Måling av nerve ledning er en nyttig verktøyet å vurdere musen modeller av neurodegeneration men det er ofte bare brukt for å stimulere sciatic nerve i hindlimbs. Her beskriver vi en teknikk for å måle sammensatte muskel handling potensial (CMAP) i vivo i musen forlemen muskler innerveres av plexus brachialis.
Vurdere funksjonaliteten til nerve axon gir detaljert informasjon om utviklingen av nevromuskulære lidelser. Elektrofysiologiske recordings gi en følsom tilnærming for å måle nerve gjennomføring hos mennesker og gnager modeller. For å utvide det tekniske muligheter for Elektromyografi i mus, beskrives måling av sammensatte muskel handling potensialer (CMAPs) fra brachialis nerve i forlemen bruker nål elektroder her. CMAP innspillinger etter stimulere sciatic nerve i hindlimbs har vært beskrevet tidligere. Den nylig introduserte metoden gir her evalueringen av nerve ledningsevne på et ekstra område, og dermed gir en dypere oversikt over nevromuskulær funksjonaliteten. Teknikken gir informasjon på både den relative antallet funksjonelle axons og myelination nivå. Denne metoden kan dermed brukes til å vurdere både axonal sykdommer samt demyeliniserende forhold. Denne minimal invasiv metoden krever ikke utvinning av nerve og derfor er det egnet for gjentatte målinger for langsgående oppfølging i samme dyret. Lignende opptak utføres i klinisk oppsett å understreke translasjonsforskning relevansen av metoden.
Elektrofysiologi brukes som et diagnostisk verktøy i nevromuskulære lidelser som motor neuron sykdommer, plexopathies, neuropathies, nevromuskulær krysset lidelser og myopathies. I amyotrofisk lateral sklerose (ALS), der påvirkes hovedsakelig motor neurons, gjenspeiles axonal skade og muskler lammelser1 i redusert CMAP amplituder på nerve gjennomføring studier (NCS). Charcot-Marie-Tooth sykdom (CMT) kan både axonal degenerasjon og demyelinisering anslås i eksterne nerver bruker sokkel2. Denne teknikken kan brukes for å bekrefte diagnosen også for å vurdere sykdom progresjon3,4. SOKKEL aktiverer estimering av axonal patologi, som er utledet fra omfanget av handlingen potensial amplituden5, og omfanget av demyelinisering – som resulterer i redusert ledning hastighet, forlenget distale ventetider eller gjennomføring blokker 6.
CMAP måling er en rask og følsom å evaluere nerve gjennomføring både mennesker og mus. Mens pasienter norsk utføres rutinemessig på flere steder for å registrere ulike nerver og muskler, i mus, utføres vanligvis CMAP målene bare for sciatic nerve å vurdere nerve funksjonalitet i hindlimbs. Men i enkelte dyrestudier ville det være en fordel å post CMAP både i forgrunnen- og hindlimbs, for eksempel å følge differensial sykdomsprogresjon mellom forgrunnen- og hindlimbs i ALS musen modeller.
Her introduserer vi en metode for registrering av CMAPs fra forelimbs mus med nål elektroder. I tillegg tilbyr vi en tilnærming for å måle CMAPs fra hindlimbs, likeså med nål elektroder. Måling av CMAPs fra hindlimbs med ring elektroder presentert tidligere7,8. Innspillingen av CMAPs med nål elektrodene er en rask måling metode, det krever ikke barbere av pelsen og fremgangsmåten for å måle både hind- og forelimbs tar bare 10 minutter per dyr for en erfaren forsker. Videre er denne minimal invasiv tilnærming mulig for gjentatte målinger tillate langsgående oppfølging av flere nerver i dyr.
Følsom opptak metoder er avgjørende for vurdere sykdomsprogresjon og spesielt effekten av en terapi i dyremodeller neuronal lidelser. Avgjøre CMAPs er en minimal invasiv elektrofysiologiske teknikk, som rutinemessig brukes i klinikker og eksperimentelle oppsett for å vurdere nerve ledning nevromuskulær og nevropatisk lidelser3,18. Her beskriver vi en ny søknad for CMAP opptak i mus for å måle nerve gjennomføring i brachialis nerve av forlemen. Presentert metoden gir en mer allsidig og detaljert langsgående vurdering av neuronal funksjon i musen modeller av neurodegeneration.
Spesielt i longitudinelle studier omsorg må tas for å minimere skade på vev nålen elektrodene er litt mer krenkende enn ring elektroder. En mulig ulempe metoden er skade fra piercing en nerve eller muskel. Men etter nøye subkutan plasseringen av elektrodene, kan skader og forstyrrelse av muskler og nerver forebygges. I motsetning til metoden bruker ring elektroder, krever ikke metoden presenteres her barbering av fur fra store deler av kroppen. Som en konsekvens, er det ingen ubehag eller effekt på thermoregulation for dyret.
