Summary
نحن تصف الإجراء الجراحي في نموذج الفئران تخدير لتحديد لهجة العضلات والخصائص اللزجة لللسان. الإجراء ينطوي على التحفيز محددة من الأعصاب تحت اللسان وتطبيق السلبي ليساجوس منحنيات القوة / تشوه للعضلات.
Abstract
واللسان هو هدروستات عضلية شديدة الأعصاب والأوعية الدموية على الأرض من فم معظم الفقاريات. وتشمل وظائفه الأساسية دعم المضغ و ديجلوتيتيون، وكذلك الذوق الاستشعار و الصوتيات. وبالتالي، فإن قوة وحجم اللسان يمكن أن تؤثر على قدرة الفقاريات على إنجاز الأنشطة الأساسية مثل التغذية والتواصل والتنفس. المرضى الذين يعانون من انقطاع النفس أثناء النوم لديهم ألسنة موسعة، تتميز بانخفاض قوة العضلات وزيادة الدهون في العضل التي يمكن تصور وكمي بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي (مري). إن القدرات على قياس توليد القوة والخصائص اللزجة لللسان تشكل أدوات مهمة للحصول على معلومات وظيفية لربطها مع بيانات التصوير. هنا، نقدم تقنيات لقياس إنتاج قوة اللسان في الفئران زوكر تخدير عن طريق التحفيز الكهربائي للأعصاب تحت اللسان ولتحديد خصائص اللزجة سf اللسان من خلال تطبيق السلبي ليساجوس منحنيات القوة / تشوه.
Introduction
اللسان يوفر الدعم الأساسي للمضغ، ديجلوتيتيون، والذوق الاستشعار والتحدث. وجود العضلات العضلية والخارجية، مع التعصيب متميزة وتشريح / وظيفة، وتفسر تفرد هذا هدروستات العضلات. وقد قدمت التطورات الحديثة في تقنيات التصوير عرضا أكثر تفصيلا لتشريحها معقدة 1 . انخفاض وظائف اللسان، وضمور اللسان، وعسر البلع، وعوائق الكلام هي أيضا مظاهر شائعة من الظروف ميوباثيك مثل باركنسون 2 ، التصلب الجانبي الضموري (ألس) 3 ، ميوتونيك ضمور (مد) 4 وغيرها من الاعتلال العضلي.
التغيرات في تكوين العضلات المرتبطة الحالات المرض شيوعا تؤثر على الخصائص الميكانيكية واللزجية لللسان. على سبيل المثال، كشف التحليل الوظيفي لقوة اللسان التغيرات في خصائص مقلص المرتبطة الشيخوخةسس = "كريف"> 5 ، 6 ، نقص الأكسجة 7 ، 8 والبدانة 9 ، 10 . في حالة ضمور العضلات، وزيادة التليف يؤدي إلى تصلب العضلات أعلى، مما يترجم إلى انخفاض الامتثال للتشوه عند تطبيق بروتوكول تشوه ليساجوس 11 . على العكس من ذلك، التغيرات في محتوى الدهون في العضلات، مثل تلك الموثقة في المرضى الذين يعانون من السمنة المفرطة، وتغيير كل من التمثيل الغذائي 12 والخصائص الميكانيكية للعضلات الهيكل العظمي 13 ، 14 ويتوقع أن تزيد من امتثال العضلات للتشوه. زيادة الدهون اللسان يرتبط أيضا مع تطور توقف التنفس أثناء النوم الانسداد (أوزا) في البشر 17 عن طريق زيادة حجم اللسان إلى حد الجزئي انسداد مجرى الهواء العلوي (انقطاع النفس) 15 ، 16 . سيمإريلاري للبشر، وقد تم توثيق اللسان تسلل الدهون في البدناء زوكر الفئران 10 ، مما يشير إلى أن هذا النموذج هو أداة قيمة لدراسة آثار تسلل الدهون على علم وظائف الأعضاء اللسان.
قياس قوة اللسان يتطلب تقنيات جراحية حساسة لعزل وتحفيز الثنائي تحت اللسان الأعصاب 17 ، 18 . وقد سبق وصف هذه التقنيات في الفئران 5 ، 17 ، 19 ، 20 ، الأرانب 21 والبشر 22 ، 23 ، ولكن مع الوسائل البصرية محدودة للمحقق. نظرا لطبيعته الفنية العالية، وتوافر بروتوكول مفصل من شأنه أن يحسن بشكل كبير من إمكانية الوصول واستنساخ هذه التقنية. والهدف من النموذج التجريبي لدينا هو سوءأوستريت تقنية صالحة وموثوق بها لقياس قوة وخصائص اللزجة لللسان في نموذج الفئران. لتحقيق ذلك، يتم تخدير الفئران، تتعرض الأعصاب تحت اللسان والقنية القصبة الهوائية لضمان حرية الوصول إلى لسان الحيوان. حلقة خياطة ثم يربط غيض اللسان إلى محول قوة، قادرة على السيطرة على كل من القوة والطول، في حين أن اثنين من القطبين ربط الأقطاب تحفيز الأعصاب تحت اللسان لحث على تقلص اللسان. بعد الانتهاء من قياس القوة، وتستخدم قدرات السيطرة على طول محول القوة لتغيير سريع في طول اللسان، وفقا لبروتوكول موجة جيبية مع السعة الثابتة (منحنيات ليساجوس)، والمدة والتردد، مما يسمح للمرء أن يستمد خصائصه اللزجة 11 ، 24 . بروتوكول توجيه المحقق من خلال خطوات تشريح، وتحديد المواقع من الحيوان على بلاتفو التجريبيةآرإم، وضع الأقطاب الكهربائية، وأخيرا إلى اقتناء وتحليل القوة والبيانات اللزوجة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقد تمت الموافقة على جميع الإجراءات بما في ذلك المواد الحيوانية من قبل اللجنة المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام (إاكوك) من جامعة بنسلفانيا (بروتوكول رقم 805822). الإجراء الموصوف هو محطة ولا يتطلب استخدام ظروف العقيم أو منتجات الصف الصيدلانية.
