Denne protokollen beskriver bruken av kronisk kontraktile aktivitetsmodell av øvelse å observere stimulering-indusert Skjelettmuskel tilpasninger i rotten hindlimb.
Skjelettmuskulatur er et svært tilpasningsdyktig vev, som egenskapene biokjemiske og fysiologiske sterkt endres svar på kronisk øvelse. For å undersøke de underliggende mekanismene som få ulike muskel tilpasninger, har en rekke arbeidstest-protokoller som tredemølle, hjulet kjører og svømming trening vært brukt i dyrestudier. Men dette utøve modeller krever lengre tid å oppnå muskel tilpasninger, som også kan reguleres av humoral eller nevrologiske faktorer, dermed begrenser deres programmer i å studere muskel-spesifikke sammentrekning-indusert tilpasninger. Indirekte lavfrekvente stimulering (10 Hz) å indusere kronisk kontraktile aktivitet (CCA) er brukt som en alternativ modell for trening, som kan det kunne føre til muskel mitokondrie tilpasninger innen 7 dager, uavhengig av systemiske faktorer. Dette papiret detaljer kirurgiske teknikker kreves bruke behandling av CCA skjelettmuskelen rotter, for omfattende programmet i fremtiden studier.
Skjelettmuskel kanne innrette for å utøve opplæring gjennom endringer i bioenergi og fysisk struktur for1. En av de store endringene forårsaket av utholdenhetstrening er mitokondrie biogenesis, som kan bli vurdert av en økning i uttrykket av mitokondrie komponenter (f.eks cytochrome c oksidase [COX] underenheter), samt uttrykk for den transcriptional coactivator, PGC-1α2. Et økende antall studier har indikert at mange andre faktorer, inkludert mitokondrie omsetning og mitophagy, er også viktig for muskel tilpasninger. Men mekanismer av akutt eller kronisk utøve regulere disse prosessene i skjelettmuskulatur er fortsatt uklart.
For å avgrense veier som regulerer øvelse-indusert muskel tilpasninger, er ulike øvelse modeller vanligvis brukt i gnager studier, deriblant tredemølle, kjører hjulet, og svømming øvelse. Disse protokollene har imidlertid noen begrensninger ved at ~ 4-12 uker for å observere disse fenotypiske endringer3,4,5. Som en alternativ eksperimentelle, lavfrekvente stimulering-indusert kronisk kontraktile aktivitet (CCA) er effektivt brukt, da det kan føre til muskel tilpasninger i en vesentlig kortere periode (dvs. opp til 7 dager) og dens effekter være tilsvarende eller høyere enn andre arbeidstest-protokoller. Videre, tilstedeværelse av hormonelle6, temperatur7og nevrologiske effekter8 kan gjøre det vanskelig å forstå muskel-spesifikke svar til kronisk øvelse. For eksempel thyroid hormon9,10 og insulin-lignende vekstfaktor (IGF) -111 ha blitt kjennemerke for å megle trening-indusert muskel tilpasninger, som kan også regulere andre signalveier i skjelettlidelser muskel. Spesielt er CCA-indusert effekter minimal regulert av systemiske faktorer, slik at fokuset skal plasseres på direkte svaret i skjelettlidelser muskel kontraktile aktivitet.
Den eksterne enheten for CCA ble først introdusert av Tyler og Wright12, og er utviklet med modifikasjoner12. Kort sagt, enheten er består av tre hoveddeler: en infrarød detektor som kan slås på og av ved eksponering for infrarødt lys, en puls generator og en puls indikator (figur 1). Detaljert kretsdesign av stimulator har vært beskrevet tidligere13. Detaljert og spesifikk funksjonene i CCA kan finnes i større dybde i en rekke gjennomgang artikler14,15,16,17. I korthet, stimulering protokollen er utformet for å aktivere felles peroneal nerve på lav frekvens (dvs. 10 Hz), og innervated musklene (tibialis fremre [TA] og extensor digitorum longus [EDL] muskel) er tvunget å avtale for en forhåndsbestemt tidsperiode (f.eks 3-6 h). Over tid Skift dette nevnte musklene til en mer aerobic fenotype, demonstrert av en økning i både kapillær tetthet18 og mitokondrie innhold19,20,21. Dermed er denne metoden en velprøvd modell å etterligne noen av de store utholdenhet trening tilpasninger i skjelettmuskulatur rotter.
Dette dokumentet presenterer en detaljert prosedyre elektrode implantasjon kirurgi å indusere CCA slik at forskerne kan bruke denne modellen i studiene øvelse. CCA er en utmerket modell for å studere time course of muskel tilpasninger, noe som gir et effektivt verktøy for etterforskningen av ulike molekylær og signalnettverk arrangementer på både tidlig og senere tidspunkt etter utbruddet av trening.
Kronisk kontraktile (CCA) aktivitetsmodell av trening, gjennom lavfrekvente muskel stimulering i vivo, er en utmerket modell for å studere muskel fenotypiske tilpasninger for å utøve13,24,25 , 26. som vist i tidligere studier20,27, CCA er et effektivt verktøy som forskere kan styre treningsmengder og frekvenser (dvs.</e…
The authors have nothing to disclose.
Vi er takknemlige for Liam Tyron for sin ekspert av manuskriptet. Dette arbeidet ble støttet av finansiering fra naturvitenskap og Engineering Research Council for Canada (NSERC) til D. A. Hood. D. A. Hood er også innehaver av en Canada forskning stol i cellen fysiologi.
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 |