Summary
Bu iletişim kuralı sıçan hindlimb iskelet kas uyarımı kaynaklı uyarlamalar gözlemlemek için egzersiz kronik contractile etkinlik modeli açıklar.
Abstract
Biyokimyasal ve fizyolojik özelliklerini büyük ölçüde yanıt kronik egzersiz olarak değişmiş gibi iskelet kas son derece uyarlanabilir bir doku olduğunu. Çeşitli kas uyarlamaları hakkında getirmek temel mekanizmaları araştırmak için bir dizi egzersiz Protokolü koşu bandı, tekerlek koşu ve yüzme egzersiz gibi hayvan çalışmalarında kullanılmıştır. Ancak, bunlar modelleri egzersiz de Böylece daralma kaynaklı kas özgü uyarlamalar eğitim uygulamaları sınırlama humoral veya nörolojik faktörler tarafından düzenlenmiş olabilir kas uyarlamalar ulaşmak için uzun bir süre gerektirir. Bu başarıyla 7 gün içinde sistemik faktörler bağımsız kas mitokondrial uyarlamaları için açabilir gibi dolaylı düşük frekans stimülasyon (10 Hz) Kronik contractile etkinliği (CCA) ikna etmek için alternatif bir model egzersiz eğitim için kullanılmıştır. Bu kağıt CCA tedavisi için sıçan, kas iskelet uygulamak için gelecekte yaygın uygulama çalışmaları için gereken cerrahi teknik ayrıntıları.
Introduction
İskelet kası bioenergetics ve fiziksel yapısı1değişiklikler ile eğitim egzersiz uyarlayabilirsiniz. Dayanıklılık eğitim tarafından getirdiği önemli değişiklikler bir artış mitokondrial bileşenler (Örneğin, sitokrom c oksidaz [COX] alt birimleri) ifadesi değerlendirilebilir, mitokondrial Biyogenez ifadesinin yanı sıra biridir Transkripsiyon coactivator PGC-1α2. Çalışmalar giderek artan sayıda mitokondrial ciro ve mitophagy, dahil olmak üzere çok sayıda diğer faktörler de kas uyarlamaları için önemli olduğunu belirttiler. Ancak, hangi akut veya kronik egzersiz tarafından mekanizmaları bunlar düzenleyici kas iskelet süreçlerinde hala belirsiz.
Egzersizden kaynaklanan kas uyarlamalar düzenleyen yolları betimlemek için çeşitli egzersiz modelleri genellikle tekerlek çalışan ve egzersiz yüzme koşu bandı, dahil kemirgen çalışmalarda kullanılmıştır. Ancak, bu iletişim kuralları ~ 4-12 hafta bu fenotipik değişiklikler3,4,5gözlemlemek için gerekli olan bazı sınırlamalar sahip. Bu önemli ölçüde daha kısa bir sürede kas uyarlamaları için açabilir gibi alternatif bir deneysel yöntem düşük frekanslı stimülasyon kaynaklı kronik contractile etkinliği (CCA) etkili, kullanılmış olan (Yani, 7 gün) ve etkileri gibi görünüyor olmak karşılaştırılabilir ya da diğer egzersiz protokolleri bile daha büyüktür. Ayrıca, hormonal6, sıcaklık7ve nörolojik etkiler8 varlığı bu kronik egzersiz kas özel yanıt anlamak zor hale getirebilir. Örneğin, tiroid hormon9,10 ve insülin benzeri büyüme faktörü (IGF) -111 da iskelet diğer sinyal yollar düzenleyen eğitim kaynaklı kas uyarlamaları, arabuluculuk tespit edilmiştir Kas. Özellikle, CCA kaynaklı etkileri en az odak kas iskelet doğrudan yanıt contractile aktivite olarak yerleştirilmesini sağlayan sistemik faktörler tarafından düzenlenmektedir.