1. الإجراءات الجراحية
الشكل 1: الإجراءات الجراحية.
(A) تخطيط خطة الجراحية. يشير الخط المتقطع الأحمر إلى منطقة الشق. يشير خطان أسودان إلى وضع الفك، في حين أن الخط الأسود السفلي يشير إلى وضع الصدر. الخط الأزرق يشير إلى العظم اللامي. (ب) التعرض للبطن الخلفي للعضلة ديغستريك (السهام) بعد تشريح حادة من الأنسجة الدهنية، تحت اللسان و سوباكسيل الغدد العارية. (C) استئصال البطن الخلفي للعضلة ديغاستريك (خط الأخضر متقطع) لفضح العصب تحت اللسان (السهم الأبيض). (D) يتم مسح العصب تحت اللسان (السهم الأبيض) من اللفافة المحيطة بها. (E) يتعرض القصبة الهوائية عن طريق سحب بلطف بعيدا العضلات الملساء من حوله (الأسهم الخضراء تشير إلى اتجاه القوة المطبقة)، ورفع (F) للتحضير للتنبيب. النجم يشير إلى إدخال اللسان في العظم اللامي. خط متقطع الأخضر يمثل نقطة شق لالتنبيب. السهم الأبيض يشير إلى عقدة فضفاضة على استعداد لتأمين قنية في مكان مرة واحدة إدراجها. (G) شق القصبة الهوائية للقنية. (H) يتم إدخال قنية القصبة الهوائية وتأمينها في مكان مع عقدة مربعة. (I) تطبيق خياطة على اللسان.تارجيت = "_ بلانك"> الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
- التخدير والتحضير لعملية جراحية
- وضع الفئران في غرفة تحريض مع 4٪ إيسوفلوران التخدير.
- وضع مستلق الحيوان على مصدر الحرارة والحفاظ على التخدير مع 1 - 3٪ إيسوفلوران من نوسكون، وضمان معدل تنفسي من 70 التنفس على الأقل في الدقيقة الواحدة.
- حلاقة منطقة الرقبة مع الهواء المقص وقص الشعر إزالة الشعر. عند استخدام كريم إزالة الشعر، ونشر كريم مع قضيب القطن ذات الرؤوس حتى تتم إزالة الفراء. التعرض لفترات طويلة لإزالة الشعر كريم يمكن أن يسبب تهيج الجلد.
- تنظيف الحقل الجراحي مع الكحول 70٪ ( الشكل 1A ).
- تحقق نمط التنفس الحيوان وردود الفعل (عدم وجود منعكس اصبع القدم قرصة) قبل الشروع في شق الأولي. الرصد المستمر وتقييم عمق التخدير أمر ضروري (إعادةالحبل معدل التنفس ونقص ردود الفعل كل 10 دقيقة). والحيوان يحتاج إلى أن يكون تحت طائرة عميقة، الجراحية من التخدير أثناء الإجراء بأكمله.
- تحديد الأعصاب تحت اللسان
- فتح الحقل الجراحي مع زوج من مقص التشغيل عن طريق ريسكتينغ وإزالة الجلد كما هو مبين من الخط الأحمر منقط في الشكل 1A .
- تشريح حادة من خلال أي الأنسجة الدهنية، والغدد تحت اللسان و سوبكسيلاري وطبقة العضلات المحيطة القصبة الهوائية.
ملاحظة: كن متحفظا خلال تشريح. استخدام تشريح حادة كلما كان ذلك ممكنا والحرص على عدم إلحاق الضرر الأوعية الدموية في الرقبة. - تحديد البطن الخلفي للعضلة ديغستريك (بد) الوحشي إلى القصبة الهوائية ( الشكل 1B - الأسهم البيضاء). العصب تحت اللسان يعمل تحت هذه العضلات ( الشكل 1C - السهم الأبيض). مع إليكتروكوتيري، ريسكت بد بروكسإمال للعظم اللامي ( الشكل 1C - خط متقطع).
ملاحظة: لا تدع العصب أو الأنسجة من حوله تصبح جافة. إضافة قطرة من الزيوت المعدنية على العصب لحمايته. لتجنب تقلص العضلات بسبب انتشار الحقل من التحفيز من الأقطاب الكهربائية، كيوي بعناية الأنسجة العضلية في مواقع الاتصال المحتملة حول العصب. - باستخدام زوج من ملقط غرامة، تشريح العصب تحت اللسان من اللفافة المحيطة بها. مع مساعدة من هوك، تأكد من أن لا يقل عن 3 ملم من العصب متاحة للاتصال القطب القطبين ( الشكل 1D ).
- باستخدام ملقط مرقئ الصغير، سحق العصب تحت اللسان و بشكل بعيد عن العظم اللامي ( الشكل 1D - السهم الأبيض) ممكن لتجنب انتشار الوراء من التحفيز. سحق العصب من خلال تطبيق الضغط عليه مع ملقط مرقئ الصغير لمدة 5 ثوان. عندما مرقئ يمسك العصب، ر قصيرةالساحرة في قاعدة اللسان يجب أن تكون مرئية.
- كرر الإجراء للجانب الآخر.
- التنبيب الرغامي
- فضح القصبة الهوائية عن طريق فصل بلطف العضلات الملساء المحيطة بها عن طريق تشريح حادة ( الشكل 1E - كما هو مبين من الأسهم الخضراء).
ملاحظة: كن متحفظا واستخدام تشريح حادة تفضيلية. قارن قطر قنية مع أن من القصبة الهوائية. يجب أن يصلح قنية بشكل صحيح في القصبة الهوائية ويجب أن تبقى إدراج ثابت بعد خياطة كما هو موضح في الخطوات 1.3.2 خلال 1.3.5. - رفع بلطف القصبة الهوائية باستخدام زوج من ملقط خياطة ربط وتمرير خياطة 4-0 تحتها، على مقربة من الصدر. ربط عقدة فضفاضة الأولي بين 6 و 7 حلقة من الحنجرة ( الشكل 1F - السهم الأبيض). سيتم إغلاق هذه العقدة مرة واحدة يتم إدخال قنية من أجل الاحتفاظ بها في المكان.
- حرك جذع أماصة نقل (تزييت ماصة مع الزيوت المعدنية لتسهيل الإدراج) تحت القصبة الهوائية لرفعه وتسهيل إدخال قنية (إيف 14 غ 3.25 "قنية).
- قطع شق صغير بين الحلقات 4 و 5 من الحنجرة ( الشكل 1G - السهم الأبيض). بعد شق الأول، وفتح تميل إلى الانتشار، وبالتالي تكون متحفظة عند إجراء قطع الأولي من أجل تجنب استئصال كامل من القصبة الهوائية.
ملاحظة: قبل إجراء شق القصبة الهوائية، تأكد من قنية جاهزة والتسليم التخدير هو على. - بدء إدارة التخدير من خلال قنية وإدراجه بلطف في شق، وتقدم بلطف داخل القصبة الهوائية طول ما يقرب من 5 حلقات. تأمين قنية في مكان مع خياطة، لإنشاء ختم محكم ( الشكل 1H ).
ملاحظة: تأكد من عدم وجود السوائل يدخل القصبة الهوائية من أجل تجنب كافocation. مرة واحدة يتم شق القصبة الهوائية، فإن الحيوان يكون التنفس الهواء الغرفة. ولذلك فمن المهم لإدخال بسرعة قنية بحيث يتم الحفاظ على تسليم التخدير. عندما / إذا نقل الحيوان، ومراقبة الموقف الصحيح للقنية في القصبة الهوائية. - إزالة بلطف الحيوان من نوسكون.
ملاحظة: استخدام التخدير عن طريق الحقن بدلا من إيسوفلوران قد تبسيط الإجراء من خلال القضاء على الحاجة إلى التنبيب الرغامي وتطهير مساحة العمل التجريبية من أنابيب الزائدة.
- فضح القصبة الهوائية عن طريق فصل بلطف العضلات الملساء المحيطة بها عن طريق تشريح حادة ( الشكل 1E - كما هو مبين من الأسهم الخضراء).
- اللسان خياطة
- نقع قطعة 20 سم طويلة من 5/0 خياطة (نقترح الحرير، أسود مضفر) في برنامج تلفزيوني.
- في حين عقد فم الفئران مفتوحة، عقد بلطف غيض اللسان مع ملقط خياطة ربط.
- تمرير خياطة إنسي من خلال غيض من اللسان ( الشكل 1I - السهم الأبيض) مع إيلاء الاهتمام للحفاظ على اللسان رطبة مع المياه المالحة لتجنب الأنسجة المحتملةضرر.
- ربط حلقة ما يقرب من 4 سم واسعة (القطر يمكن أن تتغير على أساس المسافة بين الحيوان ومحول القوة).
ملاحظة: ضمان خياطة واللسان الرطب لتسهيل الإدراج وتجنب آفات لا لزوم لها من الأنسجة.
2. الإعداد التجريبي
الشكل 2: تحديد المواقع وتأمين الحيوان.
(A) يتم وضع الماوس على منصة التجريبية. يتم تأمين الفك والحفاظ على الفم مفتوحة من خلال تطبيق التوتر العمودي (السهم الأخضر). يتم توصيل حلقة خياطة لمحول القوة (السهم الأبيض). (B) ترتبط الأقطاب الكهربائية. (C) كل القطب، التي شنت على ميكرومانيبولاتور، متصل بشكل ثابت إلى العصب. يظهر البطانة إنهاء tهوك القطب. (D) يتم قياس الطول الأمثل لللسان مع الفرجار الورنية، من الإدراج على مستوى العظم اللامي إلى طرف اللسان. في هذه الصورة، أزيلت الأقطاب الكهربائية للوضوح. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ملاحظة: وضع مستلق الحيوان على علبة ساخنة من الجهاز، وذلك باستخدام تدابير تأمين التالية لتجنب الحركة أثناء التجربة.
- تأمين الأنف من الفئران إلى علبة مع البلاستيك المغلفة تويست تويست ربط مباشرة إلى منصة ساخنة ( الشكل 2A ، 2B ).
