Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Developmental Biology

Применение хронической стимуляции для изучения сократительной активности индуцированной крыса скелетных мышц Фенотипическая адаптация

Published: January 25, 2018 doi: 10.3791/56827

Summary

Этот протокол описывает использование модели хронической сократительной активности упражнения соблюдать адаптации стимуляции индуцированного скелетных мышц в крыса задних конечностей.

Abstract

Скелетных мышц является весьма гибкой ткани, как его биохимических и физиологических свойств значительно изменяются в ответ на упражнения хроническом. Для изучения основных механизмов, которые приводят различные приспособления мышц, ряд упражнений протоколов, таких как беговая дорожка, колесо работает и плавательный Упражнения были использованы в исследованиях на животных. Однако, осуществлять эти модели требуют длительного периода времени, чтобы достичь мышцы адаптации, которые также могут регулироваться гуморальные или неврологические факторов, тем самым ограничивая их применение в изучении сужением индуцированной адаптации конкретных мышц. Косвенные низкой частоты стимуляции (10 Гц) вызвать хронические сократительной активности (ОСО) использовался как альтернативная модель для осуществления профессиональной подготовки, как он успешно может привести к мышечной митохондриальной адаптации в течение 7 дней, независимо от системных факторов. Этот документ детализирует хирургические методы, обязаны применять лечение ОСО в скелетных мышцах крыс, для широкого применения в будущих исследований.

Introduction

Скелетных мышц может адаптироваться для осуществления профессиональной подготовки путем внесения изменений в его биоэнергетики и физической структуры1. Одним из основных изменений, вызванных выносливости является биогенеза митохондрий, которые можно оценить путем увеличения в выражении митохондриальной компонентов (например, цитохрома с-оксидазы [Кокс] подразделения), а также выражение transcriptional coactivator, PGC-1α2. Растущее количество исследований указали, что множество других факторов, включая митохондриальной оборот и mitophagy, также имеют важное значение для адаптации мышц. Однако, механизмы, который острый или хронический упражнения регулировать эти процессы в скелетных мышцах до сих пор неясны.

Определить пути, которые регулируют мышцы упражнения индуцированной адаптаций, различные упражнения модели широко использовались в грызунов исследований, включая беговая дорожка, колесо бег и плавание упражнения. Однако эти протоколы имеют некоторые ограничения в том, что необходимо соблюдать эти фенотипические изменения3,,45~ 4-12 недель. Как альтернативный экспериментальный метод, низкочастотной стимуляции индуцированного хронический сократительной активности (ОСО) эффективно использовался, как это может привести к мышечной адаптации в значительно более короткий период (т.е., до 7 дней) и его последствия быть сопоставимы с, или даже больше, чем другие протоколы упражнения. Кроме того присутствие гормональные6, температура7и8 неврологические эффекты могут сделать это трудно понять мышц конкретные ответы на упражнения хроническом. Например, гормон щитовидной железы9,10 и инсулина подобный фактор роста (IGF) -1 посредником адаптации обучения индуцированная мышц, которые также может регулировать другие сигнальные пути в скелетных было выявлено11 мышцы. В частности ОСО индуцированные эффекты минимально регулируется системных факторов, позволяя сосредоточиться на прямой ответ скелетных мышц сократительной активности.

Внешний блок для ОАС был впервые введен12Тайлер и Райт и был разработан с изменения12. Иными словами, группа состоит из трех основных частей: инфракрасный детектор, который может быть включен и выключен под воздействием инфракрасного света, генератор импульсов и Импульсный индикатор (рис. 1). Подробная схема дизайн блока стимулятор был ранее описанные13. Подробные и конкретные особенности ОСО можно найти в большей глубины в ряде обзор статей14,,1516,17. В краткой, стимуляции протокол предназначен для активации общего малоберцового нерва низкой частотой (т.е., 10 Гц), и вынуждены контракт на иннервируемые мышцы (передней tibialis [т] и [EDL] Лонг разгибатель пальцев) предопределило продолжительность времени (например, 3-6 ч). Со временем это сдвигает вышеупомянутых мышцы более аэробных фенотип, свидетельствует увеличение плотность капиллярной18 и митохондриальной содержание19,,2021. Таким образом этот метод является проверенную модель для имитации некоторых из основных выносливость обучения адаптации в скелетных мышцах крыс.

Этот документ представляет подробную процедуру хирургии имплантации электродов побудить ОАС, так что исследователи можно применить эту модель в их исследованиях упражнения. ОСО является прекрасной моделью для изучения время курс мышц адаптаций, обеспечивая тем самым эффективным инструментом для исследования различных молекулярных и сигнализации событий в обеих точках раннее и позднее время после начала осуществления обучения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все процедуры, связанные с животных были рассмотрены и одобрены Комитетом уход животных Йорк университета. По прибытии в объекте животных в Йоркском университете все крысы были переданы акклиматизироваться к их окружающей среде до хирургической процедуры, с питанием ad libitumне менее пяти дней. Хотя этот протокол был применен ранее для других видов по15,17,22, настоящий документ основывается на новаторскую работу Pette и коллег23 и фокусируется на крыс модель, специально.

1. Подготовка группы хронических сократительной активности

  1. С помощью вольтметра проверьте потенциал монета литиевых батарей.
    Примечание: Потенциал каждой батареи должны быть 3.0 ± 0.10 V.
  2. Вставьте два или три батареи в гнездо блока таким образом, чтобы общий потенциал V 6-9.
    Примечание: Это на усмотрение исследователи рассмотреть сколько потенциал (6 или 9 V) поддерживать во время всей экспериментальной процедуры. В зависимости от дизайна исследования и желаемой интенсивности стимула 2 или 3 батареи могут быть использованы.
  3. Убедитесь, что устройство работает правильно через индикатор импульса, предоставляя группе 1 импульса испускаемого Портативный инфракрасный свет вспышки.

2. хирургическая процедура хронической сократительной активности

Примечание: Стерилизуйте все хирургические инструменты перед хирургической процедуры. Во время и сразу после операции температура тела крыс поддерживается грелку. Желательно выполнять хирургические процедуры на хирургические пелерина. Хирург должен носить стерильные хирургические перчатки, а также чистый халате. При необходимости, рекомендуется носить одноразовый респиратор маски.

