Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Коллекция скелетных биопсий мышц из Высшего отсека человеческого мускулуса Tibialis перед механической оценкой

Published: September 27, 2020 doi: 10.3791/61598
Automatic Translation
1,4, 1,2, 3
1Faculty of Sport Science, Human Movement Science, Ruhr University Bochum, 2School of Human Movement and Nutrition Sciences, The University of Queensland, 3Faculty of Sport Science, Sports Medicine and Sports Nutrition, Ruhr University Bochum, 4Institute of Physiology II, University of Muenster

Summary

В этом техническом отчете описывается вариация модифицированной техники Бергстрёма для биопсии передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждение волокна.

Abstract

Механические свойства контрактных скелетных волокон являются важнейшими показателями общего здоровья мышц, функции и производительности. Биопсия скелетных мышц человека часто собирается для этих начинаний. Тем не менее, относительно мало технических описаний процедур биопсии, за пределами широко используемых musculus vastus lateralis, доступны. Хотя методы биопсии часто корректируются с учетом характеристик каждой изучаемой мышцы, лишь немногие технические отчеты разделяют эти изменения для большего сообщества. Таким образом, мышечная ткань от человеческих участников часто впустую, как оператор изобретает колесо. Расширение доступного материала по биопсии из различных мышц может уменьшить инцидент неудачной биопсии. В этом техническом отчете описывается вариация модифицированного метода Бергстрёма на передней передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждения волокна и обеспечивает длину волокна, достаточную для механической оценки. Операция является амбулаторной процедурой, которая может быть завершена в течение часа. Период восстановления для этой процедуры является немедленным для легкой активности (т.е. ходьба), до трех дней для возобновления нормальной физической активности, и около одной недели для ухода за ранами. Извлеченные ткани могут быть использованы для механических экспериментов силы и здесь мы представляем репрезентативные данные активации. Этот протокол подходит для большинства целей сбора, потенциально адаптируется к другим скелетным мышцам, и может быть улучшена путем модификации коллекции иглы.

Introduction

Изучение физиологии мышц человека в клинических или исследовательских целях часто требует биопсии мышц. Например, основная проблема в физиологии мышц человека и биомеханики заключается в том, чтобы различать и понимать различные адаптации мышечной производительности для физических упражнений. Адаптация производительности включает в себя не только структурные адаптации (например, изменения в контрактильные белки, мышечная архитектура), но ивключают в себя нейронные адаптации 1, которые очень трудно, если не невозможно, чтобы оценить отдельно при тестировании нетронутыми на месте человеческих мышц. Эксперименты на уровне волокна удаляют эти компоненты более высокого порядка и позволяют более прямой оценки сокращения мышц и могут быть собраны с помощью методов биопсии. Биопсия мышц была собрана по крайней мере с 1868года 2. Сегодня преобладающей техникой для сбора биопсии мышц является модифицированная техникаБергстрёма 3,,4,5, хотя другие методы доступны, включая использование Конхотома Вейл-Блейксли6 или так называемой тонкойиглы 7,8. Все эти методы используют специальные иглы, как инструменты, которые предназначены для прохода в мышцы и сократить кусок ткани. В частности, модифицированная техника Бергстрёма использует большую модифицированную иглу (размер иглы 5 мм здесь; Рисунок 1) который имеет окно близко к кончику иглы и меньший внутренний трокар, который движется вверх и вниз по игле, сокращая мышцы при прохождении через окно иглы. В этом священном трокаре находится ramrod, который движется вверх и вниз по валу трокара и толкает биопсию к окну иглы. Для того чтобы вытянуть мышцу в окно иглы, шланг всасывания прикреплен, который всасывает воздух из иглы и вытягивает мышцу в окно иглы через отрицательное давление.

