De meting van de geleiding van de zenuwen is een nuttig instrument om te beoordelen Muismodellen van neurodegeneratie maar wel vaak alleen toegepast ter stimulering van de nervus ischiadicus in hindlimbs. Hier beschrijven we een techniek voor het meten van samengestelde spier actiepotentiaal (CMAP) in vivo in de muis voorpoot spieren geïnnerveerd door de plexus brachialis.
Beoordeling van de functionaliteit van de zenuw axon verstrekt gedetailleerde informatie over de progressie van neuromusculaire aandoeningen. Elektrofysiologische opnamen biedt een gevoelige aanpak voor het meten van de zenuw geleiding in mens en knaagdier modellen. Het verbreden van de technische mogelijkheden voor elektromyografie in muizen, is het meten van samengestelde spier actie potentials (CMAPs) van de plexus brachialis zenuwen in de voorpoot met behulp van naald elektroden wordt hier beschreven. CMAP opnames na het stimuleren van de nervus ischiadicus in hindlimbs zijn eerder beschreven. De nieuw geïntroduceerde methode hier zorgt voor de evaluatie van de geleidbaarheid van de zenuw op een extra site, en dus een meer diepgaand overzicht van de neuromusculaire functionaliteit. De techniek biedt informatie over zowel het relatieve aantal functionele axonen en het niveau van de myelinisering. Daarmee is deze methode kan worden toegepast om te beoordelen van zowel axonale ziekten evenals demyeliniserende voorwaarden. Deze minimaal-invasieve methode vereist geen extractie van de zenuw en daarom geschikt voor herhaalde metingen voor longitudinale follow-up in hetzelfde dier. Soortgelijke opnamen worden uitgevoerd in klinische opstellingen om te benadrukken de translationeel relevantie van de methode.
Elektrofysiologie wordt gebruikt als een diagnostisch hulpprogramma in neuromusculaire aandoeningen zoals motor neuron stoornissen, plexopathies, neuropathieën, aandoeningen van de motorische eindplaat en myopathieën. In Amyotrofische laterale sclerose (ALS), waarin voornamelijk de motorische neuronen worden beïnvloed, worden de axonale schade en spier verlamming1 weerspiegeld in verminderde CMAP amplitudes van zenuw geleiding studies (NCS). Bij ziekte van Charcot-Marie-Tooth (CMT) kunnen axonale degeneratie zowel demyelinisatie worden geraamd in perifere zenuwen NCS2gebruikt. Deze techniek kan gebruikt worden voor het bevestigen van de diagnose alsmede de ziekte progressie3,4te evalueren. NCS inschakelen de schatting van de axonale pathologie, die wordt afgeleid uit de omvang van de actiepotentiaal amplitude5, en de omvang van de demyelinisatie – wat in verminderde geleiding snelheid resulteert, verlengd distale latenties of geleiding blok 6.
CMAP meting is een snelle en gevoelige methode om te evalueren van de zenuw geleiding zowel bij mensen en muizen. Overwegende dat bij patiënten de NCS worden routinematig uitgevoerd op verschillende plaatsen verschillende zenuwen en spieren, opnemen in muizen, zijn meestal de CMAP-metingen gedaan alleen voor de nervus ischiadicus te beoordelen van zenuw functionaliteit in het hindlimbs. Echter in sommige dierlijke studies zou het zinvol te record CMAP zowel in de voorgrond- en hindlimbs, bijvoorbeeld, te volgen progressie differentiële ziekte tussen voor- en hindlimbs in ALS Muismodellen.
Hier introduceren we een methode voor het opnemen van CMAPs van de voorpoten van muizen met behulp van naald elektroden. Daarnaast bieden wij een aanpak voor het meten van CMAPs uit hindlimbs, eveneens met naald elektroden. De meting van CMAPs uit hindlimbs met ring elektroden heeft ingediend eerder7,8. De opname van CMAPs met behulp van naald elektroden is een snelle meetmethode, het vereist geen scheren van de vacht en de procedure voor het meten van zowel hind- en voorpoten duurt slechts 10 minuten per dier voor een ervaren onderzoeker. Bovendien is deze minimaal invasieve benadering haalbaar voor herhaalde metingen aan het longitudinale follow-up van meerdere zenuwen in dieren toestaan.
Gevoelige opname methoden zijn essentieel voor de beoordeling van de progressie van de ziekte en met name de werkzaamheid van een therapie in diermodellen van neuronale aandoeningen. Het bepalen van de CMAPs is een minimaal invasieve elektrofysiologische techniek, die routinematig gebruikt is in klinieken en experimentele opstellingen te beoordelen van zenuw geleiding in stoornissen neuromusculaire en neuropatische3,18. Hier beschrijven we een nieuwe toepassing voor CMAP opnemen bij muizen om te meten de geleiding van de zenuwen in de plexus brachialis zenuwen van de voorpoot. De onderhavige methode kunt een veelzijdiger en gedetailleerde longitudinale beoordeling van neuronale functie in muis modellen van neurodegeneratie.