  1. Анестезировать крыс под 1-3% изофлюрановая ингаляции с кислородом, который управляется системой испаритель газа. Подтвердите, что животное полностью седативные, проверяя щепотка ног задних конечностей и наблюдая дыхательных глубины и скорости. Примените глазные смазки на глаза, чтобы избежать сухости. Применяют подкожно мелоксикама (0.5 мг/мл) 2 мг/кг.
    Примечание: Также рекомендуется иметь мультимодальной применение обезболивания (например, Мелоксикам плюс лидокаина) для сведения к минимуму любой боли во время и после операции.
  2. Аккуратно брить левой задних конечностей, а также полосы вокруг туловища от задней части шеи, около позади передних конечностей и по всей передней грудной клетки. Аккуратно протрите бритая районы с йодом и этилового спирта для дезинфекции.
  3. С животным, лежа на животе, сделать небольшой надрез (~0.5 см) на задней части шеи в центре бритая региона (ощутима район между лопатками) с помощью скальпеля (№ 10 лезвия).
  4. Найдите общего малоберцового нерва.
    1. Roll животных на правый бок и сделать ~ 2-3 см-долго резать в коже левой задних конечностей. Целевые области разрез вокруг Бедро мышечные группы, landmarked между ямочка коленного сустава и обратно недалеко от происхождения хвост.
      Примечание: Будьте осторожны, чтобы не загрязнять области первый разреза при изменении положения тела.
    2. Использование тупой накренилась изогнутые ножницы хирургические, вскрыть подкожной области широко ~3.5 - 4 см, отделяя кожу от базовых мышцы для того чтобы сделать карман между открытой кожи и основные мышцы. Откройте кожи из основной ткани по всей окружности разрез (~1.5 см2).
    3. Сделайте небольшой надрез (менее 0,5 см) на Двуглавая мышца бедра мышцы с Ножницы хирургические, обеспечивая, что советы ножницы вырубка непосредственно через мышцу.
    4. Аккуратно откройте области резки до тех пор, пока внутренние мышечных групп и общего малоберцового нерва являются видимыми (глубина внешних мышечных тканей (то есть, Двуглавая мышца бедра) – вокруг ~0.5 см). С помощью щипцов, аккуратно касания/щепотку видимой нерва и наблюдать ответы целевых групп мышц (например, TA мышцы) и ног (видимые dorsiflexion) для подтверждения, что общего малоберцового нерва является изолированным.
      Примечание: Этот шаг должно быть сделано с особой осторожностью, чтобы избежать резки или повреждения нерва.
    5. Исправьте окно, потянув его открыть с помощью металлических ретракторы, таким образом, что размер окна равен ~1.5 см2 с малоберцового нерва, лежащего в центре окна. Используйте небольшие металлические крючки, прилагается лямки и/или резиновых полос, которые прикреплены к поверхности стола (или хирургии Совет) (рис. 2A).
  5. Подсоедините провод к обеим сторонам нерва.
    1. Подготовить ~ 50-60 см из политетрафторэтилена (ПТФЭ)-покрытием тонкой проволоки из нержавеющей стали и сложить его пополам.
      Примечание: Это может быть полезно подвергать PTFA-покрытием провода под УФ света до операции.
    2. Крючок складчатые часть провода в щель 30 см длиной нержавеющей стальной стержень. Передайте стержень, наряду с провода, подкожно из открытых кармана задних конечностей к области небольшой разрез на задней части шеи, L-образный шаблон вверх ногу и вдоль по центру задней части.
    3. Найти два концы проволоки на задних конечностей. Стриптиз провода, поскольку все провода изолированные PTFE. С помощью скальпеля, тщательно Стрип концы проволоки ~1.5 см. Если провода стать изношен, вырежьте их и повторно Стрип. Оберните концы раздели проволоки вокруг притупляются игла 21 G (5 раз), делая катушки. Когда катушки правильно сделал, отпустите иглу из них.