Биопсия мышц часто приобретаются для изучения изменений в содержании белка, экспрессии генов или морфологии, вызванных болезнью или вответ на программу упражнений 1,,9,,10,,11. Другим важным использованием для биопсии мышц является механические эксперименты, такие как измерение волоконно-контрактной силы, жесткость мышечного волокна, иисторико-зависимые свойства мышц 12,,13,,14,,15,16. Одноволокнистая или оптоволоконная механика измеряются путем крепления волокон между двигателем длины и предуцом силы на специализированных установках, которые контролируют длину волокна, одновременно измеряя силу. Путем проницаемого (например, skinning) волокон, мембрана сарколеммы становится проницаемой для химических веществ в растворе ванны, что позволяет контролировать активацию путем изменения концентрации кальция. Кроме того, влияние контрактиловых свойств на химические вещества/фармацевтику/другие белки можно легко оценить, добавив реагент, о котором идет речь, в раствор ванны. Однако, в то время как этот метод хорошо используется в других моделях животных, заметно меньше исследований, проведенных механических тестов на кожуройволокон из биопсии мышц человека 17,18,19. Одна из причин заключается в том, что инструменты и протоколы биопсии предназначены для удаления как можно больше мышечной ткани, как это возможно с меньшим уважением к уровню структурных повреждений, полученных во время извлечения тканей. Действительно, недавний протокол биопсии предлагает диск биопсии иглы в мышцу и собирать 2-4 кускимышцы 3. Сам процесс наносит небольшой ущерб ДНК или белковому материалу, но часто разрушает волокна и саркомерные структуры таким образом, что активация мышечных волокон становится нестабильной или невозможной. Кроме того, относительная длина волокон в рамках биопсии, как правило, короткие (Lt;2 мм) и не легко обрабатываются для механического тестирования. Для механических испытаний идеальные волокна длинные (3-5 мм) и не повреждены структурно.

Более продвинутые методы извлечения тканей могут быть использованы для ограничения повреждения волокна. Например, однагруппа 20 воспользовалась ранее запланированными «открытыми операциями» предплечья (например, ремонт перелома костей), где мышцы были полностью открыты, а хирург смог визуализировать структуру мышц и тщательно вскрыть относительно большие и структурно неповрежденные образцы мышечной ткани (15 мм х 5 мм х 5 мм). Этот метод "открытой биопсии" благоприятствует, когда участники проходят ранее запланированную процедуру, и поэтому ограничивает пул потенциальных участников, особенно для здоровых взрослых, где никаких операций в противном случае не было бы. Таким образом, многие биопсии, проводимые в исследовательских целях, проводятся амбулаторно, а место разреза хранится как можно меньше, чтобы ограничить риск заражения, рубцов и времени заживления. Таким образом, большинство биопсий собираются вслепую (т.е. оператор не может видеть коллекционую иглу, когда она проходит через фасцию в мышцу). Это означает, что качество биопсии почти полностью основано на мастерстве и опыте оператора. Каждая мышца имеет свои собственные трудности при сборе тканей, таких как риски нарушения нервов и кровеносных сосудов, выбор идеальной глубины сбора и расположение, и решение о соответствующем положении тела, чтобы сохранить мышцы как можно слабее. К сожалению, большинство мышц конкретных skillsets не записаны, и поэтому каждый врач должен "изобретать колесо" при выполнении биопсии на мышцах, новых для них. Это отсутствие опыта обычно приводит к нескольким коллекциям с низким качеством, пока врач не определяет лучшие практики для биопсии на этой мышце. Начинающие врачи часто учатся навыкам через беседы со своими более опытными коллегами, но относительно мало информативных и рецензируемых текстов существуют по этому вопросу, особенно для мышц, которые традиционно не используются для сбора биопсии. Если мы рассмотрим вышеупомяпную информацию, а также трудности с набором добровольцев для биопсии, то ясно, что требуется больше учебной информации, которая максимизирует шансы на успех для каждого участника.

