada em 90 °60, e outro corte é feito. Este processo pode ser repetido mais três vezes. Esta técnica de corte múltiplo normalmente produz uma amostra de 100-200 mg ou mais em indivíduos saudáveis ​​e pode ser feito imediatamente antes, durante e depois de uma sessão de exercício ou outra intervenção. Após vestir pós-biópsia do local da incisão, os indivíduos normalmente retomar suas atividades de vida diária de imediato e podem participar plenamente na atividade física vigorosa dentro de 48-72 horas. Os indivíduos devem evitar exercícios pesados ​​de resistência por 48 horas para reduzir o risco de herniação do músculo através da incisão na fáscia.

Introduction

A técnica de biópsia percutânea ou "semi-aberto" é utilizado para obter amostras de tecido do músculo esquelético de pacientes humanos e sujeitos da pesquisa. Duchenne (1806-1875) é creditado como o primeiro a construir uma agulha com um trocarte para obter músculo esquelético de indivíduos que vivem por meio de biópsia percutânea 1. Na década de 1960, Bergström introduziu uma agulha de biópsia percutânea semelhante à descrita por Duchenne 2-4. Vinte anos mais tarde, Evans et al. 5 modificada da técnica de aplicação de sucção através do trocarte de corte da agulha Bergström. Esta modificação pode aumentar o rendimento do tecido 3 a 5 vezes e 6,7 é empregue em ambientes de pesquisa e clínicos biomédicos. Esta técnica tem e continuará a promover o diagnóstico de miopatias e nossa compreensão da estrutura e função do músculo esquelético.

A técnica de biópsia muscular percutânea é straightforward. Quando feito corretamente, com observância rigorosa técnica asséptica, os riscos associados são mínimas. O procedimento de biópsia muscular é considerada como uma ferramenta de investigação para projectos de investigação. Algumas instituições acadêmicas permitem treinados pesquisadores docentes com doutorado, com supervisão médica direta, para obter biópsias musculares e outros exigem um médico credenciado para realizar a técnica. A equipe de biópsia ASU realizou com sucesso mais de 1.600 biópsias musculares durante os últimos 13 anos 8-15. O objetivo deste vídeo é descrever a agulha Bergström modificado muscular percutânea técnica de biópsia 5 para obter amostras de tecido muscular esquelético do vasto lateral de seres humanos.

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Protocol

O procedimento de músculo esquelético, como descrito a seguir as orientações do Conselho de Revisão Institucional Appalachian State University.

NOTA: A equipe é composta por um operador (Ph.D. ou MD treinados na técnica de biópsia), e pelo menos um, mas o ideal é, três ou mais técnicos. O operador é responsável por conduzir e supervisionar todos os aspectos do procedimento de biópsia do músculo esquelético. Um técnico (técnico de # 1) é imediatamente responsável por auxiliar o operador com todos os aspectos da extração muscular. Isto inclui sendo as "mãos não estéreis" e a aplicação de sucção com uma seringa estéril. Um segundo técnico (técnico de # 2) se envolve em uma conversa com o assunto e massagens perna oposta do sujeito durante o procedimento para minimizar a ansiedade do sujeito. O terceiro técnico (técnico de # 3) é responsável pela manipulação e processamento da amostra do músculo esquelético. Medidas analíticas jusante ditar quantos additional técnicos forem requeridos para processamento / amostra preparar o músculo esquelético.