    4. Используя размер Хирургический Шелковый 6-0, безопасность каждой из катушек по обе стороны от общего малоберцового нерва (рис. 2A).
      1. Сделать узел в самом конце катушки и шов на левой стороне нерва. Убедитесь, что катушки в 1,5-2,5 мм от нерва.
      2. Чтобы обезопасить катушки, применяются два или три дополнительных швов вдоль катушки.
      3. Повторите эти действия на правой стороне нерва.
    5. Применять 2-3 капли раствора антибиотиков (ампициллин в солевых; 132 мг/мл), а затем тщательно шовные окна (то есть, Двуглавая мышца бедра мышечной ткани) с помощью размер 5-0 шелк.
  6. Слабо Ветер оставшиеся слабину проволоки (о диаметре указательный палец) и толкать в подкожной карман выше разрез зашивается Двуглавая мышца бедра мышцы (примерно выше бедра).
  7. Применять 2-3 капли антибиотика решения снова (ампициллин в солевых; 132 мг/мл). Закройте открытые кожи путем сшивания.
  8. Подключите провода (выходит из области разреза шеи) к ОСО стимулятор.
    1. Подключите контактный разъемы с проводами.
      1. Снизить утопленными дужками, выйдя из разрез в верхней части шеи для создания 2 концы проволоки (эти приводят к катушек зашивается с обеих сторон малоберцового нерва).
      2. С помощью скальпеля, сдирать концы проводов на ~0.5 см. Cut off изношен провода, если таковые имеются.
      3. Медленно вставьте раздели части провода в отверстие сокетов, PIN-код и с помощью паяльник, припой провода на контакт розетки.
    2. При необходимости проверьте подключение проводов.
      1. Подключите контакты к блоку стимулятор большой benchtop через крокодил.
      2. Доставить один пульс 9 V (0,1 мс, 10 Гц) для подтверждения, что та мышцы контракты и левой ноги dorsiflexes.
    3. Передайте ПИН связано проволокой заканчивается через стерильный марлевый тампон, который ~ 4 см х 4 см.
    4. Подключите контакты к блоку стимулятор ОСО.
      1. Проходят провода через отверстие в основании окна стимулятор.
        Примечание: Это поле представляет собой самодельные камеру для блока стимулятор ОСО и 3,5 см × 3,5 см × 2,5 см13.
      2. Вставьте штифты в соединительный штуцер на блоке ОСО. Аккуратно вставьте блок ОАС в камеру. Использование липкие галс для обеспечения подразделения ОАС в нижней части камеры.
    5. С помощью спортивная(ый) лентой или пористых хирургические, fix камеры с лентой вокруг бритая туловища. Закрыть в верхней части камеры с тремя слоями лентой и закончить упаковочная лента по бокам окна стимулятором для обеспечения поле (рис. 2B).
  9. Проверить, работает ли ОАС, подвергая подразделения в единый импульс инфракрасного света (спектра волны > 770 нм) который испускается Портативный инфракрасный свет вспышки.
    Примечание: Если ОСО правильно работает, исследователи будет возможность увидеть что задних конечностей мышцы (т.е., TA) являются Договаривающимися в ответ на инфракрасный свет.
  10. Наблюдать крыс и следить за его температурой до тех пор, пока он полностью пришел в сознание. Дом в клетке одного пассажира для предотвращения любого вреда от других животных и не оставляйте любые туннели или пластиковые объекты в клетке на оставшуюся часть исследования для уменьшения риска повреждения стимулятор или травмы животного. Поставка с амоксициллин включена бутылка воды (0,5 мг/мл).
  11. Примените мелоксикам в дозе 1 мг/кг подкожно каждые 24 ч после операции, которая продолжается по крайней мере за 72 ч.