Таким образом, цель этой работы состояла в том, чтобы представить метод биопсии мышц, который обеспечивает протоколы для успешного сбора биопсии мышц с длинными, неповрежденными фрагментами волокна для механических испытаний. Биопсия мышц человека, как правило, осуществляется на, и основная часть биопсии учебный материал находится на, musculus vastus lateralis. Его относительно большой размер мышц и поверхностное расположение по отношению к коже позволяет для сбора адекватной мышечной ткани, при минимизации дискомфорта пациента ифизической травмы 1,21. Тем не менее, Есть некоторые ограничения на использование vastus lateralis для продольных учебных исследований. Например, во время экспериментальных протоколов, которые включают учебную программу, участники должны воздерживаться от дополнительной подготовки вне исследования в течение периода, который часто охватывает 2-6 месяцев. Для спортсменов это часто невозможно, так как vastus lateralis обычно тренируется во время типичных упражнений (например, приседания, прыжки), или обычно используется для спорта (например, бег, езда на велосипеде). Эти отдельные учебные опыты вдали от цели исследования может привести к мышечной адаптации, которые изменяют механику мышц, архитектуру и физиологию таким образом, что трудно или невозможно знать истинное влияние экспериментального протокола исследования на мышечные свойства. Для этих типов исследований, было бы идеально, чтобы выбрать целевую мышцу, которая часто не находится в центре внимания учебных полков. Musculus tibialis передней (TA) является идеальной целевой мышцы, которая удовлетворяет требованиям выше. Кроме того, учебные мероприятия могут быть направлены на TA с использованием контролируемых подходов, таких как с использованием динамометра. Существует почти нет учебных материалов, относящихся к биопсии мышц TA. Поэтому мы разработали модифицированный протокол для сбора относительно неповрежденной биопсии мышц из TA.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже мы наметим протокол для сбора механически неповрежденных волокон из TA добровольцев, которые были зачислены в отдельное текущее исследование. Этот протокол аналогичен тому, что описано Shanely et al.3, которые описали модифицированную технику Бергстрёма в vastus lateralis. Информация, представленная здесь, была уточнена нашей исследовательской группой, но не может быть идеальной для всех лабораторных групп или организационных установок. Мы даем только руководящие принципы, и настоятельно рекомендуем, чтобы лаборатории, новые для сбора биопсии, консультировались с опытными лабораторными группами, прежде чем пытаться провести какие-либо испытания на людях.

Все исследования, проведенные в этой работе, были одобрены Комитетом по этике факультета спортивных наук Рурского университета Бохума. Участники дали бесплатное письменное информированное согласие до участия в исследовании.

1. Экспериментальная подготовка

  1. Оцените критерии исключения, принимая подробную историю болезни участника во время консультации участника (см. ниже).
    1. Исключите участников, если они получили травму целевой мышцы в течение 6 недель, предшествовавших биопсии. Убедитесь, что участники, как правило, здоровы, не знают о нарушениях мышц или коагуляции, и в настоящее время не принимают лекарства, которые вызывают истончение крови (например, аспирин).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь мы отобрали участников, которые были умеренно активны, и поручили им воздержаться от интенсивных или непривычные упражнения на ногу по крайней мере за 3 дня до биопсии. Однако для других исследовательских вопросов эти критерии могут измениться.
  2. Придерживайтесь стерилизации и асептических методов, как это регулируется немецким законодательством и обычной практикой иконтролируется врачом команды 22,23. Эта процедура часто может быть проведена в качестве "прикроватной" процедуры или в амбулаторном хирургическом отделении. Проконсультируйтесь с местным регулирующим органом для получения руководящих указаний.
  3. Составьте команду биопсии. Мы предлагаем, чтобы в группу биопсии вошли 4 человека. Врач (или обученный человек в сборе биопсии), один фельдшер, работающий с врачом, один помощник, который контролирует и взаимодействует с участником, и один помощник, который обрабатывает биопсию мышц сразу после экстракции. С помощью этих номеров, быстрый уход за пациентами может быть введен, если неотложной медицинской помощи происходит во время процедуры. Если комфортно с процедурой, то команда может быть сделана только из двух человек: врач и фельдшер, который будет вместе взять на уход за пациентами и обработки тканей одновременно.
  4. У участника встретиться с ведущим проектом / врач, чтобы рассмотреть, обсудить и подписать форму согласия пользователя. Возьмите подробную историю болезни (аллергия, травмы или операции на нижней конечности и TA) и исключить участника, если они отвечают любому из критериев исключения. Тщательно обсудить восстановление и разрез гигиены.
    1. Объясните участнику, что они будут больны, но смогут ходить сразу после процедуры; ходьба по склонам или лестницам часто неудобно в течение первых 48 часов, с полной активностью обычно возвращаются после 72 часов. Наконец, объясните, что, чтобы ограничить инфекцию и механические ссадины, место разреза должно оставаться перевязанным в течение по крайней мере 1 недели и храниться в чистоте.