1. Assunto Preparação

  1. Reunir, preparar e organizar os materiais especificados para o procedimento de biópsia muscular (Tabela 1). Descontaminar e esterilizar a agulha Bergström (cânula exterior e trocar interior) eo êmbolo de acordo com a prática padrão 16.
  2. Reveja o formulário de consentimento com o assunto. A parte de biópsia de músculo esquelético do consentimento para participar formulário utilizado na Universidade Estadual Appalachian é fornecido no suplemento on-line 1.
    1. Fale com o tema sobre os aspectos gerais do procedimento de biópsia muscular com foco em possíveis riscos do procedimento, a preparação da pele, a aplicação do anestésico, sensações típicas. Instrua o assunto, leia atentamente o consentimento para participar formulário e assiná-lo para confirmar que o projeto e os procedimentos de estudo são compreendidos.
  3. Confirme se as sem prejuízo não é alérgico a "___ caine" medicações -tipo (por exemplo, lidocaína).
  4. Instrua o sujeito em decúbito dorsal sobre uma mesa acolchoada com a coxa exposta. Coloque dois underpads absorventes descartáveis ​​com suporte plástico embaixo da perna do sujeito. Posicione a perna de uma forma descontraída, com um pequeno rolo de toalha sob o calcanhar, de modo que o joelho está completamente estendido (elevada ~ 1 cm), colocando, assim, vasto lateral em posição encurtada.
  5. Ter o operador de instruir o sujeito momentaneamente contrair o músculo da coxa exposta de modo que o local da biópsia pode ser visualizado. Nota: O vasto lateral local da biópsia é apenas anterior à fáscia lata (banda illiotibial), aproximadamente um terço da distância entre a parte superior da patela e do trocânter maior 7.
  6. Tem a marca do operador logo abaixo (~ 0,5 centímetros) no local da incisão com um marcador permanente ponta fina.
  7. Já o operador a determinar a espessura da prega aproximado por pinching a prega cutânea.
  8. Ter o operador e técnicos lavar as mãos com sabão e água morna e vestir luvas descartáveis.
  9. Já que o operador remova o cabelo a partir de uma região de ~ 15 centímetros x 15 cm em torno do local da biópsia (via tosquiar). Nota: recorte o cabelo do local da biópsia impede que o cabelo fique dentro da incisão durante o procedimento e no fechamento, e depilação permite uma melhor contato entre o fechamento de fita e da pele (ver 3.4).
  10. Ter o operador de esterilizar a área com compressas de pré-embebido com um anti-séptico tópico, (como iodopovidona ou gluconato de clorexidina para indivíduos alérgicos ao iodo / marisco). Comece no centro e trabalhar em círculos concêntricos em direcção ao bordo exterior da área recortada. No mínimo, repetir mais duas vezes com um novo cotonete umedecido em cada tempo.