3. хронические сократительная активность

  1. После операции позволяют по крайней мере 5-7 дней для полного восстановления разрез и шовные районов в/вокруг скелетных мышц.
    Примечание: Во время и после процедуры ОАС, тщательно проверьте состояние каждого животного, наблюдая их поведения (например, питание, пить, или перемещение). Кроме того определите любой серьезный стресс или неблагоприятных эффектов, проверяя изменения веса тела до и после процедуры ОАС.
  2. В день ОАС стимуляции, включите ОАС, подвергая стимулятор блок на один импульс инфракрасного света (диапазон длин волн > 770 нм), Портативный инфракрасный свет вспышки.
  3. Примените 3 или 6 h 10 Гц ОСО стимуляции.
    Примечание: Временные рамки для стимуляции зависит от исследователя. Частоту стимуляции никогда не было изменено в этих экспериментах и наблюдались лишь весьма скромные улучшения в митохондриальной адаптации путем расширения стимуляции от 3 до 6 часов в день, в наш опыт. Если возможно проверьте стимуляции и животных каждые 30-60 мин.
  4. После желаемого периода ОАС выключите устройство ОСО через инфракрасных лучей (той же процедуре включения блока).
  5. Если применить несколько дней, повторите шаг 3.2. 3.4.
  6. Определите сроки ткани коллекции. Например Соберите ткани 24 ч после начала заключительный бой ОСО (т.е., 18 h после последнего ОСО стимуляции 6 ч), который проводится под наркозом, как это сделано в ходе хирургической процедуры ОАС. Сразу же после сбора всех тканей, усыпить животных путем иссечения сердце, в то время как животное находится все еще под анестезией.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Мы показали, что хронический сократительной активности (ОСО) является эффективным инструментом побудить благоприятные митохондриальной адаптации в скелетных мышцах. Крысы, подвергается ОСО (6 ч в день) на 7 дней отображения расширенной митохондриальной биогенеза стимулировали мышц по сравнению с задних конечностей кератоз контралатеральной (управления). Это увеличение в митохондриальной биогенеза обозначается увеличение белка выражением PGC-1α (Рисунок 3А), считается основной регулятор митохондриальной биогенеза, наряду с высотами других ключевых белков митохондриальных Кокс-I и кокс-IV, которые являются важными компонентами электрон-транспортной цепи. Кроме того цитохрома c оксидазы (кокс) активности ферментов, полезным показателем митохондриальной содержания, увеличилось примерно на 30% после 7 дней ОСО (рис. 3B). Кроме того, мы оценили изменения в функции митохондрий, используя permeabilized мышечных волокон для измерения митохондриального потенциала дыхания и обнаружил, что ОСО привели к увеличению максимальной дыхательной (то есть, состояние 3) способность мышц подвергнут 7 дней стимуляции относительно управления мышцы (рис. 3 c). Кроме того оба митохондриальной населения, subsarcolemmal (SS) и intermyofibrillar (МВФ), возросло после 7 дней ОСО (рис. 4A и B), и мы нашли МВФ фракций из мышц, подвергается сократительной активности будет на 7 дней observably больше красного цвета чем те производный от элемента управления (CON) мышцы с помощью дифференциального центрифугирования, предположительно указанием более высокого уровня миоглобина, гема и другие элементы, связанные с кислородом (рис. 4 c).

Адаптации к autophagy и лизосомальных систем может также быть вызвано ОСО. В частности мы наблюдали увеличение в изобилии белка транскрипционного фактора EB (TFEB; Рисунок 5A), основной регулятор лизосомальных биогенеза, по ОСО все время пунктов (т.е., 1, 3 и 7 дней), а также других лизосомных маркеры например лизосомальных связанные мембранный белок 1 (LAMP1; Рисунок 5B). Интересно наши исследования показали, что изменения autophagy, mitophagy и лизосомальных систем происходят до митохондриальной биогенеза.

Figure 1
Рисунок 1. Схема показывает основные компоненты портативных стимулятором ОСО исполнимых Эта цифра была изменена от Такахаси и др. 13. ИК, ИК. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2. Электрод и стимулятор имплантации. (A) окно для подключения проводов с обеих сторон общего малоберцового нерва. (B) образцовый изображения для демонстрации сборку подразделения ОАС. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3. PGC-1альфа, митохондриальное дыхание и активность фермента с ОСО. (A) ОСО индуцирует митохондриальной адаптации в скелетных мышцах, как показано увеличение уровня белка PGC-1α. Представитель блот изображение показывается наряду с ß актина как загрузки элемента управления. CON относится к контроля, т.е., контралатеральной задних конечностей, не подвергается ОСО, и сложить измененных данных был получен путем нормализации результаты относительно CON на 1 день. (B) деятельности Кокс и (C) permeabilized мышц дыхание были также увеличение на следующие 7 дней ОСО. Все данные отображаются как среднее ± SEM (N = 6-8). †P < 0,05, эффект взаимодействия между ОАС и времени; §P < 0,05, основной эффект ОАС; P < 0,05, значительная разница против контроля на 1 день. На рисунке 3A Ким и капот19были изменены и 3B . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4. Доказательства митохондриальной биогенеза в мышцах с ОСО. (A и B) Электрон микроскопических изображений указывают расширенного тома subsarcolemmal (SS) и intermyofibrillar (МВФ) митохондрий в скелетных мышцах крыс ОСО для 7 дней. Это изображение было изменено от Любичич и др. 21и масштаб бары указывают 1 µm. (C) A сравнение митохондриальной fractionations мышц между управления (CON) и стимулировать мышцы (ОСО) после 7 дней стимуляции ОСО. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5. Лизосомальных система является upregulated по 7 дней ОСО. Это обозначается увеличение обилия белка в TFEB (A) и (B) LAMP1. Результаты отображаются как раз изменения путем нормализации данных относительно CON на 1 день. (C) представитель пятно изображения показываются и GAPDH является элементом управления загрузки. §P < 0,05, главный эффект ОСО. Все данные отображаются как среднее ± SEM (N = 8); ¶P < 0,05, главный эффект времени; P < 0,05, значительная разница против контроля (CON) на 1 день. Этот показатель был изменен19Ким и капот. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Хронический сократительной активности (ОСО) модель упражнения, через низкочастотные мышечной стимуляции в естественных условиях, является прекрасной моделью для изучения мышцы Фенотипическая адаптация осуществлять13,24,25 , 26. как показано в предыдущих исследований20,27, ОСО является эффективным инструментом в которой исследователи можно управлять подготовки томов и частоты (то есть, время и дни) и расследовать различные биохимические и/или молекулярной события в течение повторные приступы сократительной активности. Одна из лучших особенностей этой модели является, что мышцы контралатеральной задних конечностей используются в качестве внутреннего контроля, которая позволяет минимизировать изменчивость между животными. Кроме того наши многочисленные эксперименты в течение десятилетия показали, что внешние подразделения ОАС не ограничивается обычной поведения животного (например, роуминг, есть и спать) и позволяет использовать дополнительные экспериментальные методы лечения таких как инъекции наркотиков. Таким образом исследователи могут применять протокол ОАС в их подготовку исследования с их собственных экспериментальных изменений.