Dış ünitenin CCA için ilk Tyler ve Wright12tarafından tanıtıldı ve değişiklikler12ile geliştirilmiştir. Kısacası, birim üç ana bölümden oluşmaktadır: açma ve kapatma-ebilmek var olmak dönük kızılötesi ışık, bir darbe jeneratör ve nabız göstergesi (şekil 1) maruz bir kızılötesi Dedektör. Detaylı devre tasarımı in Stimülatörü birim oldu daha önce açıklanan13. CCA detaylı ve belirli özellikleri daha fazla bulunabilir bir dizi inceleme derinlemesine makaleler14,15,16,17. Kısacası, stimülasyon Protokolü ortak peroneal sinir düşük frekansta etkinleştirmek için tasarlanmıştır (Yani, 10 Hz), ve innervated kasları (tibialis anterior [TA] ve ekstansiyon digitorum longus [Edi] kas) için sözleşme zorunda kalan bir önceden belirlenmiş süre (örneğin, 3-6 h). Zaman içinde bu bir daha aerobik fenotip, kapiller yoğunluk18 ve mitokondrial içerik19,20,21artış gösterdiği söz konusu kasları geçirir. Bu nedenle, bu yöntem bazı fareler büyük dayanıklılık eğitim adaptasyonu kas iskelet içinde taklit etmek için kanıtlanmış bir modeldir.
Bu kağıt böylece araştırmacılar kendi egzersiz çalışmaları bu modelde uygulayabilirsiniz CCA ikna etmek için elektrot implantasyonu ameliyatı detaylı bir yordam sunar. CCA böylece egzersiz eğitim başlangıcı takip hem erken ve daha sonra zaman noktalarda çeşitli moleküler ve sinyal olayların soruşturma için etkili bir araç sağlayan kas uyarlamaları, saat ders çalışmak için mükemmel bir model var.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm hayvan ile ilgili yordamları gözden geçirilmiş ve York Üniversitesi hayvan bakımı Komitesi tarafından onaylanmış. York Üniversitesi'nde hayvan tesisinde gelişinden sonra gıda sağlanan ad libitumile cerrahi işlem öncesinde onların ortama parkenizin en az beş gün tüm rats verildi. Her ne kadar bu iletişim kuralı diğer türler15,17,22' ye daha önce uygulanmış olan geçerli kağıt Pette ve meslektaşları23 öncü çalışmaları oluşturur ve sıçan modelinde özellikle duruluyor.
1. kronik Contractile etkinlik birimi hazırlanması
- Bir voltmetre kullanarak, sikke lityum piller potansiyelini denetleyin.
Not: Her pil potansiyelini 3.0 ± 0.10 V olması gerekir. - Böylece toplam potansiyel 6-9 V iki ya da üç pil birimi yuvasına takın.
Not: Bütün deneysel işlem sırasında ne kadar potansiyel (6 veya 9 V) korumak için göz önünde bulundurulacak araştırmacılar takdirine kadar öyle. Çalışma tasarım ve uyarıcı istenen yoğunluğuna bağlı olarak, 2 veya 3 piller kullanılabilir. - Birim düzgün nabız göstergesi 1 darbe taşınabilir kızılötesi strobe ışık tarafından yayılan birimine açarak çalıştığından emin olun.
2. cerrahi işlem kronik Contractile aktivitesinin
Not: tüm cerrahi alet cerrahi işlem önce Sterilize. Hem sırasında ve hemen sonrasında ameliyat, fareler vücut sıcaklığını bir Isıtma yastığı tarafından korunur. Bu cerrahi işlem cerrahi örtüsü üzerinde gerçekleştirmek için arzu edilir. Cerrah steril cerrahi eldiven gibi temiz laboratuar önlüğünü giymelisin. Gerekirse, bu tek kullanımlık maske maske takmak için tavsiye edilir.
- Fareler küçük % 1-3 anestezi isoflurane inhalasyon ile oksijen, bir gaz Buharlaştırıcı sistemi tarafından işletilmektedir. Hayvan tamamen hindlimb ayak çimdik denetleyerek ve solunum derinlik ve oranı gözlemleyerek sakinleştirici aldı onaylayın. Oküler yağ gözler kuruluğu önlemek için geçerlidir. Meloksikam (0,5 mg/mL) 2 mg/kg bir Subkutan Enjeksiyon uygulanır.
Not: Ayrıca analjezi (örneğin, Meloksikam artı lidokain) sırasında ve ameliyat sonrası ağrı en aza indirmek için Multi-Modal bir uygulama olması önerilir. - Yavaşça sol hindlimb yanı sıra bir şerit arka boyun, gövde etrafında civarında arkasında forelimbs ve anterior Toraks genelinde tıraş. Yavaşça iyot ve etil alkol dezenfekte ile traş alanlarını silin.