2. Biópsia Procedimento

  1. Ter o operador remover luvas descartáveis, lavar as mãos com sabão e água quente, e don gl cirúrgico estériloves utilizando técnica asséptica.
  2. Tenha técnico # 1 presente a cortina fenestrado estéril para o operador. Ter o operador, utilizando uma técnica asséptica, coloque o pano sobre o local da biópsia para manter um campo esterilizado.
  3. Já técnico # 1 presente ao operador uma seringa de 5 ml, equipado com uma agulha G 21, enquanto se mantém uma técnica asséptica. Limpe o topo do frasco de lidocaína com um algodão embebido em álcool.
    1. Ter o operador retirar imediatamente 5 ml de lidocaína. Retire a agulha G 21 da seringa e descarte a agulha em um recipiente apropriado.
    2. Tenha técnico # 1 presente o operador com uma agulha G-1 ½ polegada 25, mantendo uma técnica asséptica. Ter o lugar operador da polegada de 1 ½ agulha na seringa e evacuar as bolhas de ar da seringa.
  4. Tenha spray de cloreto técnico # 1 acetato no local da incisão (~ 0,5 centímetros acima da marca de tinta indelével na pele) até que a pele parece "branquear".
    1. Have o operador inserir a agulha aproximadamente horizontal para a pele para a derme, aspirar a agulha, e, em seguida, se infiltrar com ~ 100 mL de lidocaína a produzir uma "bolha" de 2-4 mm de diâmetro.
      1. Já o operador aspirado na agulha (ligeiramente retirar o êmbolo da seringa) para confirmar que a agulha não foi colocada num vaso de sangue. Se aparecer sangue na seringa, retirar a agulha, descarte em um recipiente apropriado, e começar de novo em 2.3.
      2. Já o operador avanço da agulha para dentro do tecido subcutâneo, aspirar a agulha, e, em seguida, se infiltrar o tecido com ~ 1 ml de lidocaína, para formar uma vesícula. Uma vez que a bolha tenha diminuído, inserir a agulha de 1 ½ polegada na seringa carregada pela lidocaína verticalmente no local da incisão, parando superficial à fáscia. Nota: O sujeito pode sentir uma ligeira sensação de ardor momentâneo após a injeção inicial de lidocaína (semelhante a uma picada de abelha).
    2. Verifique se o operatou não penetra o músculo com lidocoine porque é miotóxico 17-19.
    3. Ter aspirado operador a agulha e, em seguida, injetar lentamente os restantes 4 ml de lidocaína ao retirar a agulha da coxa. Coloque gaze estéril sobre o local da injecção e que o motivo para relaxar enquanto o anestésico local tem efeito.
  5. Depois de 2-3 min, tem técnico # 1 presente o operador de um bisturi, mantendo uma técnica asséptica.
    1. Já o operador levemente sondar o local da biópsia com a ponta do bisturi, para confirmar que a área é anestesiada. Se necessário, injetar mais 3-4 ml de lidocaína no local da incisão, ver 2.4.1.2.
  6. Ter o operador fazer uma linha reta de 1 cm incisão através da pele e tecidos subcutâneos (~ 2-3 mm acima da marca de tinta) paralela ao fêmur.
    1. Ter o operador inserir o bisturi mais profundo para fazer uma incisão através da fáscia no músculo. Faça isso uma vez em cada direção . Nota: O sujeito pode sentir uma pontada ou pressão com o mais profundo corte se os cortes de lâmina de bisturi no músculo.
    2. Tenha técnico # 2 engajar o assunto na conversa e massagear a perna oposta.
  7. Ter o lugar operador uma quantidade generosa de gaze estéril sobre o local da incisão e biópsia e aplicar pressão direta para a incisão para reduzir o sangramento.
    1. Já técnico # 1 ligar o metal torneira de 3 vias para a seringa descartável de 60 mL e o tubo de extensão 30 centímetros (Figura 1).
    2. Já técnico # 1 conectar uma extremidade do tubo de plástico conector cónica para dentro da extremidade livre do tubo de extensão e firmemente inserir a outra extremidade do tubo de plástico afunilada conector na extremidade mais larga de uma pipeta de ponta de 200 ul com ~ 15-18 mm de a ponta cortada.

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Figura 1 A agulha Bergström. (A) A agulha Bergström (5 mm), é composto por (a) a cânula exterior e (b) do trocarte interior, os componentes associados incluem (c) do êmbolo, (d) da ponta da pipeta de 200 uL com ~ 15-18 mm cortado , (e) afunilada conector de plástico, (f) 3-forma de metal torneira, (g) 30 centímetros tubo de extensão, e (h) de 60 ml descartável seringa. (B) A agulha Bergström (5 mm) e os componentes associados montados. ( C) O trocarte interior da agulha Bergström (5 mm), retirados de aproximadamente um centímetro abre a janela exterior da cânula.