Этот протокол ОСО имеет несколько критических шагов, хотя все шаги могут потребовать высокого уровня концентрации из-за природы выживания хирургии. Это особенно важно для подключения проводов в последовательной местах, и настоятельно рекомендуется иметь же искусный исследователь выполнить операцию для сохранения согласованности в landmarking же месте нерва, сшивания провода на одинаковом расстоянии от нерва и др. Кроме того это необходимо для подтверждения безопасности лентой до и во время применения ОСО, потому что ослабил или изношенные ленты может привести к сбою процедуры.

Эта модель ОСО имеет некоторые незначительные ограничения. Поскольку подразделения ОАС стимуляции закреплена лентой, некоторые животные exhibit незначительные раздражения кожи вокруг области лентой. Это может быть улучшено в будущих исследованиях с использованием носимых куртку, которая заменит ОСО камеры без лентой, однако, мы не имели успех с такой куртки. Кроме того стимулятор может быть имплантированы в внутрибрюшинного пространства избежать лентой процедуры28, хотя эта процедура является более активным. Кроме того описан внешний стимулятор устройство предназначено для управляться подвергая инфракрасный свет. Однако если единица не может ответить на инфракрасный свет, это может означать изменения в долговечности или чувствительности группы после длительного использования. Осуществление микрочип может в конечном итоге избежать использования инфракрасного света и позволило бы все параметры ОСО быть запрограммированы и сохранены, позволяя ОСО должны применяться в более контролируемых и точной. Все исследования конструкций следует также рассмотреть использование контралатеральной конечности Шам хирургии, чтобы исключить любые возможные результаты, обусловленные самой хирургические процедуры.

Стоит продолжать расследование, как ОАС может регулировать мышечной массы и фенотип после периодов хронические мышечную неиспользованием или в контексте других мышечных заболеваний. Как показано в последних клинических исследований29,30, ОАС также может применяться для изучения его эффективность на анаболические сигнализируя механизмов в старение населения. В заключение мы призываем исследователей, чтобы воспользоваться преимуществами использования этого протокола ОАС в их исследований, в которой они могут исследовать различные клеточном и молекулярном механизмы, лежащие в основе скелетных мышц Фенотипическая адаптация для упражнения хроническом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Мы благодарны Liam Тайрон за его эксперт чтении рукописи. Эта работа была поддержана финансирование от естественных наук и инженерных исследований Совет Канады (СЕНТИ) D. A. Худ. Д. а. капот также является обладателем Канада исследований кафедры физиологии клетки.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sprague Dawley Rat Charles River Strain 400
Chronic contractile activity unit Home-made n/a
CCA unit protective box (3.5 x 3.5 x 2.5 cm) Home-made n/a Box should be made of opaque material or covered in an opague tape
Coin lithium ion batteries (3V) Panasonic CR2016
Medwire Leico Industries 316SS7/44T
Solder pin (socket) Digi-Key ED6218-ND
Zonas porous tape Johnson & Johnson 5104
Suture silk (Size 5) Ethicon 640G
Suture silk (Size 6) Ethicon 706G
Curved blunt scissor (11.5 cm Length) F.S.T. 14075-11
Curved blunt scissor (15 cm Length) F.S.T. 14111-15
Delicate haemostatic forceps (16 cm Length) Lawton 06-0230
Scalpel Feather 3
Curved forceps F.S.T. 11052-10
Stainless-steel rod (30 cm; 7mm diameter) Home-made n/a Rod should have 5 mm slit in one end to hold the wire for tunneling under the skin
Clip applying forceps KLS Martin 20-916-12
Staples (clips) Bbraun BN507R
Metal hooks/retractor Home-made n/a
Povidone-iodine (500 mL) Rougier #NPN00172944
Ampicillin sodium Novopharm #DIN00872644
Metacam Boehringer #DIN02240463
Digital multimeter (voltmeter) Soar Corporation ME-501
LED digital stroboscope Lutron Electronic Enterprise DT-2269