De naald-elektroden zijn iets meer invasief dan ring elektroden en vooral in longitudinale studies moet worden gezorgd om te minimaliseren van weefselbeschadiging. Een mogelijk nadeel van de methode is daaruit voortvloeiende letsel van een zenuw of spier piercing. Echter, na zorgvuldige subcutane plaatsing van de elektroden, de schade en de verstoring van de spieren en zenuwen kunnen worden voorkomen. In tegenstelling tot de methode met behulp van ring elektroden, vereist de hier voorgestelde methode geen scheren van de vacht van grote delen van het lichaam. Dientengevolge, is er geen ongemak of effect op thermoregulatie voor het dier.
De positionering van de elektroden is essentieel voor de correcte en consequente opname van de CMAP amplitudes en latencies. Het is raadzaam om de positie van de elektroden te en metingen uit te voeren twee tot drie op elke site om te bevestigen dat de maximale stimulatie en reacties worden bereikt. Juiste opnamen moeten produceren tweefase bochten zoals aangetoond in Figuur 2. Om de methode te standaardiseren, zijn niet-transgene muizen zonder zenuw verwonding de beste modellen om de goede en consistente elektrode plaatsing voor optimale stimulatie. Herbruikbare naald elektroden zijn geschikt voor herhaald gebruik als ze zijn regelmatig gesteriliseerd, bijvoorbeeld met Glutaaraldehyde gedurende 20 minuten tussen dieren, en geïnspecteerd op scherpte.
In gezonde volwassen muizen zijn de amplitudes van de CMAP opgenomen met de onderhavige methode meestal 80-100 mV na het stimuleren van de nervus ischiadicus en de plexus brachialis. Dit is met name groter dan de reacties gemeten met ring elektroden, omdat er een hogere impedantie veroorzaakt door de huid voor de ring elektroden die van 20-40 mV8,19,20 resultaten. In ALS Muismodellen dalen de CMAP amplitudes na het stimuleren van de nervus ischiadicus of de plexus brachialis in verlamde ledematen tot 10-30 mV. De omvang van de CMAP-amplitude is kleiner bij jonge dieren omdat de amplitude CMAP tijdens de ontwikkeling21 toeneemt.
De methode die we hier beschrijven is vooral handig in muismodellen van ALS, waarin denervation en latere motor tekorten, eerder in de hindlimbs dan in de voorpoten13plaatsvinden. Naast denervation, kan de methode reinnervation, die wordt bepaald als verhinderd of achterlijk daling in de amplitude CMAP detecteren. De dramatische daling van de amplitude van de CMAP in de spieren van de hindlimbs reeds op de leeftijd van symptoom intreden belemmert de follow-up van verder de progressie van de ziekte; Als de CMAP amplitudes zeer lage waarden in het vroege stadium van de ziekte bereiken, doen ze niet verder afnemen tijdens het ziekteproces. In tegenstelling, axonale verlies vordert in een langzamer tempo in de plexus brachialis zenuwen van de voorpoten en presenteert een gevoeliger optie voor het meten van de progressie van de ziekte over een langere duur van de ziekte. Bovendien kon de minder gedegenereerd voorpoten geven een meer potente site voor het beoordelen van de therapeutische benaderingen die gericht zijn op verbetering van axonale functie.
Het is duidelijk dat de gepresenteerde techniek nieuwe mogelijkheden voor de karakterisatie van muis modellen van neuromusculaire aandoeningen biedt. CMAP opnames met naald elektroden van de nervus ischiadicus en de plexus brachialis is een snelle en reproduceerbare methode te beoordelen van axonale verlies en demyelination in hind-zo goed als de voorpoten. De gevoeligheid van de methode maakt detectie van axonale tekorten zelfs voordat opmerkelijke motor tekorten kunnen worden opgenomen, en dus staat de vroege kwantificering van deze gebreken. Bovendien is de mogelijkheid van herhaalde testen vermindert het aantal vereiste dieren en vindt u een gedetailleerd overzicht van de progressie van de neuromusculaire en neuropatische ziekten op verschillende plaatsen in een afzonderlijk dier.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd ondersteund door de KU Leuven (‘Opening van de toekomst’ en C1), het Fonds voor wetenschappelijk onderzoek Vlaanderen (FWO-Vlaanderen), de Thierry Latran Foundation, de Association Belge contre les Maladies neuro-Musculaires (ABMM), de spierdystrofie Vereniging (MDA), de en ALS vereniging en de ALS Liga (België). PVD bezit een hoge investigatorship van FWO-Vlaanderen. RP werd gesteund door subsidies van de Central Remedial Clinic (CRC) Ierland en wordt momenteel ondersteund de nationale universiteit van Ierland (NUI) en het 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 |