- Onun karnına döşeme hayvanla (kürek kemikleri arasındaki aşikar alan) traş bölgesinin merkezinde boyun arkasında küçük bir insizyon attım (~0.5 cm) yapmak bir neşter (No. 10 bıçak) kullanarak.
- Ortak peroneal sinir bulun.
- Hayvan sağ yan üzerine rulo ve ~ 2-3 cm olun-uzun sol hindlimb deride kesti. Diz eklem çukur ve arka kuyruk kökeni yakın arasında landmarked üst kalça kas gruplarını kesi çevresini hedef.
Not: ilk kesi alan vücut konumunu değiştirirken kontamine değil dikkatli olun. - Künt uçlu kullanarak eğri Cerrahi makas, subkutan alan yaygın olarak incelemek ~3.5 - 4 cm, deri bir cep arasında açılan deri ve temel kas yapmak için temel kas ayıran. Cilt kesi (~1.5 cm2) tüm çevresi temel doku açın.
- Küçük bir insizyon attım (daha az 0.5 cm) ile Cerrahi makas makas ipuçları kas doğrudan aşağı kesiyorsun sağlanması, pazı kemiği kas üzerinde olun.
- İç kas gruplarını ve ortak peroneal sinir görünür hale gelene kadar hafifçe açık kesme alan (dış kas dokuları (Yani, pazı kemiği) derinliği ~0.5 cm olan). Forseps kullanarak, yavaşça touch/görünür sinir kıstırmak ve hedef kas gruplarını (Örneğin, TA kas) ve ayak parmakları (görünür dorsiflexion) ortak peroneal sinir izole olduğunu doğrulamak için yanıt gözlemlemek.
Not: Bu adım kesme veya sinir zarar önlemek için son derece dikkatli yapılmalıdır. - Pencereyi pencerenin boyutunu ~1.5 cm2 pencerenin ortasına yalan peroneal sinir ile öyle ki açık metal traktör ile çekerek tarafından tamir. Askıları ve/veya tablo, yüzey (veya cerrahi kurulu) bağlanır lastik bantlar bağlı küçük metal kanca kullanın (şekil 2A).
- Hayvan sağ yan üzerine rulo ve ~ 2-3 cm olun-uzun sol hindlimb deride kesti. Diz eklem çukur ve arka kuyruk kökeni yakın arasında landmarked üst kalça kas gruplarını kesi çevresini hedef.
- Tel sinir iki tarafa da ekleyin.
- ~ 50-60 cm, politetrafloroetilin (PTFE) hazırlamak-kaplı ince paslanmaz çelik tel ve ikiye katlayın.
Not: PTFA kaplı tel ameliyattan önce UV ışık altında göstermek yararlı olabilir. - Tel bir 30 cm uzunluğundaki paslanmaz çelik çubuk yarık içine katlanmış parçası kanca. Çubuk, Tel, boyun arkasında küçük kesi alan doğru hindlimb, açık cebinden subkutan birlikte bir L Şekil desen bacak yukarı ve arka ortasına boyunca geçirin.
- Tel iki ucu hindlimb bulmak. Tüm teller PTFE yalıtılmış olduğundan teller şerit. Bir neşter kullanarak, dikkatle tel ucu ~1.5 cm şerit. Teller yıpranmış olmak, onları kesip ve yeniden şerit. Sökülen tel biter körelmenin 21-G iğne etrafında bir coil yapmak (5 kez), sarın. Bobinler düzgün yapıldıktan sonra iğneyi onları serbest bırakın.
- Bir boyutu 6-0 cerrahi ipek kullanarak, her bir ortak peroneal sinir (şekil 2A) her iki tarafında bobinleri güvenli.
- Bobin En sonunda bir düğüm yapın ve sinir sol tarafındaki dikiş. Bobin 1.5-2.5 mm den sinir olduğundan emin olun.
- Bobin güvenliğini sağlamak için iki veya üç ek dikiş bobin boyunca geçerlidir.
- Sinir sağ tarafta bu adımları yineleyin.
- Antibiyotik çözüm (serum Ampisilin; 132 mg/mL) 2-3 damla uygulamak ve dikkatle boyutu 5-0 ipek kullanarak pencere (i.e., pazı kemiği kas dokusu) dikiş at.
- ~ 50-60 cm, politetrafloroetilin (PTFE) hazırlamak-kaplı ince paslanmaz çelik tel ve ikiye katlayın.
- Gevşek tel (yaklaşık işaret parmağı çapı) ve subkutan pocket dikilmiş kesi pazı kemiği kas (yaklaşık yukarıda kalça) yukarıda içine itme kalan bolluk Rüzgar.
- Antibiyotik çözüm tekrar (serum Ampisilin; 132 mg/mL) 2-3 damla uygulanır. Zımbalama tarafından açılan cilt kapatın.
- (Boyun kesi bölgeden geliyor) teller CCA Stimülatörü bağlayın.
- Pin yuva ile tel bağlayın.
- Belgili tanımlık kesme 2 tel biter (Bu müşteri adayına peroneal sinir her iki tarafına sütüre bobinler) oluşturmak için boynun üst kısmında çıkan tel döngü kesti.
- Bir neşter, tarafından ~0.5 cm. kesim kapalı yıpranmış teller, tellerin uçları kapalı şerit varsa kullanarak.
- Yavaş yavaş kablolar soyulmuş parçalar pin yuva deliğe itmek ve pin yuva teller kullanarak bir havya, lehim.
- İsteğe bağlı olarak, kablo bağlantısını kontrol edin.
- Pimleri büyük benchtop Stimülatörü birim yolu ile timsah klipleri bağlayın.
- Dorsiflexes ayak TA kas sözleşmeleri ve sol onaylamak için bir tek darbe 9 V (0.1 ms, 10 Hz) teslim.
- PIN bağlı telli uçları ~ 4 cm x 4 cm steril gazlı bez pad üzerinden geçmek.
- İğneler CCA Stimülatörü birimine bağlayın.
- Teller Stimülatörü kutusu tabanındaki delikten geçmek.
Not: Bu kutuyu CCA Stimülatörü birimi için ev yapımı odası ve 3.5 cm × 3,5 cm × 2,5 cm13. - Bağlantı kutuları CCA biriminin pimleri ekleyin. CCA birim odanın içine kırmadan. Yapışkan bir çivinin odasının altındaki CCA Birimi güvenliğini sağlamak için kullanın.
- Teller Stimülatörü kutusu tabanındaki delikten geçmek.
- Atletik bir teyp veya gözenekli cerrahi teyp kullanarak, odası traş gövde etrafında bant ile düzeltmek. Odası taping üç katmanları ile üst kapatın ve bir kaset kutusu (şekil 2B) güvenliğini sağlamak için uyarıcı kutusu kenarları sarma tarafından bitirmek.
- Pin yuva ile tel bağlayın.
- CCA kızılötesi ışık tek bir darbe birimine açarak çalışıp çalışmadığını kontrol edin (dalga boyu spektrum > 770 nm) taşınabilir kızılötesi strobe ışık tarafından yayılan.
Not: CCA düzgün çalışıyorsa, araştırmacılar hindlimb kasları (Yani, TA) yanıt kızılötesi ışık olarak sözleşme yaptığınız görmek mümkün olacaktır. - Fareyi gözlemlemek ve tamamen kendine geldi kadar sıcaklık izlemek. Diğer hayvanların herhangi bir zarar görmesini önlemek için bir tek yolcu kafeste ev ve tüm tüneller ve plastik nesnelere çalışma uyarıcı birimine hasar görmesi veya hayvan yaralanma riskini azaltmak için geri kalanı için kafeste bırakmayın. Amoksisilin dahil bir su şişesiyle (0,5 mg/mL) sağlayın.
- Meloksikam 1 mg/kg doz subkutan her 24 saat en az 72 h için devam ediyor ameliyatı takiben uygulanır.
3. kronik Contractile etkinliği
- Ameliyattan sonra en az 5-7 gün tam bir iyileşme kesi ve dikiş alanların içinde/etrafında iskelet kasları için izin.