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Holloszy, J. O., Coyle, E. F. Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 56 (4), 831-838 (1984).
  2. Hood, D. A. Invited Review: contractile activity-induced mitochondrial biogenesis in skeletal muscle. J Appl Physiol. 90 (3), 1137-1157 (2001).
  3. Fernandes, T., et al. Exercise training restores the endothelial progenitor cells number and function in hypertension: implications for angiogenesis. J Hypertens. 30 (11), 2133-2143 (2012).
  4. Chabi, B., Adhihetty, P. J., O'Leary, M. F., Menzies, K. J., Hood, D. A. Relationship between Sirt1 expression and mitochondrial proteins during conditions of chronic muscle use and disuse. J Appl Physiol. 107 (6), 1730-1735 (2009).
  5. Lessard, S. J., et al. Resistance to aerobic exercise training causes metabolic dysfunction and reveals novel exercise-regulated signaling networks. Diabetes. 62 (8), 2717-2727 (2013).
  6. Irrcher, I., Adhihetty, P. J., Sheehan, T., Joseph, A. M., Hood, D. A. PPARgamma coactivator-1alpha expression during thyroid hormone- and contractile activity-induced mitochondrial adaptations. Am J Physiol Cell Physiol. 284 (6), C1669-C1677 (2003).
  7. Tamura, Y., et al. Postexercise whole body heat stress additively enhances endurance training-induced mitochondrial adaptations in mouse skeletal muscle. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 307 (7), R931-R943 (2014).
  8. Mosole, S., et al. Long-term high-level exercise promotes muscle reinnervation with age. J Neuropathol Exp Neurol. 73 (4), 284-294 (2014).
  9. Irrcher, I., Walkinshaw, D. R., Sheehan, T. E., Hood, D. A. Thyroid hormone (T3) rapidly activates p38 and AMPK in skeletal muscle in vivo. J Appl Physiol. 104 (1), 178-185 (2008).
  10. Lesmana, R., et al. The change in thyroid hormone signaling by altered training intensity in male rat skeletal muscle. Endocr J. 63 (8), 727-738 (2016).
  11. Hokama, J. Y., Streeper, R. S., Henriksen, E. J. Voluntary exercise training enhances glucose transport in muscle stimulated by insulin-like growth factor I. J Appl Physiol. 82 (2), 508-512 (1997).
  12. Tyler, K. R., Wright, A. J. A. Light weight portable stimulators for stimulation of skeletal muscles at different frequencies and for cardiac pacing. J Physiol Lond. 307, 6-7 (1980).
  13. Takahashi, M., Rana, A., Hood, D. A. Portable electrical stimulator for use in small animals. J Appl Physiol. 74 (2), 942-945 (1993).
  14. Ljubicic, V., Adhihetty, P. J., Hood, D. A. Application of animal models: chronic electrical stimulation-induced contractile activity. Can J Appl Physiol. 30 (5), 625-643 (2005).
  15. Pette, D., Vrbova, G. What does chronic electrical stimulation teach us about muscle plasticity? Muscle Nerve. 22 (6), 666-677 (1999).
  16. Pette, D. Historical Perspectives: plasticity of mammalian skeletal muscle. J Appl Physiol. 90 (3), 1119-1124 (2001).
  17. Pette, D., Vrbova, G. The Contribution of Neuromuscular Stimulation in Elucidating Muscle Plasticity Revisited. Eur J Transl Myol. 27 (1), 6368 (2017).
  18. Skorjanc, D., Jaschinski, F., Heine, G., Pette, D. Sequential increases in capillarization and mitochondrial enzymes in low-frequency-stimulated rabbit muscle. Am J Physiol. 274 (3 Pt 1), C810-C818 (1998).
  19. Kim, Y., Hood, D. A. Regulation of the autophagy system during chronic contractile activity-induced muscle adaptations. Physiol Rep. 5 (14), (2017).
  20. Memme, J. M., Oliveira, A. N., Hood, D. A. Chronology of UPR activation in skeletal muscle adaptations to chronic contractile activity. Am J Physiol Cell Physiol. 310 (11), C1024-C1036 (2016).
  21. Ljubicic, V., et al. Molecular basis for an attenuated mitochondrial adaptive plasticity in aged skeletal muscle. Aging (Albany NY). 1 (9), 818-830 (2009).
  22. Schwarz, G., Leisner, E., Pette, D. Two telestimulation systems for chronic indirect muscle stimulation in caged rabbits and mice. Pflugers Arch. 398 (2), 130-133 (1983).
  23. Simoneau, J. A., Pette, D. Species-specific effects of chronic nerve stimulation upon tibialis anterior muscle in mouse, rat, guinea pig, and rabbit. Pflugers Arch. 412 (1-2), 86-92 (1988).
  24. Ohlendieck, K., et al. Effects of chronic low-frequency stimulation on Ca2+-regulatory membrane proteins in rabbit fast muscle. Pflugers Arch. 438 (5), 700-708 (1999).
  25. Brown, M. D., Cotter, M. A., Hudlicka, O., Vrbova, G. The effects of different patterns of muscle activity on capillary density, mechanical properties and structure of slow and fast rabbit muscles. Pflugers Arch. 361 (3), 241-250 (1976).
  26. Skorjanc, D., Traub, I., Pette, D. Identical responses of fast muscle to sustained activity by low-frequency stimulation in young and aging rats. J Appl Physiol. 85 (2), 437-441 (1998).
  27. Kim, Y., Triolo, M., Hood, D. A. Impact of Aging and Exercise on Mitochondrial Quality Control in Skeletal Muscle. Oxid Med Cell Longev. 2017, 3165396 (2017).
  28. Callewaert, L., Puers, B., Sansen, W., Jarvis, J. C., Salmons, S. Programmable implantable device for investigating the adaptive response of skeletal muscle to chronic electrical stimulation. Med Biol Eng Comput. 29 (5), 548-553 (1991).
  29. Kern, H., et al. Electrical stimulation counteracts muscle decline in seniors. Front Aging Neurosci. 6, 189 (2014).
  30. Zampieri, S., et al. Physical exercise in aging human skeletal muscle increases mitochondrial calcium uniporter expression levels and affects mitochondria dynamics. Physiol Rep. 4 (24), (2016).

Tags

Биология развития выпуск 131 хронические сократительной активности скелетных мышц выносливость упражнения мышцы адаптации обучения адаптации митохондриальных биогенеза
Применение хронической стимуляции для изучения сократительной активности индуцированной крыса скелетных мышц Фенотипическая адаптация
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, Y., Memme, J. M., Hood, D. A.More

Kim, Y., Memme, J. M., Hood, D. A. Application of Chronic Stimulation to Study Contractile Activity-induced Rat Skeletal Muscle Phenotypic Adaptations. J. Vis. Exp. (131), e56827, doi:10.3791/56827 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter