La misura della conduzione del nervo è un utile strumento per valutare i modelli murini di neurodegenerazione ma è frequentemente applicata solo per stimolare il nervo sciatico nelle zampe posteriori. Qui, descriviamo una tecnica per misurare muscolare composto (CMAP) del potenziale di azione in vivo nei mouse forelimb muscoli innervati dal plesso brachiale.
Valutare la funzionalità dell’assone del nervo fornisce informazioni dettagliate sulla progressione delle malattie neuromuscolari. Le registrazioni elettrofisiologiche forniscono un approccio sensibile per misurare la conduzione del nervo in esseri umani ed i modelli del roditore. Per ampliare le possibilità tecniche per elettromiografia nei topi, la misura dei potenziali d’azione muscolare composto (CMAPs) dal nervo del plesso brachiale in arto anteriore utilizzando elettrodi ad ago è descritta qui. Registrazioni di CMAP dopo stimolando il nervo sciatico in zampe posteriori sono state descritte in precedenza. Il metodo recentemente introdotto qui permette per la valutazione della conducibilità del nervo presso un sito aggiuntivo e quindi fornisce una panoramica più profonda della funzionalità neuromuscolare. La tecnica fornisce informazioni su entrambi il numero relativo di assoni funzionali e il livello di mielinizzazione. Quindi, questo metodo può essere applicato per valutare axonal malattie nonché condizioni demielinizzante. Questo metodo come minimo dilagante non richiede l’estrazione del nervo e quindi è adatto per misure ripetute per follow-up longitudinale dello stesso animale. Simili registrazioni vengono eseguite nella cliniche messe a punto per sottolineare la rilevanza traslazionale del metodo.
Elettrofisiologia è utilizzato come strumento diagnostico in disordini neuromuscolari quali disturbi del neurone di motore, plexopathies, neuropatie, disturbi della giunzione neuromuscolare e miopatie. Nella sclerosi laterale amiotrofica (ALS), in cui sono interessati principalmente i motoneuroni, il danno assonale e di paralisi muscolare1 vengono riflesse in ampiezze di CMAP ridotte su studi di conduzione nervosa (NCS). Nella malattia di Charcot-Marie-Tooth (CMT) sia la degenerazione assonale e demielinizzazione può essere stimati in nervi periferici utilizzando NCS2. Questa tecnica può essere utilizzata per confermare la diagnosi anche per valutare la progressione di malattia3,4. NCS consentono la stima della patologia assonale, che viene dedotto dalla grandezza del potenziale d’azione ampiezza5, e nella misura del demyelination – che si traduce in velocità di conduzione ridotta, prolungato gli stati latenti distali, o blocco di conduzione 6.
Misurazione di CMAP è un metodo veloce e sensibile per valutare la conduzione del nervo sia negli esseri umani e topi. Considerando che in pazienti NCS sono effettuati ordinariamente in vari siti di registrare diversi nervi e muscoli, nei topi, le misurazioni di CMAP sono in genere fatto solo per il nervo sciatico valutare la funzionalità del nervo nelle zampe posteriori. Tuttavia, in alcuni studi sugli animali sarebbe vantaggioso a record CMAP sia in anteriori e posteriori, ad esempio, per seguire la progressione di malattia differenziale tra anteriori e posteriori in modelli murini di ALS.
Qui, presentiamo un metodo per la registrazione di CMAPs da arti anteriori dei topi utilizzando elettrodi ad ago. Inoltre, offriamo un approccio per misurare CMAPs da zampe posteriori, allo stesso modo con gli elettrodi ad ago. La misurazione di CMAPs da zampe posteriori con elettrodi di anello è stata presentata precedenti7,8. La registrazione di CMAPs utilizzando elettrodi ad ago è un metodo di misurazione rapido, non richiede la rasatura del pelo e la procedura per la misurazione sia hind – e arti anteriori prende solo 10 min per animale per un ricercatore esperto. Inoltre, questo approccio mini-invasivo è fattibile per misure ripetute consentire il follow-up longitudinale di nervi multipli negli animali.
Metodi di registrazione sensibili sono essenziali per valutare la progressione della malattia e soprattutto l’efficacia di una terapia in modelli animali di malattie neuronali. Determinare il CMAPs è una tecnica elettrofisiologica minimamente invasiva, che è usata ordinariamente nelle cliniche e nelle configurazioni sperimentali per valutare la conduzione del nervo in disordini neuromuscolari e neuropatico3,18. Qui, descriviamo una nuova applicazione per CMAP in topi di registrazione al fine di misurare la conduzione del nervo nel nervo del plesso brachiale dell’arto anteriore. Il metodo proposto permette una valutazione longitudinale più versatile e dettagliata della funzione di un neurone nel topo modelli di neurodegenerazione.
Gli elettrodi dell’ago sono leggermente più invasivi rispetto agli elettrodi anello e soprattutto in studi longitudinali devono prestare attenzione per ridurre al minimo i danni ai tessuti. Uno svantaggio possibile del metodo è ferita risultante da piercing un nervo o del muscolo. Tuttavia, dopo attento posizionamento sottocutaneo di elettrodi, il pregiudizio e la rottura dei muscoli e dei nervi può essere evitate. Contrariamente al metodo usando elettrodi di anello, il metodo presentato qui non richiedono la rasatura del pelo dalle grandi parti del corpo. Di conseguenza, non c’è nessun fastidio o effetto sulla termoregolazione per l’animale.
Il posizionamento degli elettrodi è fondamentale per la registrazione corretta e coerenza delle ampiezze CMAP e latenze. Si consiglia di riposizionare gli elettrodi ed effettuare due o tre misure in ogni sito per confermare che la stimolazione massima e le risposte vengono raggiunti. Le registrazioni corrette dovrebbero produrre curve bifase come dimostrato nella Figura 2. Per standardizzare la metodica, non transgenici senza ferita del nervo sono i migliori modelli per stabilire l’elettrodo corretto e coerenza posizionamento per la stimolazione ottima. Elettrodi ad ago riutilizzabile sono adatti per usi ripetuti se sono regolarmente sterilizzati, per esempio con glutaraldeide per 20 minuti tra gli animali e controllati per la nitidezza.
In topi adulti sani, le ampiezze CMAP, registrate con il metodo proposto sono tipicamente 80-100 mV dopo stimolazione del nervo sciatico e del plesso brachiale. Questo è in particolare più grande le risposte misurate con elettrodi di anello, perché c’è una maggiore impedenza causata dalla pelle per gli elettrodi di anello che produce risultati di 20-40 mV8,19,20. In modelli murini di ALS, le ampiezze CMAP dopo stimolando il nervo sciatico o del plesso brachiale in membra paralizzate diminuiscono a 10-30 mV. La grandezza dell’ampiezza di CMAP è più piccola in animali giovani, poiché l’ampiezza CMAP aumenta durante lo sviluppo21.
Il metodo che descriviamo qui è particolarmente utile in modelli murini di ALS, in cui denervazione e conseguente deficit motori, si verificano in precedenza le zampe posteriori rispetto a arti anteriori13. Oltre a denervazione, il metodo potrebbe rilevare reinnervazione determinato come declino ha impedito o ritardato dell’ampiezza di CMAP. La drammatica diminuzione dell’ampiezza di CMAP nei muscoli delle zampe posteriori già all’età di insorgenza dei sintomi ostacola il follow-up di ulteriore progressione di malattia; come le ampiezze CMAP raggiungono valori molto bassi nella fase iniziale della malattia, non diminuire ulteriormente durante il processo di malattia. Al contrario, la perdita axonal progredisce a un ritmo più lento nel plesso brachiale nervo degli arti anteriori e presenta un’opzione più sensibile per misurare la progressione di malattia nel corso di una durata più lunga della malattia. Inoltre, gli arti anteriori meno degenerati potrebbero fornire un sito più potente per valutare approcci terapeutici che mirano al miglioramento della funzione assonale.
È chiaro che la tecnica presentata fornisce nuove possibilità per la caratterizzazione del mouse modelli di malattie neuromuscolari. Registrazioni di CMAP con elettrodi ad ago dal nervo sciatico ed il plesso brachiale è un metodo rapido e riproducibile per valutare la perdita assonale e demielinizzazione a posteriori-pure come arti anteriori. La sensibilità del metodo consente il rilevamento di axonal deficit anche prima notevole deficit motori possono essere registrate e così permette la quantificazione precoce di questi difetti. Inoltre, la possibilità di prova ripetuta riduce il numero di animali necessari e fornisce una panoramica dettagliata della progressione delle malattie neuromuscolari e neuropatica in siti diversi in un singolo animale.
The authors have nothing to disclose.
Questa ricerca è stata sostenuta da KU Leuven (‘Apertura al futuro’ e C1), il fondo per le Fiandre di ricerca scientifica (FWO-Vlaanderen), la Fondazione di Latran Thierry, l’Association Belge contre les Maladies neuro-muscolari (ABMM), la distrofia muscolare Associazione (MDA), la e ALS Association e la Liga di ALS (Belgio). PVD tiene un investigatorship senior di FWO-Vlaanderen. RP è stata sostenuta da sovvenzioni dall’Irlanda centrale correttive clinica (CRC) e attualmente è supportata la National University of Ireland (NUI) e il FWO.
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 |