  1. Depois que o sangramento tenha diminuído, tem técnico # 1 abra a bolsa esterilizados em autoclave e apresentar a agulha de biópsia de 5 mm e trocar interna (Figura 1) para o operador, mantendo uma técnica asséptica.
    1. Já o operador montar a agulha (cânula exterior e trocar interior), verificar o alinhamento e ação de deslizamento.
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    3. Ter o operador segure firmemente o conjunto da agulha (cânula exterior e trocar interior) com ambas as mãos para evitar a trocar interior de girar. Alguma técnico # 1 inserir firmemente a ponta da pipeta na corte a parte superior da porção do trocarte interior da agulha de biopsia com um ligeiro movimento de rotação para baixo. Certifique-se de que técnico # 1 não toca o operador ou a agulha de biópsia, apenas a ponta da pipeta.
    4. Já o operador introduzir a agulha de biópsia para o tecido através da incisão. Localizar a incisão na fáscia (uma "sensação" adquirida) com a ponta da agulha de biopsia. Avance a agulha apenas após o ângulo fascia e depois a agulha para baixo em direção ao chão, como a agulha é avançada no músculo. Nota: Os indivíduos podem experimentar algum desconforto leve (por exemplo, "pressão profunda", ou sensação leve cólica) como a incisão através da faseia é localizado com a ponta da agulha de biópsia e a agulha avança para dentro do músculo.
        <li> Have técnico # 2 instruir o assunto para ficar "relaxado" e não contrair os músculos da coxa, enquanto o operador está a avançar a agulha no músculo.
    5. Uma vez que a agulha de biópsia está numa posição, que o sinal do operador técnico # 1 para abrir o descartável de 60 ml de uma seringa.
      1. Tenha técnico # 1, puxe rapidamente o descartável 60 ml seringa aberta para a marca de 40-50 cc para criar sucção dentro da agulha de biópsia.
      2. Já que o operador puxe para fora do trocarte interior de aproximadamente 1 cm a abrir a janela exterior da cânula, mantendo a posição do trocarte exterior dentro do músculo. Ter o operador fechar rapidamente a trocar interior para cortar (clip) e recolher a amostra do músculo. Ter o sinal de operador técnico # 1 para liberar sucção.
      3. Tenha técnico # 1 abra a torneira para o quarto para liberar a sucção.
      4. Ter o operador girar a agulha de biópsia de 90 ° e repita o processo. Se necessário, tem o operador REPEAt o procedimento de rotação até 3x (para um total de quatro grampos).
    6. Ter o operador aplicar contra-pressão direta sobre o local da incisão com gaze estéril durante a remoção da agulha de biópsia da coxa, tomando cuidado para não pegar fascia ou pele. Se a resistência significativa é sentida, voltar a cortar ao aplicar um movimento de torção para o trocar interior.
    7. Após a remoção da agulha de biópsia a partir da coxa, têm o operador puxa o trocarte interior traseira 1 cm a inspeccionar visualmente o lúmen da cânula exterior para estimar se uma quantidade adequada de tecido foi recolhido.
      1. Tem a mão do operador, a agulha de biópsia para técnico de # 1. Para manter uma técnica asséptica assegurar que técnico # 1 só toca a agulha, o operador não. Tenha técnico # 1 mão a agulha de biópsia para técnico de # 3.
    8. Tenha técnico # 3 Remova o tecido da agulha de biópsia.
      1. Tenha técnico # 3 utilização do êmbolo (Figura 1) e um par de pinças de ponta finapara assegurar que todo o tecido muscular é removido do trocarte interior e exterior de uma cânula.
      2. Já técnico # 3 pesar rapidamente a amostra para confirmar que uma quantidade adequada de tecido muscular foi recolhido e colocar as amostras em um bloco de dissecção gelado.
    9. Tenha técnico # 3 dissecar cuidadosamente tecido conjuntivo e gordura visível das amostras musculares. Já técnico # 3 preparar as amostras de músculo para o armazenamento de acordo com análises a jusante. Por exemplo, colocar imediatamente as amostras em um cryovial e encaixe congelamento em nitrogênio líquido, montar e congelar para histologia, ou coloque em uma cryovial com inibidor de RNase, etc
    10. Se necessário, repita o procedimento com uma segunda agulha de biópsia esterilizado, mantendo uma técnica asséptica.

    3 Encerramento

    1. Ter o operador aplicar pressão direta do local da biópsia com gaze estéril e um bloco de gelo por 10-15 min.
    2. Uma vez que a hemostasia é alcançada, tem o operador de uso de álcool pralmofadas ep para remover sangue seco da área ao redor da incisão.
    3. Tenha técnico # 1 presente um tubo de cola cirúrgica tópica e aplicador para o operador. Ter o operador montar o tubo de cola cirúrgica e aplicador sem tocar a ponta do aplicador ou a parte superior do tubo.
    4. Já que o operador puxa a incisão foi fechada com uma mão enquanto se aplica uma única camada de adesivo cirúrgico sobre a parte superior da incisão seco com a outra mão. Após o adesivo cura (~ 90 segundos), aplique a fita closuresperpendicular à incisão. Alternativamente, fechar a incisão com dois estéreis 4-0.
    5. Ter o operador aplicar pressão direta, colocando fevereiro 03-4 "x 2" compressas de gaze não estéreis no local da incisão e segura com filme adesivo auto-aderente.
    6. Ter o operador fornecer o tema verbal e instruções escritas sobre tratamento de feridas adequada, as reações normais e anormais, e diretrizes de atividade para os seguintes 1-4 dias (ver on-line supplement 2).

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Representative Results

O procedimento de biópsia muscular, como descrito acima permite ao pesquisador forma rápida e consistente coletar amostras de tecido muscular esquelético. O rendimento típico, temas esportivos saudáveis ​​é de 200 mg ou mais em uma única passagem com 3-4 clips. O procedimento leva de 15-20 min, mais do que é gasto na preparação para a incisão. Em estudos baseados em exercício, amostras do músculo são muitas vezes tomadas antes e depois do exercício, com uma ou duas amostras coletadas durante a recuperação. Com este projeto, o cabelo no pós-exercício (contralateral) coxa é cortada e no local da incisão é pré-marcado com um marcador permanente ponta fina, enquanto a coxa pré-exercício está sendo preparado para o procedimento. Isso permite que a biópsia muscular para ser tomado em 8-10 min durante 20 ou depois de uma sessão de exercício prolongado. Alternativamente, ao investigar períodos mais curtos de exercício (por exemplo, 30 minutos ou menos) uma incisão (s) podem ser feitas antes do exercício, coberto com curativo estéril e fixeed com esparadrapo, assim, permitindo que a amostra da biópsia que sejam tomadas rapidamente (10 seg 21-4 min 22) depois de completar uma sessão de exercícios. A relativa rapidez do procedimento permite ao pesquisador capturar eventos celulares e moleculares antes, durante e depois de uma sessão de exercícios, e para testar o efeito da interação de uma intervenção nutricional.

O Laboratório de Performance Humana ASU publicou vários artigos baseados nutrição esportiva, utilizando dados de amostras de biópsia de tecido muscular. Importantes descobertas científicas feitas a partir do grupo de pesquisa ASU incluem:

A expressão genética de IL-1β, IL-6, IL-8, e TNF-α é aumentada no tecido muscular esquelético de atletas de resistência obtido experientes após 3 horas de funcionamento. A ingestão de carboidratos (60 gramas / hr) atenuou os níveis de IL-6 e IL-8 mRNA apesar de não ter efeito sobre a depleção de glicogênio do músculo esquelético 8 (Figura 2).

= "Jove_content"> A 2 horas de intensa luta de treinamento de resistência aumentada do tecido muscular mRNA das citocinas IL-1β para, IL-6, IL-8 e TNF-α em 30 levantadores de peso experientes (ou seja, as mesmas citocinas como elevado seguinte em execução) . Os aumentos no músculo expressão de mRNA de tecidos eram grandes, mas sem aumento nos níveis de citocinas no plasma correspondente. A ingestão de carboidratos não influenciou o padrão de mudança no tecido muscular expressão de mRNA das citocinas 9.

A ingestão de carboidratos por 15 ciclistas treinados atenuadas plasma IL-6 em comparação com placebo, mas não teve influência sobre a depleção de glicogênio tecido muscular ou IL-6, IL-8, a expressão do mRNA de TNF-α após 2,5 horas de ciclismo 11.

A quercetina (1.000 mg / dia durante 3 semanas), a ingestão de 40 ciclistas treinados não alteram os aumentos induzidos pelo exercício em tecido muscular de NF-kB, a COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8, ou de ARNm de TNF-α expressão em comparação com o placebo 15.

jove_content "> Ao contrário do que foi encontrado em camundongos 23, 1000 mg / dia quercetina por 2 semanas teve efeitos modestos, mas insignificantes, em marcadores da biogênese mitocondrial em 26 seres humanos não treinados 13.

Figura 2
Figura 2 Dados obtidos a partir de biópsias de tecido músculo-esquelético humano. Em um estudo randomizado, controlado por placebo, atletas de resistência cruzada estudo do sexo masculino (n = 16) correram em esteiras durante 3 horas a 70% VO2max e consumiram uma bebida contendo carboidratos 6% ou um placebo bebida a uma taxa de 1 L / h 8. Biópsias de tecidos do músculo esquelético foram tomadas antes e depois do exercício, imediatamente colocada num bloco de dissecção gelado, e de tecido conjuntivo e gordura visível foi cuidadosamente removido. A amostra de biópsia foi então colocada em um frasco de congelação, congelado em azoto líquido e armazenados a -8 0 ° C até à análise. (A) a ingestão de hidratos de carbono não influenciou a depleção de glicogénio no músculo esquelético (p = 0,246, efeito de interacção). No entanto, a ingestão de hidratos de carbono tendem a atenuar o aumento em (B), a interleucina tecido do músculo esquelético dos níveis de mRNA (IL-6), e os níveis de IL-8 de ARNm dos tecidos do músculo esquelético (p = 0,071 e p = 0,063 (C), o efeito de interacção, respectivamente ) 8.

; "> Máscara facial
Item Quantidade por biópsia
Luvas, não estéreis 3
Durasorb almofada azul 2
1
Prep de barbear descartável 1
Creme de barbear lata parcial
Marcador permanente / marcador indelével reutilizável
Swabsticks Betadine (3 pack) 1
Luvas cirúrgicas estéreis (dependente do tamanho) 1
Fenestrated toalha cortina 1
Spray de cloreto de etil 0,1
A lidocaína (1% w / o Epi) 5 cc
1
25 G 5/8 "agulha 1
25 G 1 1/2 "agulha 1
De uso único bisturis w / # 11 lâmina 1
Estéreis 4 x 4 compressas de gaze 4
Esterilizado agulha de biópsia Bergström Embalado 1
60 ml Syringe 1
Tubo de extensão ~ 75 centímetros
Metal torneira 1
1
Amarelo (1-200 ul) ponteira Corte 1
Compressas com álcool 5-10
Octylseal, suturas líquidos 1
Steri-strip meia "x 4" 1
Bandage 1
Não estéreis 2 x 2 (ou 4 x 4) compressas de gaze 2 (ou uma)
Curativo adesivo (5 m de rolo) 0,25
Fita de papel para garantir bandagem adesiva ~ 30 centímetros

Tabela 1 biópsia muscular Lista de Materiais.

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Discussion

Este vídeo apresenta um resumo passo-a-passo do procedimento de biópsia do músculo esquelético utilizado no Laboratório de Performance Humana ASU. Este procedimento, com pequenas modificações, foi usado para coletar cerca de 1.600 biópsias musculares durante os últimos 13 anos. As amostras de biópsia muscular forneceram dados importantes em investigações baseadas nutrição esportiva, levando a descobertas importantes da pesquisa.

Há muitas técnicas críticos a ter em conta quando se realiza o Bergström técnica de biópsia do músculo esquelético modificado. Em primeiro lugar, a equipe de biópsia deve manter rigorosa técnica asséptica durante todas as fases do processo. Ao localizar o local da incisão [1,4], é importante notar que o vasto lateral, quando contratada, é mais anterior e proximal do que seria no estado relaxado durante a biópsia. Se os procedimentos do estudo requerem biópsias adicionais a partir da mesma coxa, no local da incisão inicial deve ser ligeiramente distal do um terço ponto [1.4]; cada biópsia subsequente é de 2-3 cm proximal à anterior. A aferição da espessura da prega aproximada [1.6] ajuda o operador para estimar a quantidade de tecido superficial à fáscia, uma determinação importante para as etapas 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1, e operador 2.11.The deve aprender a sentir a mudança de resistência entre o tecido subcutâneo e a fáscia [2.4.1]. Ao administrar anestesia local, nesse sentido, vai garantir a qualidade da biópsia muscular, permitindo que o operador se infiltrar adequadamente o tecido subcutâneo, minimizando a exposição direta do tecido muscular esquelético para miotóxico 17-19 anestésico local [2.4.2]. Ao cortar através do tecido subcutâneo, um sentido de esta mudança na resistência irá fornecer ao operador uma indicação da profundidade da fáscia [2,6]. O operador deve fazer uma anotação mental profunda como o bisturi é relativo à pele e a posição relativa da incisãona fascia [2.6.1]. Isto vai diminuir a quantidade de tempo gasto pelo operador para sondar a incisão da membrana fibrosa e assistência ao operador para determinar se a janela da agulha de biópsia é completamente no músculo. Toda a janela da cânula exterior (Figura 1) tem de estar dentro da fáscia muscular. Com temas muito magras isso é facilmente confirmada por inspeção visual, no entanto, isso é mais difícil de assegurar em indivíduos com tecido subcutâneo considerável. Técnico # 1 tem de aprender a medir o grau de sucção aplicada quando a seringa é puxado aberto [2.12.1]. Baixa sucção poderia indicar uma fraca união na junção de agulha-ponta de pipeta ou de biópsia incompletos de penetração da agulha de biópsia para o músculo. Ambos os cenários de aumentar a probabilidade de que a repetição da biópsia será necessário para alcançar uma quantidade adequada de tecido muscular. Com a experiência, técnico # 1 também deve estimar a quantidade de tecido cortado com base no grau de resistência sentida quando a sucção é being aplicada. Esta informação deve ser transmitida ao operador. Do mesmo modo, o operador pode estimar a quantidade de tecido cortado com base na "sensação" do corte feito ao fechar o trocarte interior [2.12.2]. O operador deve rapidamente cortar o músculo após o técnico # 1 cria sucção com a seringa [2.12.2]. Grampeamento do tecido muscular, no ponto de sucção máxima vai melhorar o rendimento do tecido. O método de múltiplos clipes com uma única passagem da agulha de biópsia ajuda a garantir que uma quantidade suficiente de tecido é obtida para o estudo e minimiza o desconforto sujeito, diminuindo o número de vezes que a agulha de biópsia é inserida no músculo através da incisão da membrana fibrosa [ 2.12.4]. O operador deve remover a agulha de biópsia da incisão com um movimento de torção lenta ao usar a mão livre para aplicar pressão contrária com gaze estéril [2.13]. Isso ajudará a impedir que a janela da agulha de biópsia de ficar "pendurado" na fáscia e dérmica emcisões. Um sentimento de resistência ao retirar a agulha pode indicar um corte incompleto através do músculo. Se se suspeitar de um corte incompleto, o operador deve parar de retirar a agulha de biópsia e novamente cortadas as fibras restantes abrindo o interior do trocarte 4-5 mm e aplicar um ligeiro movimento de rotação, como o interior do trocarte está fechado. Finalmente, depois de retirar a agulha de biópsia, aplique uma compressa fria para o local da incisão por 10-15 min, alguns indivíduos podem necessitar de um período de tempo mais longo para alcançar a hemostasia [3.1]. Uma vez realizada a hemostasia, limpe cuidadosamente a área ao redor da incisão com as almofadas da preparação do álcool, e deixe a pele secar antes de aplicar o adesivo cirúrgico [3,2-3,4]. Estas técnicas vão maximizar os benefícios do uso de adesivo cirúrgico para fechar a incisão dérmica ea eficácia dos curativos adesivos para aderir à pele. O adesivo cirúrgico tem várias vantagens sobre os fechos de fita e suturas. Os indivíduos podem exercer vigorosamente durante horas imediatamente após o procedure sem sangramento da incisão. O adesivo cirúrgico proporciona uma barreira física contra o potencial de infecção, não requer a remoção, e minimiza a formação de cicatrizes.