Plasseringen av elektrodene er avgjørende for riktig og konsistent innspillingen CMAP amplitudes og ventetid. Det anbefales å flytte elektrodene og utføre to til tre målinger på hvert område for å bekrefte at maksimal stimulering og svar er oppnådd. Riktig opptak skal produsere bifasisk kurver som vist i figur 2. For å standardisere metoden, er ikke-transgene mus uten nerve skade de beste modellene å etablere korrekt og konsistent elektroden posisjonering for optimal stimulering. Gjenbrukbare nål elektrodene er egnet for gjentatt bruk hvis de er regelmessig sterilisert, f.eks med glutaraldehyde i 20 minutter mellom dyr og inspisert for skarphet.
I sunn voksen mus er CMAP amplituder med presentert metoden vanligvis 80-100 mV etter stimulerende sciatic nerve og plexus brachialis. Dette er spesielt større enn svarene målt med ring elektroder, fordi det er en høyere impedans forårsaket av huden for ring-elektroder som gir resultater av 20-40 mV8,19,20. I ALS musen modeller redusere CMAP amplituder etter stimulere sciatic nerve eller plexus brachialis i lammet lemmer til 10-30 mV. Omfanget av CMAP amplituden er mindre i ung dyrene siden CMAP amplituden øker under utvikling21.
Metoden som beskrives her er spesielt nyttig i musen modeller av ALS, som denervation, og påfølgende motor underskudd, utføres tidligere i hindlimbs enn i forelimbs13. I tillegg denervation oppdaget metoden reinnervation som bestemmes som forhindret eller tilbakestående nedgang i CMAP amplituden. Den dramatiske nedgangen i CMAP amplituden i musklene i hindlimbs allerede i en alder av symptomdebut hindrer oppfølgingen av ytterligere sykdomsprogresjon; som CMAP amplituder nå svært lave på et tidlig stadium av sykdommen, redusere de ikke ytterligere under sykdommen prosessen. Derimot axonal tap utvikler med lavere tempo i brachialis nerve av forelimbs og presenterer et mer følsomme alternativ for å måle sykdomsprogresjon over en lengre varighet av sykdommen. Videre kunne mindre degenerert forelimbs gi et mer potent område for å vurdere behandlingsmetoder som tar sikte på å styrke axonal funksjon.
Det er klart at presentert teknikken gir nye muligheter for karakterisering av musen modeller av nevromuskulære lidelser. CMAP innspillinger med nål elektroder fra ischias nerven og plexus brachialis er en rask og reproduserbar metode å vurdere axonal tap og demyelination i hind-så vel som forelimbs. Følsomheten til metoden gjør det mulig påvisning av axonal underskudd selv før kjente motor underskudd kan registreres, og dermed lar den tidlige kvantifiseringen av disse feilene. Videre at gjentatte testing reduserer antallet nødvendige dyr og gir en detaljert oversikt over utviklingen av nevromuskulær og nevropatisk sykdommer på ulike steder i en individuell dyr.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen har blitt støttet av KU Leuven (‘Åpne fremtiden’ og C1), fondet for vitenskapelig forskning Flandern (CVE-Vlaanderen), Thierry Latran stiftelsen, Association Belge contre les sykdommer Nevro-Musculaires (ABMM), muskeldystrofi Association (MDA), den og ALS Association og ALS Liga (Belgia). PVD holder en senior investigatorship av CVE-Vlaanderen. RP ble støttet av tilskudd fra den sentrale Remedial klinikk (CRC) Irland og støttes nasjonale Universitetet i Irland (NUI) og CVE.
Resuable subdermal needle electrode, Pl/Ir | Technomed | TE/S61-434 | The Needle is 13 mm (0.51") in length, 0.4 mm (27G) in diameter |
Natus electrodiagnostic system | Natus Neurology | UltraPro S100 | EMG device |
Synergy | Natus Neurology | version 20.1.0.100 | EMG software for UltraPro S100 |
Physitem Controller | Rothacher-Medical GmbH | TCAT-2LV | Heating pad |
combi-vet Base Anesthesia System Digital Flowmeter with TEC 3 Vaporize | Rothacher & Partner | CV 30-301-D | Isoflurane Vaporizer and flowmeter |
Iso-Vet 1000 mg/g | Piramal Healthcare UK Limited | AP/DRUGS/220/96 | Isoflurane |
SOD1-G93A mice | The Jackson Laboratory | #002726 | ALS tg and non-tg control littermates, only females |
PrP-hFUS-WT3 mice | The Jackson Laboratory | #017916 | ALS tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |
C57BL/6Jax mice | The Jackson Laboratory | #000664 | Non-tg mice for axotomy, male and female |
C61-PMP22 mice | Mouse line was generously donated by Prof. M. Sereda (The Max Planck Institute of Experimental Medicine, Göttingen, Germany). | CMT tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |