Abstract
La técnica de biopsia percutánea permite a los investigadores y los clínicos para recolectar muestras de tejido músculo esquelético. La técnica es segura y altamente eficaz. Este video describe la técnica de biopsia percutánea usando una aguja de Bergström modificado para obtener muestras de tejido de músculo esquelético de los vasto lateral de sujetos humanos. La aguja Bergström consiste en una cánula externa con una pequeña abertura ("ventana") en el lado de la punta y un trocar interior con una cuchilla de corte en el extremo distal. Bajo anestesia y asépticas condiciones locales, la aguja se hace avanzar en el músculo esquelético a través de una incisión en la piel, tejido subcutáneo, y fascia. A continuación, se aplica succión a la interno de trocar, el trocar exterior se tira hacia atrás, el tejido muscular esquelético se introduce en la ventana de la cánula exterior por la succión, y el trocar interior se cierra rápidamente, reduciendo así el recorte o la muestra de tejido del músculo esquelético . La aguja se gira 90 °60, y otro corte, se hace. Este proceso puede repetirse tres veces más. Esta técnica de corte múltiple típicamente produce una muestra de 100 a 200 mg o más en sujetos sanos y se puede hacer inmediatamente antes, durante, y después de una sesión de ejercicio u otra intervención. Después de vestirse post-biopsia de la zona de la incisión, los sujetos reanudan sus actividades de la vida diaria de inmediato y puedan participar plenamente en la actividad física vigorosa en 48-72 horas. Los sujetos deben evitar el ejercicio intenso durante 48 horas para reducir el riesgo de herniación del músculo a través de la incisión en la fascia.
Introduction
La técnica de biopsia percutánea o "semi-abierto" se utiliza para obtener muestras de tejido músculo esquelético de pacientes humanos y sujetos de investigación. Duchenne (1806-1875) es reconocido como el primero en construir una aguja con un trocar para obtener el músculo esquelético de sujetos que viven a través de la biopsia percutánea 1. En la década de 1960, Bergström introdujo una aguja de biopsia percutánea similar a la descrita por Duchenne 2-4. Veinte años más tarde, Evans et al. 5 modificado la técnica mediante la aplicación de succión a través del trocar de corte de la aguja Bergström. Esta modificación puede mejorar el rendimiento de tejido de 3 a 5 veces 6,7 y se emplea en entornos de investigación clínica y biomédica. Esta técnica tiene y seguirá fomentando el diagnóstico de las miopatías y nuestra comprensión de la estructura y función de los músculos esqueléticos.
La técnica de biopsia muscular percutánea es straightforward. Cuando se hace correctamente, con estricto apego a la técnica aséptica, los riesgos asociados son mínimos. El procedimiento de biopsia muscular se considera como una herramienta de investigación para proyectos de investigación. Algunas instituciones académicas permiten profesores investigadores entrenados con un doctorado, con la supervisión directa del médico, para obtener biopsias de músculo y otros requieren de un médico certificado por el consejo para realizar la técnica. El equipo de biopsia ASU ha realizado con éxito más de 1.600 biopsias musculares durante los últimos 13 años 8-15. El propósito de este video es para describir la aguja Bergström modificado muscular percutánea técnica de biopsia 5 para obtener muestras de tejido de músculo esquelético de las vasto lateral de sujetos humanos.
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Protocol
El procedimiento de músculo esquelético como se describe sigue las directrices de la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Estatal de los Apalaches.
NOTA: El equipo se compone de un operador (Ph.D. o MD entrenado en la técnica de la biopsia), y al menos uno, pero idealmente, tres o más técnicos. El operador es responsable de conducir y supervisar todos los aspectos del procedimiento de biopsia del músculo esquelético. Un técnico (técnico # 1) es inmediatamente responsable de asistir al operador con todos los aspectos de la extracción del músculo. Esto incluye ser las "manos no estériles" y la aplicación de succión con una jeringa estéril. Un segundo técnico (técnico # 2) se involucra en la conversación con el sujeto y masajes en las piernas enfrente del sujeto durante el procedimiento para minimizar la ansiedad del sujeto. El tercer técnico (técnico 3 #) es responsable de la manipulación y el procesamiento de la muestra de músculo esquelético. Medidas analíticas Downstream dictan cuántas additSe requieren técnicos ional para el procesamiento / preparación de la muestra de músculo esquelético.