O procedimento de biópsia muscular é minimamente invasivo, relativamente seguro, e pode ser realizada em ambientes de pesquisa biomédica como um procedimento ambulatorial. A maioria das pessoas relatam pouca mudança na sua capacidade de realizar atividades diárias normais da vida. Dor e inchaço do procedimento é totalmente resolvido dentro de 5 a 7 dias. Poucos eventos adversos foram relatados a partir de sujeitos envolvidos em estudos conduzidos no Laboratório de Performance Humana ASU (aproximadamente 2 em 1600, ambos foram infecções cutâneas locais). Esta taxa de incidência é semelhante a outros relatórios publicados. Bergström relatou 3 uma incidência muito baixa de hematomas intramuscular, que reabsorvido espontaneamente, e apenas um caso de mais de 5.000 biópsias com necessidade de intervenção cirúrgica para parar o sangramento arterial. Hennessey et al., usando uma técnica de sucção modificado Bergström, informou que duas biópsias de 83 resultou em uma interrupção das atividades diárias do indivíduo, devido a dor e desconforto. Um desses eventos foi devido a uma equimose, e ambos os eventos resolvido dentro de 7 dias 6. Tarnopolsky et al. relatar um baixo índice de complicações com a técnica de sucção modificado Bergström (22 complicações fora de 13.914 biópsias em adultos e crianças 7). Dentre as complicações, infecção local da pele (8 casos), hemorragia arterial (2 casos), equimoses / hematoma (2 casos), dor persiste por> 3 dias (5 casos), e uma pequena área de dormência local, distal à biópsia (5 casos) 7.

A técnica de biópsia muscular Bergström modificada eleva a qualidade dos dados coletados durante um estudo, impondo limitações de tempo mínimos. O procedimento pode ser completada rapidamente, quando o local da incisão é preparado antes do tempo, de uma única pass de 3-4 clipes com um rendimento típico de 100 a 200 mg de tecido, e as biópsias múltiplas pode ser feita a partir de um sujeito durante uma sessão única. As amostras de músculo recolhidos com esta técnica pode ser utilizada para uma ampla gama de medidas de resultados, incluindo a digitação de fibra, lesão muscular, lojas de substrato combustível, biogênese mitocondrial ea respiração, a atividade enzimática, mudanças de metabólitos, a síntese de proteínas, a expressão do gene para a inflamação e estresse oxidativo , e muitos outros.

A obtenção da amostra de biópsia muscular do vasto lateral oferece vantagens sobre outros músculos candidatos (por exemplo, o bíceps braquial, deltóide, gastrocnêmio, tibial anterior, tríceps braquial, e sóleo). Os vasto lateral é o músculo mais comumente amostrados, e uma extensa quantidade de histológica normativo, bioquímicos e existem dados de biologia molecular para o pesquisador e clínico para comparar suas descobertas e observações. Em segundo lugar, a área do músculo vasto lateral onde a incisões são feitas é relativamente grande e não tem grandes vasos sanguíneos ou nervos sobrepostas à área. Assim, durante uma determinada sessão de teste várias incisões no mesmo músculo deve ser feita, cada 2-3 cm de distância, para evitar alterações induzidas por trauma na expressão gênica 24. A obtenção de biópsias de vários músculos do mesmo através de incisões separadas não parece alterar a resposta de transcrição de genes que respondem ao stress de exercício 24,25. No entanto, a expressão de certos genes pode ser influenciada, quando uma segunda biopsia é feita através da mesma incisão, várias horas depois 24. Por fim, os indivíduos são capazes de se envolver em 2-3 horas de exercício com pouco desconforto quando a biópsia muscular é obtido a partir do vasto lateral. Muitos assuntos comparar o desconforto pós-biópsia para uma contusão leve. Isto permite a pré para amostras pós-exercício a ser obtido com carga assunto pouco 3,8,11,26.

Em resumo, um método paraextração de amostras de biópsia de músculo esquelético humano, utilizando a técnica Bergström modificado foi descrito. Este procedimento de biópsia muscular é relativamente seguro e permite ao pesquisador com amplo tecido muscular esquelético para vários ensaios celulares e moleculares jusante. O procedimento pode ser concluído rapidamente, permitindo que o pesquisador de obter pré, médio e pós-exercício (ou outra intervenção) amostras de biópsia.

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Acknowledgments

Nenhum financiamento a declarar.

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

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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).

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Medicina a biópsia muscular percutânea biópsia por agulha modificado por sucção o metabolismo a atividade da enzima mRNA a função do gene tipo de fibra histologia metabolômica a função do músculo esquelético os seres humanos
Procedimentos de biópsia de músculo esquelético humano, utilizando a técnica Bergström Modificado
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Shanely, R. A., Zwetsloot, K. A.,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).

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