- الحفاظ على فم الفئران فتحت من خلال تطبيق التوتر الرأسي (استخدام 3 الطريق قطب تعادل إلى 9 كجم اختبار خط حيدة وعقد في مكان مع عصا الكاميرا) ( الشكل 2A - السهم الأخضر).
ملاحظة: نهج بديل لتحقيق الاستقرار في الفئران يستخدم الكمامة الفم القوارض أو تعديل مخصص منه. فمن الضروري أن يتم الحفاظ على الفم مفتوحة ومستقرة لتجنب تحركات الرقبة التي يمكن أن تؤثر على نوعية القياسات. - ربط حلقة خياطة لمحول القوة ( الشكل 2A - السهم الأبيض).
- باستخدام الشريط الجراحي، شل حركة الأطراف والبطن من الفئران للحد من الحركات خلال التحفيز.
- تطبيق اثنين من القطبين هوك تحفيز هوك إلى الأعصاب تحت اللسان تشريح، على مقربة إلى موقع سحق ( الشكل 2C ).
- استخدام القطبين تحفيز القطبين تحفيز العرف من زوج من الجراحية الصف الصلب 29 قياس إبرة أقطاب، عقدت معا على مسافة 2 مم من بعضها البعض باستخدام الدعم البلاستيك (هنا، استخدمنا اثنين من الماصات المصلية 1 مل ملتقط معا).
- ثني نصائح من أقطاب الإبرة إلى شكل هوكصغيرة بما فيه الكفاية لتشكيل اتصال مستقر مع العصب (~ 1 مم القطر) ( الشكل 2C - البطانة).
- ربط الأسلاك اثنين من كل القطب إلى تكويم مزدوجة ملزمة آخر مع جاك الموز جاك بنك جاك، ومن ثم الاتصال وحدة مشجعا من نظام اختبار العضلات في الموقع (الجدول 3) باستخدام الخائن بنك.
ملاحظة: تأكد من أن الحيوان مستقر وأن يتم محاذاة الرقبة واللسان لرافعة محول القوة. مواصلة رصد معدل التنفس والتأكد من أن القيود لا تتداخل مع التنفس.
3. الأمثل طول (ل 0 ) والحد الأقصى إيسوميتريك قوة التحديد
- ضبط طول اللسان تدريجيا وتطبيق إيسوميتريك نشل التحفيز حتى يتم الحصول على قوة القصوى.
- تعريف L 0 كما طول الذي قوة نشل متساوي القياس ( الجدول 1 ) هو الحد الأقصى، وسجل لتطبيع لاحق منوقياسات القوة، كما يتغير لكل حيوان. باستخدام الفرجار الورنية، وقياس طول اللسان من الإدراج على مستوى العظم اللامي ( الشكل 2D ) إلى طرف اللسان.
ملاحظة: تحديد المواقع الصحيح من الأقطاب ضروري لضمان الاتصال الأمثل مع الأعصاب. يجب تحديد المواقع الأمثل ممارسة قوى مماثلة ومضافة عند تحفيز واحد من اثنين من الأعصاب أو كليهما، على التوالي.
- تعريف L 0 كما طول الذي قوة نشل متساوي القياس ( الجدول 1 ) هو الحد الأقصى، وسجل لتطبيع لاحق منوقياسات القوة، كما يتغير لكل حيوان. باستخدام الفرجار الورنية، وقياس طول اللسان من الإدراج على مستوى العظم اللامي ( الشكل 2D ) إلى طرف اللسان.
- قبل بدء التجربة، وربط كل من الأقطاب إلى مشجعا وإدارة التحفيز الكزاز اختبار ( الجدول 1 ). خلال هذا الانكماش، ومراقبة الحيوان للتأكد من أن الموقف مستقر، والتحقق من تقلصات مرئية غير مرغوب فيها من عضلات الرقبة.
- قياس القوة متساوي القياس بتطبيق نشل تليها بعد 20 ثانية من قبل تحفيز الكزاز. كرر التحفيز 3 مرات السماح 4 دقيقة الانتعاش بين دورات التحفيز (دورة تشمل نشل واحد وهلم جراه تحفيز الكزاز)، وتسجيل نشل القصوى والقوات الكزاز.
- الحفاظ على اللسان الرطب في جميع الأوقات من خلال تطبيق بضع قطرات من برنامج تلفزيوني بين تقلصات.
ملاحظة: إذا عقد عضلات الرقبة، وتغيير بعناية لتحديد المواقع من الأقطاب بحيث لا تلمس أي الأنسجة العضلية المحيطة بها، وإذا لزم الأمر، كيوي الأنسجة في اتصال مع الأقطاب الكهربائية.
4. فيسكولاستيك خصائص التحديد (ليساجوس المنحنيات)
- السماح لللسان للراحة لمدة 3 - 5 دقائق بعد تحديد قوة متساوي القياس. أداء منحنيات ليساجوس ابتداء من L 0 ، وبالتالي فإن موقف الحيوان ومحول القوة لا ينبغي أبدا أن تتغير.
- دون تحفيز الأعصاب تحت اللسان، وتطبيق دورات من السلبي تمتد ( الجدول 2 ) مع زيادة النزوح (د) أي 5، 10، 15، 20، 25، 30، 35، 40، 50٪ من L 0 (قد تتطلب ارتفاع السعة المزدوجة وضع تحكم مع هايr من 305C-لر). على سبيل المثال، فإن اتساع 40٪ L 0 سوف يسبب تشوه اللسان من + 20٪ L 0 إلى -20٪ L 0 .
- استخدام ثابت تردد هرتز 2 هرتز مع 10 التكرار في كل دورة، لمدة إجمالية قدرها 5 ثوان كل دورة. وقد استخدمت التغيرات في تردد جيب في الماضي مع الأنسجة مثل الحجاب الحاجز 24 ويمكن اعتماد لتعديل البروتوكول التجريبي.
- السماح 30 ثانية بين كل دورة وضمان اللسان الرطب أثناء الإجراء كله.
ملاحظة: الحفاظ على اللسان الرطب أثناء الإجراء إضافة بضع قطرات من برنامج تلفزيوني. تأكد من أن التقييد الذي يحمل الفك يبقى ثابتا في مكانه أثناء التمدد، خاصة عندما يصل التهجير إلى 40٪ أو أعلى.
- مباشرة بعد الانتهاء من التجربة، في حين أن الحيوان لا يزال تحت طائرة جراحية عميقة من التخدير، الموت ببطء الحيوان وفقا ل إاكوك الحيوان بروت وافقocol. تشريح اللسان لمزيد من المعالجة ( أي المجمدة باجتزاء أو تخزين للتحليلات الكيميائية الحيوية).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
الشكل 3: نتائج الممثل.
(A) أمثلة على نجاح نشل و تيتانيك آثار القوة. ويمثل التحفيز المقابلة من خلال تتبع الحمراء. (ب) مثال على انقباضات كزاز اللسان غير ناجحة بسبب تقلص سوبكسيميال (أثر الأزرق) والتحفيز غير المباشر للعضلات الرقبة. ويمكن تحسين كل من الشروط عن طريق إعادة تمهيد أقطاب تحفيز أو تجنب الاتصال بين إنهاء الكهربائي والأنسجة العضلية المحيطة بها. (C) مثال على التهجير موجة جيبية من L 0 (25٪ من L 0 ) المستخدمة لتحديد خصائص اللزجة لللسان. ويمكن استخدام متوسط طول إطالة (المربع الأزرق) وتقصير (مربع أخضر) قوات لحساب قوة الذروة إلى الذروة 24 . المربع الأحمر فييندرج في نطاق النظر في التحليل (باستثناء أول وآخر موجات جيبية). (د) تمثيل القوة / التشرد العلاقة كما ليساجوس الحلقات، الحصول على زيادة النزوح من 5٪ إلى 50٪ L 0 . المنطقة داخل كل حلقة يتوافق مع فقدان الطاقة، وتعرف على أنها الفرق بين العمل المنجز على العضلات لإطالة والعمل الذي تقوم به العضلات كما أنه يقصر بعد امتداد 24 . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ويظهر في الشكل 3A القيم المتوقعة لقوات نشل والكزاز في الفئران زوكر البالغ من العمر 3 (متوسط وزن الجسم 400 غرام لالعجاف و 700 غرام للجرذان زوكر البدناء) في الشكل 3A . قوة كزاز وضعت بعد التحفيز يجب بسرعة الذروة (السهم الأسود) ثم ينخفض ببطء حتى يتوقف التحفيز. ويبين الشكل 3B أمثلة على تقلصات فاشلة التي لم يصل توليد القوة إلى مستوى الهضبة قبل نهاية التحفيز (الخط الأزرق - على سبيل المثال إذا تم تعيين طول اللسان إلى قيمة أقل من L 0 ، أو إذا كان الجزء العلوي من الحيوان لا استقرت تماما)، أو التي حفز أثار تقلص عضلات الرقبة (الخط الأخضر). في معظم الحالات، وإعادة تمركز دقيق من الأقطاب قد يحسن الانكماش. إذا كانت عضلات الرقبة تتعاقد بشكل واضح أثناء تحفيز العصب، حاول عزل أي نقطة اتصال بين الأقطاب الكهربائية والأنسجة العضلية إما عن طريق كشط العضلات أو عن طريق تحريك الأقطاب بعيدا عن ذلك. يمكن تطبيع القوات عن طريق حجم اللسان يقاس بالرنين المغناطيسي إذا كان هذا متاحا. وهناك بديل لاستخدام البيانات الحجمي هو تطبيع ضد وزن اللسان بعد تشريح.
"jove_content" فو: كيب-together.within-بادج = "1"> مثال على حلقات العمل ليساجوس التي تم الحصول عليها تمتد اللسان من 5٪ إلى 50٪ من L 0 هو مبين في أرقام 3C و 3D . ويبين الشكل 3C طول وقوة آثار بشكل منفصل، والتي عندما جنبا إلى جنب كما هو الحال في الشكل 3D توليد آثار حلقة ليساجوس نموذجية. من المهم التأكد من أن اللسان لا يزال مبتلا بين كل دورة بإضافة بضع قطرات من برنامج تلفزيوني. زيادة النزوح من L 0 يتوافق مع أعلى السلبي (العمل المنجز على العضلات أثناء إطالة) ونشطة (العمل الذي تقوم به العضلات خلال السلبية) القوى. قد يكون تحليل هذه الآثار معقدة. يمكن استخدام منحنى المناسب لأقصى متوسط للقوة و / أو مركز الكتلة لكل دورة لوصف الخصائص اللزجة لللسان. وقد وصف تحليل أكثر تفصيلا للحلقات العمل ليساجوس من قبل دا سيم 24 باستخدامالحجاب الحاجز الفئران.
| بروتوكول | نبض الجهد (V) | نبض التردد (هرتز) | عرض النبض (بالميلي ثانية) | البقول لكل قطار | مدة القطار (بالميلي ثانية) |
| نشل | 10 | 2500 | 0.2 | 1 | 0.2 |
| الكزاز | 10 | 120 | 0.2 | 96 | 800 |
الجدول 1: معلمات تحفيز الانقسام المقترحة.
يتم الحصول على تقلص نشل متساوي القياس عن طريق تحفيز العصب الثنائي مع نبض كهربائي واحد من 10V، ودائم 0.2 مللي ثانية. بعد 20 ثانية، يتم الحصول على انكماش متساوي القياس من خلال تحفيز الثنائيلي مع قطار من البقول (10 V، 120 هرتز التردد، لمدة 800 مللي ثانية). يتم تكرار التحفيز نشل / الكزاز ثلاث مرات مع 3 - 5 دقيقة الفاصلة بين كل دورة. يتم النظر في أعلى نشل وأعلى قوات الكزاز من التكرارات الثلاثة للتحليل.
| مجموع الانحراف (d) من L 0 (٪) | السعة الجيبية (٪ L 0 ) | تردد سين (هرتز) | عدد الدورات | الوقت بين الدورات (الدورات) |
| د | د / 2 | 2 | 10 | 30 |
الجدول 2: المعلمات منحنى ليساجوس (الانحراف الجيبية من L 0 ).
تطبيق ليساجأوس قوة / بروتوكول النزوح يبدأ 3 - 5 دقائق بعد نشل / التحفيز الكزاز. وتستمر كل دورة 5 ثوان (10 تكرار في تردد 2 هرتز) ويتم تنفيذ 30 ثانية بعد سابقتها. يزداد التهجير٪ من L 0 (د) في كل دورة، من الحد الأدنى التعسفي من 5٪ إلى 50٪ من L 0 . ويمكن تحقيق رحلات أعلى مع نماذج محول القوة الأخرى ( الجدول 3 ).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
التغييرات في استقلاب اللسان و / أو تكوين، مثل تسلل الدهون اللسان نتيجة للسمنة، ومن المتوقع أن يسبب تغييرات قابلة للقياس من المعلمات تقييمها من قبل بروتوكول لدينا. التقدير الكمي لقوة اللسان له أهمية كبيرة، حيث أن عدم التوازن بين النشاط الوراثي والرجعي أو ضعف اللسان الكلي قد يؤدي إلى انسداد مجرى الهواء العلوي 15 . تم تطبيق تقنيات ممارسة تهدف إلى زيادة قوة اللسان بنجاح في الفئران 25 ، 26 وأيضا في البشر 27 ، 28 ، 29 ، حيث أنها انخفضت بشكل فعال من شدة توقف التنفس أثناء النوم. وبالإضافة إلى ذلك، تحفيز العصب تحت اللسان هو الآن العلاج الجراحي لانقطاع النفس أثناء النوم الانسدادي 22 ، 23 ، 30 .
لاس = "jove_content"> يهدف بروتوكولنا التجريبي لتوجيه المستخدم في تحليل كل من الخصائص الميكانيكية واللزوجة للعضلات اللسان. تقييم هذه المعلمات له قيمة متعدية كبيرة، مما يسمح للربط بين نتائج التصوير الحديثة مع البيانات الوظيفية. على وجه الخصوص، يمكن لهذه التقنية تكون ذات صلة لعدة مجالات بما في ذلك علاج النطق 31 ، دواء النوم 10 ، 25 والتسبب في توقف التنفس أثناء النوم الانسدادي 15 . بروتوكول التحفيز وصفها المعلمات يمكن تعديلها بسهولة للحصول على المعلومات الفسيولوجية الأخرى مثل العلاقة قوة التردد، التعب والتعب القدرة على الانتعاش، وكذلك حركية تقلص العضلات استجابة للتحفيز.
عند استخدامها دون التحفيز-- أثار قياسات القوة، القوة السلبية / تشوه بروتوكول وصفنا هو مناسبة لكررتحليل مع مرور الوقت، لأنه لا يتطلب أي من العمليات الجراحية المستخدمة لتحفيز الأعصاب وقياسات القوة، باستثناء خياطة الغازية الحد الأدنى من اللسان. في هذه الحالة، يمكن استخدام الطول الفسيولوجي لللسان محسوبة بالرنين المغناطيسي كمرجع ( الجدول 2 ، المعلمة د) بدلا من L 0 المقاسة. لهذا الغرض، فإن استخدام التخدير عن طريق الحقن القضاء على الحاجة إلى التنبيب الرغامي.
وهناك قيود على النهج الحالي يكمن في عدم القدرة على التمييز بين مكونات بارزة ورجعية من انكماش اللسان. يتم وضع أقطاب هوك تحفيز وصفها في هذا البروتوكول الداني إلى التشعب من العصب، مما تسبب في تحفيز اللسان كله ليتم حفز. وقد وصفت مجموعات أخرى استخدام الأقطاب الكفة العصب السيليكون في الفئران 19 أو 32 أو الأرانب 21 ، التي آلوانخفاض الوصول الانتقائي وتحفيز واحد أو كلا فروع من الأعصاب تحت اللسان. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام التخدير عن طريق الحقن بدلا من استنشاق الأيزوفلوران من شأنه أن يوفر وصولا أفضل إلى المنطقة تحت الفك السفلي حيث فرع الأعصاب تحت اللسان.
مع الممارسة، وهذا البروتوكول ينطبق على الحيوانات الصغيرة مثل الفئران، حيث أن الغالبية العظمى من نماذج المرض متوفرة حاليا. على وجه الخصوص، سلسلة من نماذج الفأر التي يتم تغيير علم وظائف الأعضاء اللسان هي معروفة 33 ، 34 ، 35 ، 36 . وسيتطلب التقليص استخدام الأدوات الجراحية الأصغر والأقطاب الكهربائية والقنية القصبة الهوائية (إذا لزم الأمر)، واختياريا مع محول القوة المصممة لنطاقات القوة الأدنى.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
Acknowledgments
وقد تم دعم هذا التحقيق من قبل معاهدتين وطنيتين من المنح الصحية: HL089447 ("السمنة و أوزا: فهم أهمية اللسان الدهون وظيفة التمثيل الغذائي") و HL094307 ("فهم العلاقة بين السمنة ودهون اللسان")
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| SurgiSuite (heated Surgical tray) | Kent Scientific | SurgiSuite-LG | Includes heated platform |
| LED Lighting and Magnification Kit | Kent Scientific | SURGI- 5003 | |
| RC2 Rodent Circuit Controller | VetEquip | 922100 | |
| Isoflurane | Butler Schein Animal Health Supply | 29405 | |
| Alcohol Prep | Webcol | 6818 | |
| Cotton-tipped applicators | MediChoice | WOD1002 | |
| Hair clipper | Conair | ||
| Hair remover lotion | Nair | ||
| Medical tape | Transpore | 3M | |
| D-PBS | Corning | 21-030-CM | |
| Operating Scissors | World Precision Instruments | 503717-12 | |
| Hemostatic Forceps | Merit | 97-458 | Any tissue forceps can be used instead |
| Microdissecting Forceps, Angled, Serrated, 10.2 cm, SS | World Precision Instruments | 504479 | |
| Suture Tying Forceps | Fine Science Tools | 18025-10 | |
| Blunt Micro Hook | Fine Science Tools | 10062-12 | |
| Microhemostat | Fine Science Tools | 12075-14 | |
| Thermal cautery | WPI | 501292 | Disposable cauteries are available at lower cost |
| IV 14g x 3.25" cannula | BD | B-D382268H | For tracheal cannulation |
| Braided silk non-absorbable suture size 4-0 | Harvard Apparatus | SP104 | For stabilization of the tracheal cannula |
| Braided non-absorbable silk 5/0 suture | Surgik LC, USA | ESILRC15387550 | For suturing the tongue |
| Plastic-coated metal twist-tie (or electrical wire) | For securing the rat's nose to the platform | ||
| Camera stick | |||
| 3 way-swivel and Trilene 9 Kg test monofilament line | Berkley | For securing the jaw and maintaining the mouth open | |
| Camera stick with adjustable angle | For supporting the 3 way-swivel and maintaining the mouth open. | ||
| in situ Muscle Test System | Aurora Scientific | 809C | This system is designed for mice and was modified by extending the platform. Alternatively the rat-specific 806D system can be used. |
| Dual-Mode Muscle lever (force transducer) | Aurora Scientific | 305C-LR | 309C offers higher excursion capabilities than 305C-LR. Link for more information and specifications: http://aurorascientific.com/products/muscle-physiology/dual-mode-muscle-levers/ |
| Needle Electrodes (surgical steel, 29 gauge) | AD Instruments | MLA1204 | 300C is recommended for use in mice. |
| Magnetic Stands | World Precision Instruments | M10 | Used for making the bipolar stimulating hook electrodes |
| Kite Manual Micromanipulator | World Precision Instruments | KITE-R and KITE-L | Require a steel plate |
| Stackable Double Binding Post with Banana Jack x BNC Jack | McMaster Carr | 6704K13 | |
| Carbon fiber composites digital caliper | VWR | 36934-152 |
References
- Sanders, I., Mu, L. A three-dimensional atlas of human tongue muscles. Anat Rec (Hoboken). 296 (7), 1102-1114 (2013).
- Ciucci, M. R., et al. Tongue force and timing deficits in a rat model of Parkinson disease. Behav Brain Res. 222 (2), 315-320 (2011).
- Easterling, C., Antinoja, J., Cashin, S., Barkhaus, P. E. Changes in tongue pressure, pulmonary function, and salivary flow in patients with amyotrophic lateral sclerosis. Dysphagia. 28 (2), 217-225 (2013).
- Wang, Z. J., Huang, X. S. Images in clinical medicine. Myotonia of the tongue. N Engl J Med. 365 (15), e32 (2011).
- Ota, F., Connor, N. P., Konopacki, R. Alterations in contractile properties of tongue muscles in old rats. Ann Otol Rhinol Laryngol. 114 (10), 799-803 (2005).
- Schwarz, E. C., Thompson, J. M., Connor, N. P., Behan, M. The Effects of Aging on Hypoglossal Motoneurons in Rats. Dysphagia. 24 (1), 40 (2008).
- Pae, E. -K., Wu, J., Nguyen, D., Monti, R., Harper, R. M. Geniohyoid muscle properties and myosin heavy chain composition are altered after short-term intermittent hypoxic exposure. J Appl Physiol. 98 (3), 889-894 (2005).
- Fuller, D. D., Fregosi, R. F. Fatiguing contractions of tongue protrudor and retractor muscles: influence of systemic hypoxia. J Appl Physiol. 88 (6), 2123-2130 (2000).
- Ray, A. D., Farkas, G. A., Pendergast, D. R. In-situ mechanical characteristics of the tongue are not altered in the obese Zucker rat. Sleep. 32 (7), 957 (2009).
- Brennick, M. J., et al. Tongue fat infiltration in obese versus lean Zucker rats. Sleep. 37 (6), 1095-1102 (2014).
- Stedman, H. H., Sweeney, H. L., Shrager, J. B., Maguire, H. C., Panettieri, R. A., Petrof, B., Narusawa, M., Leferovich, J. M., Sladky, J. T., Kelly, A. M. The mdx mouse diaphragm reproduces the degenerative changes of Duchenne muscular dystrophy. Nature. 352 (6335), 536-539 (1991).
- Goodpaster, B. H., Wolf, D. Skeletal muscle lipid accumulation in obesity, insulin resistance, and type 2 diabetes. Pediatr Diabetes. 5 (4), 219-226 (2004).
- Loro, E., et al. IL-15Rα is a determinant of muscle fuel utilization, and its loss protects against obesity. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 309 (8), R835-R844 (2015).
- Rahemi, H., Nigam, N., Wakeling, J. M. The effect of intramuscular fat on skeletal muscle mechanics: implications for the elderly and obese. J R Soc Interface. 12 (109), 20150365 (2015).
- Kim, A. M., et al. Tongue fat and its relationship to obstructive sleep apnea. Sleep. 37 (10), 1639-1648 (2014).
- Kim, A. M., et al. Metabolic activity of the tongue in obstructive sleep apnea. A novel application of FDG positron emission tomography imaging. Am J Respir Crit Care Med. 189 (11), 1416-1425 (2014).
- Gilliam, E. E., Goldberg, S. J. Contractile properties of the tongue muscles: effects of hypoglossal nerve and extracellular motoneuron stimulation in rat. J Neurophysiol. 74 (2), 547-555 (1995).
- Sokoloff, A. J. Localization and contractile properties of intrinsic longitudinal motor units of the rat tongue. J Neurophysiol. 84 (2), 827-835 (2000).
- Becker, B. J., Russell, J. A., Connor, N. P. Effects of aging on evoked retrusive tongue actions. Arch Oral Biol. 60 (6), 966-971 (2015).
- Connor, N. P., et al. Tongue muscle plasticity following hypoglossal nerve stimulation in aged rats. Muscle Nerve. 47 (2), 230-240 (2013).
- Seo, J., et al. Nerve cuff electrode using embedded magnets and its application to hypoglossal nerve stimulation. J Neural Eng. 13 (6), 066014 (2016).
- Friedman, M., et al. Targeted hypoglossal nerve stimulation for the treatment of obstructive sleep apnea: Six-month results. Laryngoscope. 126 (11), 2618-2623 (2016).
- Heiser, C., Maurer, J. T., Steffen, A. Functional outcome of tongue motions with selective hypoglossal nerve stimulation in patients with obstructive sleep apnea. Sleep Breath. 20 (2), 553-560 (2016).
- Syme, D. A. Passive viscoelastic work of isolated rat, Rattus norvegicus, diaphragm muscle. J Physiol. 424, 301-315 (1990).
- Connor, N. P., et al. Effect of tongue exercise on protrusive force and muscle fiber area in aging rats. J Speech Lang Hear Res. 52 (3), 732-744 (2009).
- Schaser, A. J., Stang, K., Connor, N. P., Behan, M. The effect of age and tongue exercise on BDNF and TrkB in the hypoglossal nucleus of rats. Behav Brain Res. 226 (1), 235-241 (2012).
- Puhan, M. A., et al. Didgeridoo playing as alternative treatment for obstructive sleep apnea syndrome: randomised controlled trial. BMJ. 332 (7536), 266-270 (2006).
- Guimarães, K. C., Drager, L. F., Genta, P. R., Marcondes, B. F., Lorenzi-Filho, G. Effects of oropharyngeal exercises on patients with moderate obstructive sleep apnea syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 179 (10), 962-966 (2009).
- Ueda, H., Almeida, F. R., Chen, H., Lowe, A. A. Effect of 2 jaw exercises on occlusal function in patients with obstructive sleep apnea during oral appliance therapy: a randomized controlled trial. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 135 (4), 430 (2009).
- Strollo, P. J., et al. Upper-airway stimulation for obstructive sleep apnea. N Engl J Med. 370 (2), 139-149 (2014).
- Perrier, P., Payan, Y., Zandipour, M., Perkell, J. Influences of tongue biomechanics on speech movements during the production of velar stop consonants: A modeling study. J Acoust Soc Am. 114 (3), 1582-1599 (2003).
- Connor, N. P., et al. Tongue muscle plasticity following hypoglossal nerve stimulation in aged rats. Muscle & nerve. 47 (2), 230-240 (2013).
- Brady, J. P., et al. AlphaB-crystallin in lens development and muscle integrity: a gene knockout approach. Invest Ophthalmol Vis Sci. 42 (12), 2924-2934 (2001).
- Spassov, A., et al. Differential expression of myosin heavy chain isoforms in the masticatory muscles of dystrophin-deficient mice. Eur J Orthod. , ciq113 (2010).
- Lever, T. E., et al. Videofluoroscopic Validation of a Translational Murine Model of Presbyphagia. Dysphagia. 30 (3), 328-342 (2015).
- Gantois, I., et al. Ablation of D1 dopamine receptor-expressing cells generates mice with seizures, dystonia, hyperactivity, and impaired oral behavior. Proc Natl Acad Sci. 104 (10), 4182-4187 (2007).