Not: Sırasında ve sonrasında CCA yordam iyice her hayvanın durumu (Örneğin, yeme, içme, ve/veya taşıma) davranışları gözlemleyerek kontrol edin. Buna ek olarak, herhangi bir ağır stres veya yan etkileri bir değişiklik öncesi ve sonrası CCA yordamı vücut ağırlığının denetleyerek belirler. - Tek bir nabız kızılötesi ışığın uyarıcı birimine açarak CCA stimülasyon günü, CCA üzerinde açmak (dalga boyu aralığı > 770 nm) taşınabilir kızılötesi strobe ışık tarafından.
- 3 veya 6 h 10 Hz CCA stimülasyon uygulanır.
Not: Uyarılması için zaman dilimi kadar araştırmacıdır. Stimülasyon sıklığını asla bu deneylerde değişikliğe uğramış ve mitokondrial uyum içinde yalnızca çok mütevazı geliştirmeleri 6 h/gün, bizim deneyim 3 uyarmaya genişleterek gözlenmiştir. Mümkünse, her 30-60 dk stimülasyon ve hayvan kontrol edin. - İstenen CCA süre sonrasında, CCA birim yolu ile kızılötesi ışık pozlama (üniteyi dönüm olarak aynı yordam) kapatın.
- Eğer birden fazla gün uygulayarak, 3.2 adımı yineleyin. 3,4 için.
- Doku toplama zamanlamasını belirlemek. Örneğin, CCA (Yani, 18 h 6 h son CCA uyarılması sonra), anestezi altında CCA cerrahi işlem sırasında tamamlandý olarak yürütülen son bout başlangıcından sonra doku 24 h toplamak. Hemen tüm dokularda topladıktan sonra hayvanlar hayvan hala anestezi altında iken kalp bilincin ötenazi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kronik contractile aktivite (CCA) kas iskelet içinde olumlu mitokondrial uyarlamalar ikna etmek için etkili bir araç olduğunu göstermiştir. CCA (günde 6 saat) 7 gün tabi fareler uyarılan kas unstimulated kontralateral (kontrol) hindlimb ile karşılaştırıldığında geliştirilmiş mitokondrial Biyogenez görüntülemek. Bu artış, mitokondrial Biyogenez PGC-1α (şekil 3A), artan protein ifadesi ile birlikte diğer anahtar mitokondrial proteinlerin COX yükselmeler mitokondrial dipnotlar ana düzenleyici olarak kabul gösterilir-ı ve COX-IV, hangi elektron taşıma zinciri önemli bileşenleridir. Ayrıca, sitokrom c oksidaz (COX) enzim aktivitesi, mitokondrial içerik, yararlı bir göstergesi CCA (şekil 3B) 7 gün takip yaklaşık % 30 arttı. Buna ek olarak, mitokondriyal işlev permeabilized kas lifleri mitokondrial solunum kapasitesi ölçmek ve CCA maksimal solunum (Yani, devlet 3) bir artış sonucunda bulundu kullanarak değişiklikleri değerlendirildi kas kapasite 7 gün stimülasyon denetim kas (şekil 3 c) göre tabi. Ayrıca, her iki mitokondrial nüfus subsarcolemmal (SS) ve intermyofibrillar (IMF), CCA (şekil 4A ve B) 7 gün takip arttı ve IMF kesirler kas tabi olmak contractile faaliyet için 7 gün üzerinden bulduk Bu daha riayet daha fazla kırmızı renk ile muhtemelen daha yüksek düzeyde miyoglobin, heme ve diğer oksijen ile ilgili öğeleri (şekil 4 c) gösteren fark Santrifüjü kullanarak denetim (CON) kas türetilmiş.
Uyarlamalar autophagy ve lizozomal sistemleri de CCA tarafından getirilebilir. Özellikle, transkripsiyon faktörü EB (TFEB; protein bolluk içinde bir artış gözlemledim Şekil 5A), asıl regülatör lizozomal dipnotlar, CCA tarafından ne zaman noktaları (Yani, 1, 3 ve 7 gün), yanı sıra diğer lizozomal işaretleri gibi ilişkili lizozomal membran proteini 1 (LAMP1; Şekil 5B). İlginçtir, bizim çalışma autophagy, mitophagy ve lizozomal sistemleri için değişiklik öncesinde mitokondrial Biyogenez ortaya göstermiştir.
Şekil 1. Şematik diyagramı ana bileşenlerini bir taşınabilir CCA uyarıcı gösterir Gordon Bu rakam Takahashi vd değiştirildi 13. IR, kızılötesi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2. Elektrot ve uyarıcı implantasyon. (A) , her iki tarafın ortak peroneal sinir telleri bağlarken bir pencere. (B) bir örnek görüntü derleme CCA birimi gösteren için. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3. PGC-1alpha, mitokondrial solunum ve enzim aktivite ile CCA. (A) CCA PGC-1α protein düzeyleri artış görüldüğü gibi iskelet kası, mitokondrial uyarlamalar neden olmaktadır. Bir temsilci leke resim β-aktin ile birlikte yükleme denetimi olarak gösterilir. CON anlamına gelir kontrolü, Yani, kontralateral hindlimb CCA için tabi değil ve kat değişiklik veri sonuçları gün 1 CON'da göre normalleştirme tarafından elde edildi. (B) COX etkinlik ve (C) kas solunum da CCA artan aşağıdaki 7 gün vardı permeabilized. Tüm veriler ortalama ± SEM gösterilir (N = 6-8). ÖP < 0,05, CCA ve saat; arasındaki etkileşim etkisi §P < CCA; 0,05, temel etkisi P < denetim gün 1 vs 0,05, önemli fark. Şekil 3A ve 3B değiştirilmiş Kim ve Hood19. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. Kanıt kas CCA ile mitokondrial dipnotlar. (A ve B) Elektron mikroskobik görüntüleri subsarcolemmal (SS) ve intermyofibrillar (IMF) mitokondri CCA için 7 gün boyunca maruz sıçan iskelet kas genişlemiş birimleri gösterir. Bu görüntü Ljubicic ve arkdeğiştirildi. 21ve ölçek çubukları 1 µm. (C) A karşılaştırma-in kas mitokondriyal fractionations denetimi (CON) ve uyarılmış (CCA) kas arasındaki CCA stimülasyon 7 gün sonra gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5. CCA tarafından 7 gün upregulated lizozomal sistemidir. Bu TFEB (A) ve (B) LAMP1 protein miktar artış tarafından belirtilir. Sonuçları değişiklikler veri gün 1 CON'da göre normalleştirme tarafından katlayın gibi görüntülenir. (C) temsilcisi leke görüntüleri gösterilir ve GAPDH bir yükleme denetimidir. §P < 0,05, CCA temel etkisi. Tüm veriler ortalama ± SEM gösterilir (N = 8); ¶P < 0,05, zaman temel etkisi; P < 0,05, önemli fark kontrolü (CON) gün 1 vs. Bu rakam Kim ve Hood19değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
13,24,25 egzersiz kas fenotipik uyarlamalar çalışmak için mükemmel bir model egzersiz yoluyla düşük frekanslı kas uyarımı vivo içindekronik contractile etkinliği (CCA) modeldir , 26. önceki çalışmalar20,27' de gösterildiği CCA hangi tarafından araştırmacılar denetim eğitim birimleri ve Frekanslar (Yani, zaman ve gün) ve çeşitli biyokimyasal ve/veya moleküler araştırmak etkili bir araç olduğunu tekrarlanan nöbetleri contractile etkinlik boyunca olaylar. Bu model en iyi özelliklerinden biri kontralateral hindlimb kaslarının değişkenlik hayvanlar arasında en aza indirmek için yardımcı olan bir iç kontrol olarak kullanılan var. Ayrıca, bir on yıl içinde çok sayıda bizim deneyler göstermiştir dış CCA birim bir hayvanın sıradan davranış kalıpları (Örneğin, gezici, yeme ve uyku) sınırlamaz ve ek deneysel tedaviler için böyle kullanılmasına uyuşturucu iğne. Böylece, araştırmacılar kendi eğitim çalışmaları kendi deneysel değişiklikler ile CCA protokolünde uygulayabilirsiniz.
Her ne kadar tüm adımları survival cerrahi bir doğası nedeniyle üst düzey bir konsantrasyon talep edebilir bu CCA iletişim kuralı birkaç kritik adım vardır. Tutarlı yerlerde telleri bağlamak özellikle önemlidir ve landmarking sinir telleri aynı mesafede dikiş, aynı yerde tutarlılık sağlamak için ameliyat aynı usta araştırmacı için önerilir sinir, vb. Buna ek olarak, bu gevşetti veya yıpranmış teyp yordamı bir hata neden olabilir çünkü çekim öncesi ve sırasında CCA uygulama güvenlik onaylamak gereklidir.
Bu CCA model küçük bazı sınırlamalar vardır. Taping tarafından sabit CCA stimülasyon birim beri bazı hayvanlar küçük deri tahrişleri söyleşilerin çevresinde sergi. Bu CCA odası kayıt olmadan yerini alacak bir giyilebilir ceket kullanımı ile gelecekteki çalışmaları gelişmiş olabilir, ancak, biz böyle ceketler ile başarılı olmadı. Alternatif olarak, bu yordamı daha invaziv olsa Stimülatörü söyleşilerin yordamı28, önlemek için mayi uzayda implante. Buna ek olarak, açıklanan dış uyarıcı birim için kızılötesi ışık açarak kontrol edilebilir şekilde tasarlanmıştır. Bir birim için kızılötesi ışık yanıt vermiyorsa, ancak, bu değişiklikleri dayanıklılık veya duyarlılık birimi sonra uzun süre kullanımı gösterebilir. Bir mikroçip uygulanması sonuçta kızılötesi ışık kullanımı önlemek olabilir ve programlanmış ve saklanan tüm CCA parametreleri sağlayacak bir daha kontrollü ve doğru biçimde uygulanacak CCA etkinleştirme. Tüm çalışma tasarımlar de kontralateral uzuv sham cerrahi cerrahi prosedür kendisini kaynaklanan herhangi bir olası sonuçları dışlamak için kullanımı göz önüne almalısınız.
Nasıl CCA kas düzenleyen araştırma devam etmek için faydalıdır kütle ve kronik kas kullanmamak veya diğer kas hastalığı bağlamında dönemleri takip fenotip. Son klinik çalışmalar29,30gösterildiği gibi CCA da yaşlanma nüfus anabolik sinyal mekanizmaları üzerinde onun etkinliğini incelemek için uygulanabilir. Sonuç olarak, araştırmacılar sayede kas iskelet fenotipik uyarlamalar kronik egzersiz için temel alınan çeşitli hücresel ve moleküler mekanizmalar araştırmak için onların çalışmaları, bu CCA iletişim kuralını kullanan avantajlarından yararlanmak için teşvik ediyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Liam Tyron el yazması uzman onun okuma için minnettarız. Bu eser Doğa Bilimleri ve mühendislik Araştırma Konseyi, Kanada (NSERC) ö. A. Hood için fon tarafından desteklenmiştir. Ö. A. Hood ayrıca Kanada araştırma sandalye hücre fizyolojisi sahiptir.
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 |
References
- 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).
- Hood, D. A. Invited Review: contractile activity-induced mitochondrial biogenesis in skeletal muscle. J Appl Physiol. 90 (3), 1137-1157 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mosole, S., et al. Long-term high-level exercise promotes muscle reinnervation with age. J Neuropathol Exp Neurol. 73 (4), 284-294 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Takahashi, M., Rana, A., Hood, D. A. Portable electrical stimulator for use in small animals. J Appl Physiol. 74 (2), 942-945 (1993).
- 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).
- Pette, D., Vrbova, G. What does chronic electrical stimulation teach us about muscle plasticity? Muscle Nerve. 22 (6), 666-677 (1999).
- Pette, D. Historical Perspectives: plasticity of mammalian skeletal muscle. J Appl Physiol. 90 (3), 1119-1124 (2001).
- Pette, D., Vrbova, G. The Contribution of Neuromuscular Stimulation in Elucidating Muscle Plasticity Revisited. Eur J Transl Myol. 27 (1), 6368 (2017).
- 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).
- Kim, Y., Hood, D. A. Regulation of the autophagy system during chronic contractile activity-induced muscle adaptations. Physiol Rep. 5 (14), (2017).
- 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).
- Ljubicic, V., et al. Molecular basis for an attenuated mitochondrial adaptive plasticity in aged skeletal muscle. Aging (Albany NY). 1 (9), 818-830 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kern, H., et al. Electrical stimulation counteracts muscle decline in seniors. Front Aging Neurosci. 6, 189 (2014).
- 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).