1. Asunto Preparación
- Recopilar, preparar y organizar los materiales especificados para el procedimiento de la biopsia muscular (Tabla 1). Descontaminar y esterilizar la aguja Bergström (cánula exterior y de trocar interior) y el émbolo según la práctica estándar 16.
- Revise la forma de consentimiento con el tema. La porción de la biopsia del músculo esquelético del Consentimiento para Participar forma utilizada en la Universidad Estatal de los Apalaches se ofrece en el suplemento en línea 1.
- Hable con el tema sobre los aspectos generales del procedimiento de biopsia muscular con un enfoque en los posibles riesgos del procedimiento, preparación de la piel, la aplicación de la anestesia, las sensaciones típicas. Indique al sujeto que lean atentamente el consentimiento para participar formulario y firmarlo para confirmar que el diseño y los procedimientos de estudio se entienden.
- Confirme que los sujeto no es alérgica a "___ caína" medicamentos de tipo (por ejemplo, lidocaína).
- Indique al sujeto que mentir supina sobre una mesa acolchada con el muslo expuesto. Coloque dos empapadores absorbentes desechables con forro de plástico debajo de la pierna del sujeto. Coloque la pierna de una manera relajada, con una pequeña toalla enrollada debajo del talón, de tal manera que la rodilla está completamente extendida (elevado ~ 1 cm), colocando así el vasto lateral en una posición acortada.
- Haga que el operador instrucciones a la sujeta a contrato momentáneamente el músculo del muslo expuesto de modo que la zona de la biopsia puede ser visualizado. Nota: El vasto lateral sitio de la biopsia se justo anterior a la fascia lata (banda illiotibial), aproximadamente un tercio de la distancia entre la parte superior de la rótula y el trocánter mayor 7.
- Tener la marca del operador justo debajo (~ 0,5 cm) del sitio de la incisión con un marcador permanente de punta fina.
- Haga que el operador determinar el espesor del pliegue cutáneo aproximado por pincHing el pliegue cutáneo.
- Tener el operador y técnicos se laven las manos con agua tibia y jabón y ponerse guantes desechables.
- Tienes el operador retire el cabello de una región ~ 15 cm x 15 cm alrededor del sitio de la biopsia (por medio de máquinas de cortar). Nota: recorte el pelo de la zona de la biopsia evita que el pelo se metan en la incisión durante el procedimiento y durante el cierre, y la depilación permite un mejor contacto entre los cierres de cinta y la piel (ver 3.4).
- Haga que el operador de esterilizar la zona con hisopos pre-empapado con un antiséptico tópico, (como povidona yodada o gluconato de clorhexidina para sujetos alérgicos al yodo / mariscos). Comience en el centro y trabajar en círculos concéntricos hacia el borde exterior de la zona rasurada. Como mínimo, repetir dos veces más con un hisopo nuevo pre-empapado cada vez.
2. procedimiento de biopsia
- Haga que el operador retire guantes desechables, lavarse las manos con agua tibia y jabón, y Don gl quirúrgico estérilOves utilizando una técnica aséptica.
- Tener técnico # 1 presente el paño fenestrado estéril para el operador. Tener el operador, utilizando una técnica aséptica, colocar el paño sobre la zona de la biopsia para mantener un campo estéril.
- Tener técnico # 1 presente al operador una jeringa de 5 ml, equipado con una aguja de 21 mientras se mantiene una técnica aséptica. Limpie la parte superior del vial lidocaína con un algodón empapado en alcohol.
- Haga que el operador retire inmediatamente 5 ml de lidocaína. Retire la aguja 21G de la jeringa y desechar la aguja en un contenedor de objetos punzantes.
- Tener técnico # 1 presente el operador con una aguja de 1 ½ pulgadas de 25, mientras que el mantenimiento de una técnica aséptica. Haga que el operador de la pulgada aguja de 1 ½ a la jeringa y evacuar a las burbujas de aire de la jeringa.
- Tener técnico # 1 spray de cloruro de etilo en el sitio de la incisión (~ 0.5 cm por encima de la marca de tinta indeleble en la piel) hasta que la piel parece "blanquear".
- Hahan el operador inserte la aguja aproximadamente horizontal a la piel en la dermis, aspirar la aguja, y luego infiltrarse con ~ 100 l de lidocaína para producir una "ampolla" 2-4 mm de diámetro.
- Tener el aspirado operador de la aguja (retirar ligeramente el émbolo de la jeringa) para confirmar que la aguja no se ha colocado en un vaso sanguíneo. Si aparece sangre en la jeringa, retire la aguja, deseche en un contenedor de objetos punzantes, y comenzar de nuevo en el 2,3.
- Tener el avance operador de la aguja en el tejido subcutáneo, aspirar la aguja, y luego infiltrarse en el tejido con ~ 1 ml de lidocaína para formar una ampolla. Una vez que la ampolla se ha desplomado, insertar la aguja de 1 ½ pulgadas de la jeringa lidocaína-cargado verticalmente en el sitio de la incisión, parando superficial a la fascia. Nota: El sujeto puede sentir una ligera sensación de picadura momentánea de la inyección inicial de la lidocaína (similar a una picadura de abeja).
- Asegúrese de que la operaco no se infiltra el músculo con lidocoine porque es miotóxico 17-19.
- Tener el aspirado operador de la aguja y luego inyectar lentamente los restantes 4 ml de lidocaína mientras se retira la aguja del muslo. Coloque una gasa estéril sobre el lugar de inyección y permitir que el sujeto se relaje mientras que el anestésico local entre en vigor.
- Hahan el operador inserte la aguja aproximadamente horizontal a la piel en la dermis, aspirar la aguja, y luego infiltrarse con ~ 100 l de lidocaína para producir una "ampolla" 2-4 mm de diámetro.
- Después de 2-3 minutos, tener técnico # 1 presente el operador de un bisturí mientras se mantiene una técnica aséptica.
- Tener el operador ligeramente sondear el sitio de la biopsia con la punta del escalpelo para confirmar que el área se anestesia. Si es necesario, inyectar otros 3-4 ml de lidocaína en el sitio de la incisión, véase 2.4.1.2.
- Haga que el operador haga una recta de 1 cm de la incisión a través de la piel y los tejidos subcutáneos (~ 2-3 mm por encima de la marca de tinta) paralela al fémur.
- Haga que el operador inserte el bisturí más profundo para hacer una incisión a través de la fascia en el músculo. Haga esto una vez en cada dirección . Nota: El sujeto puede sentir una punzada o presión con el corte más profundo si la hoja corta bisturí en el músculo.
- Tener técnico # 2 involucrar el tema en la conversación y masajear la pierna opuesta.
- Haga que el operador de una generosa cantidad de gasa estéril sobre el lugar de la incisión y la biopsia y aplicar presión directa sobre la incisión para reducir el sangrado.
- Tener técnico # 1 conecte la llave de paso del metal de 3 vías a la jeringa desechable de 60 ml y el tubo de extensión de 30 cm (Figura 1).
- Tienes técnico # 1 conecte un extremo del conector cónico tubo de plástico en el extremo libre del tubo de extensión y inserte firmemente el otro extremo del conector cónico tubo de plástico en la gran final de una punta de pipeta de 200 l con ~ 15-18 mm de la punta cortada.
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Figura 1. La aguja Bergström. (A) La aguja Bergström (5 mm) se compone de (a) la cánula externa y (b) interno de trocar, los componentes asociados incluyen (c) del émbolo, (d) la punta de pipeta 200 l con ~ 15-18 mm cortó , (e) ahusada conector de plástico, (f) de 3 vías llave de paso de metal, (g) tubo de extensión 30 cm, y (h) de la jeringa desechable de 60 ml. (B) La aguja Bergström (5 mm) y los componentes asociados montado. ( C) El trocar interior de la aguja Bergström (5 mm) retirado aproximadamente 1 cm se abre la ventana de la cánula exterior.
- Después de que el sangrado haya disminuido, tienen técnico # 1 Abra la bolsa de autoclave esteriliza y se presenta el 5 mm aguja de biopsia y trocar interior (Figura 1) para el operador mientras se mantiene una técnica aséptica.
- Haga que el operador de montar la aguja (cánula exterior y trocar interior), comprobar la alineación y la acción de deslizamiento. </ Ol>
- Tener el operador sujetar firmemente el conjunto de aguja (cánula exterior y de trocar interior) con las dos manos para evitar que el trocar interior gire. Ha técnico # 1 inserte firmemente la punta de corte de la pipeta en la parte superior de la porción trocar interior de la aguja de la biopsia con un ligero movimiento a la baja torsión. Asegúrese de que técnico # 1 no toca el operador o la aguja de biopsia, sólo la punta de la pipeta.
- Haga que el operador introduce la aguja de biopsia en el tejido a través de la incisión. Localizar la incisión en la fascia (un "sensación" adquirida) con la punta de la aguja de biopsia. Avance la aguja un poco más allá del ángulo de la fascia y luego la aguja hacia abajo, hacia el suelo cuando la aguja se introduce en el músculo. Nota: Los sujetos pueden experimentar una leve molestia (por ejemplo, "la presión profunda", o sensación de calambre leve) como la incisión a través de la fascia se encuentra con la punta de la aguja de biopsia y la aguja se introduce en el músculo.
- <li> Tienes técnico # 2 instruir el tema para estar "relajado" y no se contraiga sus músculos del muslo, mientras que el operador está avanzando la aguja en el músculo.
- Tienes técnico # 1, tire rápidamente la jeringuilla disponible 60 ml abierto a la marca de 40-50 cc para crear succión dentro de la aguja de la biopsia.
- Tienes el operador tire del trocar interno hacia fuera aproximadamente 1 cm para abrir la ventana de la cánula exterior mientras se mantiene la posición de la externo de trocar dentro del músculo. Haga que el operador de cerrar rápidamente el trocar interior para cortar (clip) y recoger la muestra de músculo. Tener la señal del operador técnico # 1 para liberar la succión.
- Tienes técnico # 1 abre la llave de paso a la sala para liberar la succión.
- Tener el operador girar la aguja de biopsia 90 ° y repita el proceso. Si es necesario, haga que el operador REPEAt el procedimiento de rotación de hasta 3 veces (para un total de 4 clips).
- Tener la mano del operador de la aguja de la biopsia al técnico # 1. Para mantener una técnica aséptica asegurar que técnico # 1 sólo toca la aguja, no el operador. Tener técnico # 1 mano la aguja de biopsia al técnico # 3.
- Tener técnico # 3 uso del émbolo (Figura 1) y un par de pinzas de punta finapara asegurar que todo el tejido muscular se elimina de la interno de trocar y la cánula externa.
- Tener técnico # 3 pesan rápidamente la muestra a confirmar que se recogió una cantidad adecuada de tejido muscular y colocar las muestras en un bloque de disección en frío de hielo.
3. Clausura
- Haga que el operador aplique presión directa en lugar de la biopsia con una gasa estéril y una bolsa de hielo durante 10-15 minutos.
- Una vez lograda la hemostasia, tener la pr consumo de alcohol operadoralmohadillas ep para eliminar la sangre seca de la zona alrededor de la incisión.
- Tener técnico # 1 presente un tubo de adhesivo quirúrgico tópico y el aplicador para el operador. Tienes el operador montar el tubo de adhesivo quirúrgico y aplicador sin tocar la punta del aplicador o la parte superior del tubo.
- Tienes el operador tire de la incisión se cerró con una mano mientras se aplica una sola capa de adhesivo quirúrgico en la parte superior de la incisión seca con la otra mano. Después el adhesivo se cura (~ 90 seg), aplicar closuresperpendicular cinta a la incisión. Alternativamente, cerrará la incisión con dos 4-0 suturas estériles.
- Haga que el operador aplica presión directa mediante la colocación de 3 a 4 febrero "x 2" gasas no estériles en el sitio de la incisión y seguro con una envoltura adhesiva autoadhesiva.
- Haga que el operador proporcione el tema verbal y las instrucciones escritas sobre el cuidado de las heridas, reacciones normales y anormales, y las pautas de actividad para los siguientes 1 a 4 días (ver línea Dopplement 2).
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Representative Results
El procedimiento de biopsia muscular como se describió anteriormente permite al investigador para recoger rápidamente y consistentemente muestras de tejido de músculo esquelético. El rendimiento típico en sujetos sanos, atléticos es de 200 mg o más en una sola pasada con 3-4 clips. El procedimiento tarda 15-20 minutos, la mayor parte de los cuales se gasta en preparación para la incisión. En los estudios basados en el ejercicio, muestras de músculo a menudo se toman antes y después del ejercicio, con una o dos muestras recogidas durante la recuperación. Con este diseño, el pelo en la post-ejercicio (contralateral) muslo se recorta y el lugar de la incisión es pre-marcado con un punto de marcador permanente fino mientras que el muslo antes del ejercicio se está preparando para el procedimiento. Si lo hace, permite que la biopsia muscular que deben tomarse en 8-10 min durante 20 o después de una sesión de ejercicio prolongado. Alternativamente, al investigar períodos más cortos de ejercicio (por ejemplo, 30 minutos o menos) de una incisión (s) se puede hacer antes del ejercicio, cubierta con gasa estéril y fijarlaed con cinta quirúrgica, por lo tanto, permitiendo que la muestra de la biopsia que se adopten rápidamente (10 segundos 21-4 min 22) después de completar una serie de ejercicios. La rapidez relativa del procedimiento permite al investigador para capturar eventos celulares y moleculares, antes, durante, y después de una sesión de ejercicio, y para probar el efecto de la interacción de una intervención nutricional.
El Laboratorio de Rendimiento Humano de la ASU ha publicado varios artículos basados en nutrición deportiva que utilizan datos de muestras biopsias de tejido muscular. Descubrimientos científicos importantes realizadas desde el grupo de investigación de ASU incluyen:
La expresión génica de IL-1β, IL-6, IL-8 y TNF-α se incrementa en el tejido muscular esquelético obtenido a partir de los atletas de resistencia experimentados después de 3 h de funcionamiento. La ingesta de carbohidratos (60 gramos / hora) atenúa los niveles de IL-6 e IL-8 mRNA a pesar de tener ningún efecto sobre el músculo esquelético agotamiento de glucógeno 8 (Figura 2).
= "Jove_content"> A 2-hr intensa sesión de entrenamiento de resistencia aumenta el tejido muscular de citoquinas mRNA de IL-1β, IL-6, IL-8 y TNF-α en 30 levantadores de pesas experimentados (es decir, las mismas citoquinas como seguir corriendo elevada) . Los aumentos en el músculo mRNA tejido expresión eran grandes, pero sin aumentos en los niveles de citoquinas en plasma correspondiente. La ingesta de carbohidratos no influyó en el patrón de cambio en el tejido muscular expresión mRNA de citoquinas 9.
La ingesta de carbohidratos por 15 ciclistas entrenados atenuadas plasma IL-6 en comparación con el placebo, pero no tenía ninguna influencia sobre el agotamiento de glucógeno tejido muscular o IL-6, IL-8, TNF-α mRNA expresión que sigue a 2,5 hr de la bicicleta 11.
La quercetina (1000 mg / día durante 3 semanas) ingestión por 40 ciclistas entrenados no alteró los aumentos inducidos por el ejercicio en el tejido muscular NF-kappa B, la COX-2, IL-1β, IL-6, IL-8, o de ARNm de TNF-α expresión en comparación con el placebo 15.
jove_content "> A diferencia de lo que se encontró en ratones 23, 1000 mg quercetina / día durante 2 semanas tuvo efectos modestos, pero significativos, sobre los marcadores de la biogénesis mitocondrial en 26 sujetos humanos no capacitados 13.
Figura 2 Los datos obtenidos de biopsias humanas de tejido músculo esquelético. En un estudio aleatorizado, controlado con placebo, los atletas de resistencia cruzada estudio masculino (n = 16) corrieron en cintas de correr durante 3 horas a 70% VO 2 máx y consumieron una bebida con carbohidratos 6% o un placebo bebida a una velocidad de 1 L / hr 8. Biopsias de tejido músculo esquelético fueron tomadas antes y después del ejercicio, colocado inmediatamente en un bloque de disección de helada, y el tejido conjuntivo y la grasa visible se eliminó cuidadosamente. A continuación, la muestra de biopsia se colocó en un criovial, congelados en nitrógeno líquido y se almacenó a -8 0 ° C hasta el análisis. (A) Hidratos de carbono ingestión no influyó en el agotamiento de glucógeno del músculo esquelético (p = 0,246, efecto de interacción). Sin embargo, la ingestión de hidratos de carbono tiende a atenuar el aumento en (B) tejido de músculo esquelético interleucina (IL) -6 niveles de mRNA, y el tejido muscular esquelético niveles de ARNm de IL-8 (p = 0,071 y p = 0,063 (C), efecto de interacción, respectivamente ) 8.
| Artículo | Cantidad por biopsia |
| Guantes no estériles | 3 |
| Almohadilla azul Durasorb | 2 |
| 1 | |
| Prep maquinilla de afeitar desechable | 1 |
| Crema de afeitar | lata parcial |
| Marcador permanente / marcador indeleble | reutilizable |
| Hisopos de Betadine (3 pack) | 1 |
| Guantes quirúrgicos estériles (tamaño dependiente) | 1 |
| Fenestrado toalla sábana | 1 |
| Etil aerosol de cloruro | 0,1 |
| La lidocaína (1% w / o Epi) | 5 cc |
| 1 | |
| 25 G 5/8 "de la aguja | 1 |
| 25 G 1 1/2 "aguja | 1 |
| De un solo uso escalpelos w / # 11 blade | 1 |
| Estériles 4 x 4 gasas | 4 |
| Envasado esterilizada aguja de biopsia Bergström | 1 |
| 60 ml Jeringa | 1 |
| Tubo de extensión | ~ 75 cm |
| Llave de paso del metal | 1 |
| 1 | |
| Amarillo (1-200 l) punta de la pipeta Corte | 1 |
| Toallitas de alcohol | 5-10 |
| Octylseal, suturas líquidas | 1 |
| Steri-strip 1.2 "x 4" | 1 |
| Vendaje | 1 |
| 2 x 2 (o 4 x 4) gasas no estériles | 2 (o 1) |
| Vendaje adhesivo (5 m rollo) | 0.25 |
| Cinta de papel para asegurar el vendaje adhesivo | ~ 30 cm |
Tabla 1. Biopsia muscular Lista de Materiales.
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Discussion
Este video ofrece un resumen paso a paso del procedimiento de biopsia de músculo esquelético utilizado en el Laboratorio de Rendimiento Humano de la ASU. Este procedimiento, con pequeñas modificaciones, se ha utilizado para recoger aproximadamente 1.600 biopsias musculares durante los últimos 13 años. Las muestras de biopsia muscular han proporcionado datos importantes en las investigaciones basadas en nutrición deportiva, dando lugar a importantes descubrimientos de la investigación.
Hay muchas técnicas críticos a tener en cuenta cuando se realiza la técnica de biopsia del músculo esquelético Bergström modificado. En primer lugar, el equipo de la biopsia debe mantener una técnica aséptica estricta durante todas las fases del procedimiento. Cuando localizar el sitio de la incisión [1,4] es importante tener en cuenta que el vasto lateral, cuando se contrae, es más anterior y proximal de lo que sería en el estado relajado durante la biopsia. Si los procedimientos del estudio requieren biopsias adicionales de la misma muslo, el sitio de la incisión inicial debe ser ligeramente disTal del punto de un tercio [1,4]; cada biopsia posterior es de 2-3 cm proximal a la anterior. El medir el espesor del pliegue cutáneo aproximada [1,6] ayuda al operador para estimar la cantidad de tejido superficial a la fascia, una determinación importante para los pasos 2.3.2, 2.4.1, 2.6, 2.6.1, y el operador 2.11.The debe aprender a detectar el cambio en la resistencia entre el tejido subcutáneo y la fascia [2.4.1]. Cuando se administra anestésico local, este sentido se asegurar la calidad de la biopsia muscular, permitiendo que el operador infiltrarse adecuadamente el tejido subcutáneo y reducir al mínimo la exposición directa del tejido muscular esquelético para miotóxicos 17-19 anestésico local [2.4.2]. Al cortar a través del tejido subcutáneo, un sentido de este cambio en la resistencia proporcionará al operador una indicación de la profundidad de la fascia [2,6]. El operador debe hacer una nota mental de la profundidad del bisturí es relativa a la piel y la posición relativa de la incisiónen fascia [2.6.1]. Esto reducirá la cantidad de tiempo empleado por el operador de sondeo para la incisión fascial y ayudar al operador a determinar si la ventana de la aguja de la biopsia es completamente en el músculo. Toda la ventana de la cánula externa (Figura 1) debe estar dentro de la fascia muscular. Con temas muy magras Esto se confirma fácilmente por inspección visual, sin embargo, esto es más difícil de garantizar en sujetos con considerable tejido subcutáneo. Técnico # 1 debe aprender a medir el grado de succión aplicada cuando la jeringa se abrió [2.12.1]. Baja succión podría indicar una unión débil en la pipeta de punta-biopsia unión aguja o penetración incompleta de la aguja de biopsia en el músculo. Ambos escenarios incrementan la probabilidad de que será necesario repetir la biopsia para lograr una adecuada cantidad de tejido muscular. Con la experiencia, técnico # 1 también debería estimar la cantidad de tejido recortado basado en el grado de resistencia sentido cuando succión es bEING aplicado. Esta información debe ser transmitida al operador. Del mismo modo, el operador puede estimar la cantidad de tejido recortado en base a la "sensación" del corte hecho al cerrar el interno de trocar [2.12.2]. El operador debe cortar rápidamente el músculo después de técnico # 1 crea succión con la jeringa [2.12.2]. Recorte el tejido muscular en el punto de succión máxima será mejorar el rendimiento del tejido. El método de múltiples clips con una sola pasada de la aguja de biopsia ayuda a asegurar que se obtiene una cantidad suficiente de tejido para el estudio y minimiza las molestias sujeto al disminuir el número de veces que la aguja de biopsia se inserta en el músculo a través de la incisión fascial [ 2.12.4]. El operador debe retirar la aguja de la biopsia de la incisión con un movimiento de giro lento al usar su mano libre para aplicar contrapresión con una gasa estéril [2,13]. Esto ayudará a prevenir la ventana de la aguja de biopsia de conseguir "colgó" en la fascia y dérmica endecisiones. Una sensación de resistencia mientras se retira la aguja puede indicar un corte incompleto a través del músculo. Si se sospecha de un corte incompleto, el operador debe dejar de retirar la aguja de biopsia y volver a cortar las fibras restantes abriendo el interior trocar 4-5 mm y aplicar un movimiento rápido como el trocar interno está cerrado. Finalmente, después de retirar la aguja de biopsia, aplicar una compresa fría en el lugar de la incisión durante 10-15 minutos, algunos sujetos pueden requerir un período de tiempo más largo para lograr la hemostasia [3,1]. Después de la hemostasia se ha logrado, limpiar cuidadosamente el área alrededor de la incisión con las almohadillas con alcohol, y dejar que la piel seca antes de aplicar el adhesivo quirúrgico [3.2 a 3.4]. Estas técnicas maximizar los beneficios de la utilización de adhesivo quirúrgico para cerrar la incisión dérmica y la eficacia de las vendas adhesivas para pegarse a la piel. El adhesivo quirúrgico tiene varias ventajas sobre los cierres de cinta y suturas. Los sujetos pueden ejercer vigorosamente durante horas inmediatamente después del procedure sin sangrado de la incisión. El adhesivo quirúrgico proporciona una barrera física contra la infección potencial, no requiere la eliminación, y minimiza la formación de cicatrices.
El procedimiento de biopsia muscular es mínimamente invasivo, relativamente seguro, y puede realizarse en entornos de investigación biomédica como un procedimiento ambulatorio. La mayoría de los sujetos muestran poco cambio en su capacidad para realizar las actividades diarias normales de la vida. El dolor y la hinchazón del procedimiento está completamente resuelta dentro de 5 a 7 días. Pocos eventos adversos se han registrado en los sujetos que participan en los estudios realizados en el Laboratorio de Rendimiento Humano de ASU (aproximadamente en 2 de 1600, ambos eran infecciones locales de la piel). Esta tasa de incidencia es similar a otros informes publicados. Bergström reportó 3 una muy baja incidencia de hematomas intramusculares, que reabsorbe espontáneamente, y sólo un caso de los más de 5.000 biopsias que requieren intervención quirúrgica para detener la hemorragia arterial. Hennessey et al., utilizando una técnica de succión modificado Bergström, informaron que 2 biopsias de 83 dieron lugar a una interrupción de las actividades diarias del sujeto debido al dolor y el malestar. Uno de estos eventos fue debido a una equimosis, y ambos eventos se resolvieron en 7 días 6. Tarnopolsky et al. reportar una tasa de complicaciones muy baja con la succión modificada técnica Bergström (22 complicaciones de cada 13,914 biopsias en adultos y niños de 7). Las complicaciones incluyen infecciones locales de la piel (8 casos), sangrado arterial (2 casos), equimosis / hematoma (2 casos), dolor que persiste durante> 3 días (5 casos), y un área pequeña entumecimiento local, distal a la biopsia (5 casos) 7.
La técnica de biopsia muscular Bergström modificado eleva la calidad de los datos recogidos durante un estudio al tiempo que impone restricciones de tiempo mínimos. El procedimiento se puede completar rápidamente cuando el sitio de la incisión se prepara antes de tiempo, un solo pass de 3-4 clips normalmente produce 100 a 200 mg de tejido, y múltiples biopsias puede ser tomada de un sujeto durante una sola sesión. Las muestras de músculo recogidas con esta técnica se pueden utilizar para una amplia gama de medidas de resultado, incluido el mecanografiado fibra, daño muscular, tiendas de sustrato de combustible, la biogénesis mitocondrial y la respiración, la actividad enzimática, los cambios en los metabolitos, la síntesis de proteínas, la expresión génica para la inflamación y el estrés oxidativo , y muchos otros.
La obtención de la muestra de la biopsia muscular desde el vasto lateral ofrece ventajas sobre otros músculos candidatos (por ejemplo, el bíceps braquial, deltoides, gemelos, tibial anterior, tríceps braquial y los músculos sóleo). El vasto lateral es el músculo más frecuentemente la muestra, y una gran cantidad de normativa histológico, bioquímico, y existen datos de biología molecular para el investigador y clínico para comparar sus resultados y observaciones. En segundo lugar, el área de la vasto lateral donde el INCIsiones se hacen es relativamente grande y no tiene grandes vasos sanguíneos o los nervios que recubren la zona. Así, durante una sesión de ensayo dado se deben hacer múltiples incisiones en el mismo músculo, cada uno de 2-3 cm de distancia, para evitar cambios inducidos por trauma en la expresión génica 24. La obtención de múltiples biopsias de la misma muscular a través de incisiones separadas aparentemente no altera la respuesta transcripcional de genes de respuesta al estrés de ejercicio 24,25. Sin embargo, la expresión de ciertos genes puede estar influenciada cuando una segunda biopsia se toma a través de la misma incisión varias horas más tarde 24. Por último, los sujetos son capaces de participar en 2-3 horas de ejercicio con poco malestar cuando la biopsia muscular se obtiene a partir del vasto externo. Muchos sujetos comparan el malestar post-biopsia para una contusión suave. Esto permite a las muestras pre-post-ejercicio que se obtendrán con la carga poco sujeto 3,8,11,26.
En resumen, un método paraextracción de muestras de biopsia de músculo esquelético humano mediante la técnica Bergström modificado se describe. Este procedimiento de biopsia muscular es relativamente segura y proporciona al investigador con un amplio tejido de músculo esquelético para múltiples ensayos celulares y moleculares aguas abajo. El procedimiento se puede completar rápidamente, permitiendo que el investigador para obtener inicial, intermedia, y después del ejercicio (u otra intervención) muestras de biopsia.
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Acknowledgments
No hay fondos para 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 |
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).