2. Визуализация передней Tibialis с B-режим ультразвука

  1. Поручите участнику лечь в удобное положение на спине и максимально расслабить мышцы ног. Используйте специальное устройство (см. ниже) или помощник держать лодыжку в слегка dorsiflexed положение, чтобы имитировать то, что будет сделано во время биопсии.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Важно, чтобы участник имеет расслабленный TA так, что он повторяет мышечные характеристики во время процедуры. Во время экзамена попросите участника заключить контракт и расслабить мышцы, чтобы можно было отметить изменения в мышечной архитектуре.
  2. Используйте ультразвуковой зонд для визуализации поверхностных и глубоких отсеков TA, для изучения мышечной архитектуры и принять решение о глубине вставки и угол атаки иглы(рисунок 2A-B). Укажите ориентиры на коже.
    1. Уделить особое внимание выбору целевой области, которая позволяет избежать основных вен, артерий или нервов.
    2. Оцените поперечное сечение мышцы, с целью выявления центрального апоневероза в тазовом мышечном животе (примерно 1/3 ноги, дистальное к колену, и 2 см боковой гребень) (Рисунок 2B). Замещать расположение и глубину центрального апорероза (обычно 1,5-3 см), так что можно позаботиться о том, чтобы не проехать коллекцию (Бергстрём) иглы мимо этой точки.
    3. Распоистите ультразвуковой зонд в проксимальной дистальной ориентации над целевым расположением и визуализируете пеннацию фасцикула и толщинумышц (рисунок 2A). Используйте эту информацию, чтобы помочь успешно управлять (слепо) сбора иглы в мышечный живот. Сохранить изображения целевого сайта в обеих плоскостях для будущей ссылки во время хирургической процедуры.
  3. С помощью этой информации создайте план движения иглы к целевой области.
    1. Планируйте сделать разрез 1-3 см дисталом из области целевой биопсии. После того, как игла передается в мышцу, поверните иглу под углом 45% к коже вдоль длинной оси конечности, а затем приводом проксимально к области биопсии. Эта стратегия ограничивает вероятность ввождения иглы в центральный апорероз, если игла толкаемых слишком сильно. Кроме того, игла может управляться distally или проксимально, в зависимости от руки оператора иглы.

3. Процедура биопсии

  1. Поручите участнику положить на операционный стол и расслабить мышцы ног. Убедитесь, что линия видимости участника к месту биопсии заблокирована занавеской.
    1. Снимите пассивное напряжение с мышечного живота, поместив конечность участника в устройство, которое фиксирует лодыжку в слегка dorsiflexed положение (0-5 "от нейтрального; Рисунок 3). Спросите пациента, если они все еще могут расслабить свои мышцы, так как слишком много dorsiflexion потенциально может сделать его трудно расслабиться.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Мы обнаружили, что сбор биопсии от спинной ноги, не более 5 "нейтральной (т.е. подошва ноги перпендикулярно хвостовик) производит более последовательной и больше биопсии, чем более подошвеные согнутые углы лодыжки. Устройство, которое держит лодыжки dorsiflexed является заказным устройством. Тем не менее, любое количество (дешевых) устройств может быть изготовлено, которые по-прежнему дают желаемый результат.
  2. Бритье, очистка и дезинфекция выбранной области разреза, в соответствии со стандартнойпрактикой 24.
    ПРИМЕЧАНИЕ: "чистая" область участника составляет около 20 см проксимальной дистальной и 10 см медиальной боковой предлагаемого участка разреза. Тем не менее, всегда проконсультируйтесь с учреждением и / или национальных правил (если таковые имеются) по этой теме. Протокол дезинфекции включает очистку кожи чистой, а затем дезинфекции четыре раза с либеральным использованием медицинского класса дезинфекции спрей. Если участник покидает таблицу по какой-либо причине, протокол дезинфекции должен быть перезапущен.
  3. Администрирование надфасциальной инъекции 1,5 см 2% ксилоцитина с эпинефрином в месте биопсии, который функционирует как местная анестезия и сосудосуживающийся. Дождись отведенного времени влияния в 20-30 мин.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти препараты являются миотоксическими и, таким образом, никогда не должны быть введены в мышцы, только подкожной ткани. В качестве реакции на сосудосуживаемость, область места инъекции может побелеть (на светлых тонах кожи) или серый (темные тона кожи).
  4. Подтвердите действие препарата смолами кожи и нежными тыкать стерильным скальпелем.
  5. На ранее отмеченном месте биопсии сделайте 1 см проксимального дистального разреза с стерильным скальпелем, который прорезает кожу и фасцию, обнажая мышечный живот. Позаботьтесь, чтобы сократить фасции полностью, потому что игла тупая и не пройдет через фасции.
  6. Нажмите биопсии иглы 0,5-1,0 см в мышцу с ориентацией перпендикулярно коже(рисунок 2C, 2E).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Оператор будет чувствовать изменения в напряжении, необходимом для привода иглы через различные типы тканей. жировой ткани легко, фасция является жестким, и мышцы между ними (но может быть переменной, на основе участника).
  7. Ориентация иглы в положение угол 45 "к коже, вдоль длинной оси ноги(рисунок 2D, 2F). Нажмите иглы еще 1-2 см в мышцу, пока кончик иглы находится в целевом месте в мышце.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Врач должен использовать сохраненные ультразвуковые изображения для учета индивидуальных изменений размеров мышц. Поскольку разрез достаточно большой, чтобы вставить иглу, врач слепо прогоняет иглу по коже. Существует "чувствовать", что оператор биопсии выгоды с опытом. Новичок должен научиться навыкам у обученного оператора биопсии (подробнее об этом в обсуждении).
  8. Прикрепите шприц 100 мл и шланг к игле биопсии(рисунок 1G). Нанесите всасывание на иглу Бергстрёма, потянув поршень шприца примерно на 15-20 мл, чтобы произвести отрицательное давление в игле и сосать мышечную ткань в окно иглы. Затем, акциз мышцы быстрым толчком (es) трокара над окном иглы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: До и во время всасывания, иногда полезно разместить легкое давление на кожу прямо над окном иглы, чтобы помочь подтолкнуть мышцы в иглу.
  9. Аккуратно снимите иглу с ноги, медленно вращаясь. При извлечении иглы должно быть только легкое сопротивление. Если сопротивление больше, это может указывать на частичный разрез биопсии. Это происходит, вернуть необходимость в целевое местоположение, и повторное сбор тканей.
  10. Нажмите вырезанной ткани к окну иглы с помощью внутреннего ramrod.
  11. Аккуратно снимите образец с иглы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Погружение иглы в раствор сбора (см. раздел подготовки волокна) часто вытесняет биопсию из иглы. Кроме того, шприц может быть использован для привода воздуха через иглу и вытолкнуть образец. Эти методы удаляют необходимость физически прикасаться к биопсии с помощью пинцета и уменьшает возможность повреждения. Если инструменты, руки (в перчатках или нет) или нестериленые растворы соприкасаются с иглой, игла не может быть использована для дальнейшего развития во время процедуры. Таким образом, если требуется вторая немедленная биопсия, то необходимо использовать новую стерильную иглу. Это часто происходит, так что это лучшая практика для поддержания нескольких стерильных игл в резерве.
  12. Определите ткань как мышцу, а не жировую или соединительной ткани. Мышечная ткань легко идентифицируется из других тканей из-за ее глубокого красного цвета(рисунок 4A). Иногда собранная ткань не мышечная, а жирная или соединительная ткань.
    1. Если собрано достаточное количество мышечной ткани, продолжайте составление протокола. Если не хватает мышц, повторите попытку биопсии.
    2. Если требуется вторая биопсия, внимательно следите за участником, так как второй толчок иглы иногда делает участника более неудобным, чем первый.
  13. Вымойте образцы мышц непосредственно в растворе коллекции и подготовьтесь к экспериментам с одним волокном (см. обработку и хранение биопсии мышц).
    1. У опытного помощника проверить качество образца (см. ниже) и оценить необходимость проведения второй биопсии. Отдельный помощник берет биопсию для обработки, в то время как остальная часть команды продолжает с участником.
  14. Закройте место разреза.
    1. Закройте разрез раны стерильной лентой Leukostrip. Используйте один или несколько частей, чтобы присоединиться к краям участка разреза, укладывая их перпендикулярно длинной оси разреза, а затем заложить дальнейшие полосы в звездовидной узор для защиты от многонаправлениюной нагрузки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Правильное обращение с этим шагом позволит уменьшить рубцы. Заработать рану можно, но в этом нет необходимости. Другие варианты включают рану клея.
    2. Поместите стерильную раневую повязку (например, Leucomed T plus) над местом разреза для защиты от инфекции.
    3. Оберните ногу сплоченными эластичными повязками (например, Unihaft), чтобы ограничить первоначальное кровотечение и защитить от внешнего механического воздействия.
    4. Оберните ногу с acrylastic сжатия бинты для предотвращения кровотечения и защиты глубоких бинтов от становится свободным или уничтожены.

4. После биопсии уход

  1. Попросите участника прогуляться сразу после процедуры. Там будет локализована болезненность. Поручите участнику ходить как можно более нормально.
  2. Поручите участнику не снимать бинты и не дать воде замочить бинты. Они должны быть сохранены, по крайней мере: один день для acrylastic повязку, три дня для сплоченной эластичной повязкой, и семь дней для раны соусом. Сообщите участнику, что при необходимости они могут быть перебандаются.
    1. Адаптировать после биопсии уход за участником к потребностям человека. Иметь квалифицированного помощника или врача оценить участника и сделать соответствующий план ухода после биопсии. Для этой процедуры, мы предлагаем что любое более дальнейшее in vivo нейромышечное испытание TA отделено по крайней мере неделей от биопсии.

5. Обработка и хранение биопсии мышц

  1. После извлечения тканей немедленно поместите ткань в флакон объемом 5 мл, содержащий раствор сбора строгости (в mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), таблетку ингибитора протеазы (1), рН 7.0) и слегка встряхнуть в течение 4-6 минут, чтобы вымыть кровь.
  2. Обменяйте раствор Rigor на свежую строгость, слегка встряхните в течение 4-6 мин, а затем храните при 4 градусов по Цельсию в течение 4-6 ч, чтобы обеспечить обмен раствором для хранения ингибитора протеазы и крови.
  3. Обмен Rigor решение для ночной строгости (в mM: Tris (50), KCl (2), NaCl (100), MgCl2 (2), EGTA (1), протеазы ингибитор таблетки (1), 50:50 глицерол, рН 7,0), и хранить при 4 градусов по Цельсию в течение 12-18 ч.
  4. Обмен ночь строгость для 50:50 сбора строгости: глицерол и хранится при -20 градусов по Цельсию на срок до 3 месяцев, или один год в -80 градусов по Цельсию морозильник.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот процесс пронизывает волоконную мембрану, которая позволяет вручную добавление кальция в клетку и из нее. Этот процесс требует времени и может быть различным между различными мышцами и видами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Все время обязательства для участника было около одного часа (10 мин консультации, 10 мин УЗИ, 20 мин подготовки хирургии и анестезии администрации, 10 мин хирургии, и 10 мин восстановления). Часто участники бессознательно активировали свой TA и нуждались в последовательных напоминаниях, чтобы сохранить мышцы как можно более расслабленными. Когда игла биопсии была внутри мышцы, участники обычно сообщали уникальное «давление» ощущение в области вокруг иглы биопсии, с редкими периодами умеренного до интенсивного дискомфорта. Однажды во время процедуры у участника слегка стеснены, но сразу же прекратились после удаления иглы. Размеры биопсии, как правило, 50-100 мг (влажная масса). Реакция участников на эту процедуру зачастую была непредсказуемой. Иногда участник ожидал, что во время процедуры его не будут затронуты, но затем проявляли признаки обморока, в то время как другие нервничали, но во время процедуры совершенно не пострадали. Таким образом, мы обнаружили, что это хорошая практика, чтобы держать участника занят разговором или позволить им использовать свой мобильный телефон, так что их полное внимание не было сосредоточено на текущей процедуре. Помощник, который разговаривал с участником, также следил за ними на наличие признаков бедствия, боли или обморока. Иногда биопсия содержала только жировую или соединительной ткани (идентифицированной бледно-белым цветом ткани, рисунок 4A). В этих случаях сразу же была сделана повторная биопсия (после одобрения участником). Как правило, успешная биопсия даст йgt;80% мышечной ткани(рисунок 4A).

После операции большинство участников почувствовали дискомфорт после процедуры, которая длилась 3-5 дней. Участники сообщили, что та болезненность была похожа на то, что можно было бы ожидать после дня походов крутые склоны. Никакое механическое давление не должно оказываться на месте разреза в течение по крайней мере 5 дней, иначе оно может вновь открыться. Участники, как правило, остались с небольшим шрамом, но мы не наблюдали поднятые или иным ненормальные изменения в коже. Кроме того, ни у участников не развились инфекции.

Биопсии были проницаемы (т.е. кожурой) в растворе глицерола (1:1 смесь глицерола: строгость раствора) в течение 6 недель, а затем подготовлены для механических испытаний в день экспериментов. Глицерол проницаемость волокон позволяет диффузии раствора ванны в волокна, что дает исследователю контроль активации, а также обеспечивает возможность подвергать мышцы фармацевтических препаратов или других химических веществ. Кроме того, глицерол функционирует как анти-замораживание агента, что позволяет мышцам быть место в холодных температурах для длительного хранения, с ограниченным ущербом. Тем не менее, некоторое время необходимо, чтобы глицерол проникнуть в образцы, и поэтому первоначально хранения образцов биопсии на ночь при 4 градусов по Цельсию (в идеале на шейке пластины) является разумным. Мышцы могут храниться только так долго, прежде чем их функция будет нарушена. Общее руководство по этому вопросу заключается в том, что мышцы будут поддерживать свою функцию в растворе глицерола, по крайней мере 3 месяца в морозильной камере -20 градусов по Цельсию, или один год в морозильной камере -80 градусов по Цельсию.

Образцы мышц визуализировались под микроскопом вскрытия. Некоторые кусочки мышц были небольшими или поврежденными(рисунок 4B)и были удалены. Далее, группы волокон были оценены для любого структурного повреждения (визуально сломанной или дробленой сарколеммы волокна, рисунок 4C). Из этих пучков, меньшие волокна пучки 3-10 волокон были вскрыты и тщательно помещены в экспериментальную камеру механической испытательной установки(рисунок 4D). Структурно годные к использования волокна длиной, как правило, 3-5 мм. Игла Бергстрёма имела коллекционные окна длиной 7 мм, поэтому биопсия могла дать только максимальное количество волокон длиной 7 мм. Таким образом, структурно годные к использованию волокна, которые мы собрали, были почти как можно более длинными. Как правило, мы готовим 5-10 волоконный пучок на 50 мг (собранной) ткани. Полную информацию об этих процедурах можно найти вдругом месте 14,,15,,25. Чтобы продемонстрировать долговечность волокон, мы показываем репрезентативные данные простого механического протокола с использованием гликированных пучков волокна TA(рисунок 5). 40 волоконных пучков из биопсии 10 участников были активированыв растворе активации 26 (высокий«Ca 2»,pCa lt; 4.2) при длине саркомера 2,7 мкм в течение 60 секунд, а устойчивый активный стресс был измерен как 100,71 и 11 мНмм -2 (средний й SEM).

Figure 1
Рисунок 1: Игла Бергстрёма. Игла Бергстрёма, используемая в данном исследовании, состоит из самойиглы (A-F),всасывающегошланга (G)и шприца (F). Игла Бергстрём состоит из внешней иглы(A), которая имеет окно близко к кончику иглы, меньший полый внутреннийтрокар (B), который движется вверх и вниз по игле и режет мышцы при прохождении через окно иглы,и стержень( C ), который движется вверх и вниз trochanter, чтобы помочь удалить мышцы из иглы. Эти части разделены шайбой (D), что делает иглу герметичной, и спейсер (E) между стержнем и трокар защищает от дробления биопсии мышц. Наконец, прилагается адаптер всасывающего шланга. Чтобы вытащить мышцу в окно иглы, всасывающийшланг (G) крепится к адаптеру иглы и шприцу. Это высасывает воздух из иглы и тянет мышцы в окно иглы через отрицательное давление, что позволяет для сбора образцов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Ультразвуковая визуализация и размещение иглы. TA состоит из поверхностных и глубоких отсеков, которые определяются aponeuroses. TA изображен с ультразвуковым зондом, ориентированным на дистал-проксимальные(A)и медиально-поздние(B)перспективы, так что 3D форма TA может быть распознана. Идеальная глубина иглы для сбора находится между горизонтальными пунктирной линиями. Мультфильм изображение вставки иглы показано в панелях C и D. После разреза, игла сначала расположен перпендикулярно мышцы и толкнул в мышцу, пока окно иглы находится в мышце (C). Затем игла переориентируется на угол «45» вдоль длинной оси ноги, и толкнул в мышцу дальше, уделяя пристальное внимание, что игла не проникает в глубокий апоневероз (D). Live фотографии (E, F) во время процедуры даны в связи с мультфильмом (C, D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Размещение участников. Участник лежит в положении лежа на столе операции. Голова может быть поднята для комфорта. Правая нога помещается в специальное устройство, которое держит ногу слегка dorsiflexed, снижение мышечного напряжения. Перед участником установлен занавес, чтобы он не могли наблюдать за процедурой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Репрезентативные изображения мышечной ткани. (A) Сразу после биопсии, образец мышц будет темнее красный, чем другие ткани, в том числе жировой ткани и соединительной ткани (помечены в панели). (B)Вскрытие образцов с повреждением/ коротким (сверху) и жизнеспособными (ниже) пучки волокна. (C)Увеличение жизнеспособной группировки волокон для проверки поверхности на наличие признаков повреждения. (D) 6-волоконный пучок был вскрыт от этого волокна расслоение (связанный на концах с 6-0 шва для легкого движения и прилагается к механическому аппарату. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Представитель силы выходы волокна расслоение подготовки. Чтобы продемонстрировать долговечность волокон, мы показываем репрезентативные данные стресса простого механического протокола с использованием гликированного пучка волокна TA (3 волокна). В общей сложности, 40 волоконных пучков из биопсии 10 участников были растянуты от слабины до 2,7 мкм саркомерной длины и проведены, чтобы обеспечить стресс-расслабление. Затем волокна активировались врастворе активации 26 (затененная область;высокая «Ca 2»,pCa lt; 4.2) при длине саркомера 2,7 мкм в течение 60 секунд, а устойчивый активный стресс измерялся на уровне 100,71 и 11мкм -2 (средний - SEM). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этом докладе мы описали метод биопсии структурно неповрежденной мышечной ткани от TA. Мы обнаружили, что эта процедура дает приемлемое содержание годных к использования мышечных волокон (5-10 волоконных расслоечек препаратов на 50 мг собранной ткани) для механического тестирования. Кроме того, у нас было достаточно тканей для последующих механических, генетических и протеомных экспериментов.

Есть несколько методов, обычно используемых для сбора биопсии мышц3,,4,,6,,27,,28. Так называемая открытаябиопсия 20 производит волокна высочайшего качества, потому что хирург полностью подвергает мышцы и препарирует образец. Конечно, открытая хирургия является довольно инвазивной процедурой и не является подходящей процедурой для отправки здоровых участников, независимо от исследовательского вопроса, из-за потенциальных рисков, связанных с открытыми операциями. Наименее инвазивный метод биопсии является тонкойбиопсии иглы 29,30, который использует относительно меньшую иглу для сбора ткани. Тонкая биопсия иглы достаточно для проведения экспериментов на генетических / химических / белковыхкомпонентов волокон 30,31, но часто качество волокна очень плохо, что делает механическое тестирование трудно или невозможно. Техника иглы Бергстрём является хорошим компромиссом между двумя процедурами, объясненными выше, потому что операция менее инвазивна, чем открытая биопсия, но все еще собирает образцы мышц, которые больше и (потенциально) более структурно нетронутыми, чем тонкая биопсия иглы. Предыдущие доклады о процедуре иглыБергстрём 3,5 большие ресурсы для тех, кто изучает технику, но только представить протоколы для vastus lateralis. Наш отчет демонстрирует технику для TA, которая фокусируется на сборе высоких урожаев структурно нетронутых волокон для механических испытаний.

На наш взгляд, подробных публикаций о сборе биопсий TA нет. Тем не менее, стандартная практика заключается в том, чтобы заложить участника на спине и заставить их расслабить ногу как можно больше. Расслабленная нога в этом положении естественным образом подошвена, что, следовательно, удлиняет TA и ставит его в напряжение. Мы считаем, что любое мышечное напряжение затрудняет загонять мышцы в биопсию иглы, даже при отрицательном давлении, и поэтому напряжение должно быть сведено к минимуму как можно больше. Для достижения этой цели, простой, но основной модификацией здесь было использовать специально построенные ноги пластины, которые поддерживали лодыжки в слегка dorsiflexed положение (0 - 5 "от нейтрального), сохраняя TA слабину и улучшения коллекции. Клиники должны быть осторожны, чтобы не чрезмерно dorsiflex лодыжки, как TA будет бесконтрольно активирована, повышение напряженности, что, конечно, противоречит процедуре, в первую очередь. Участник, как правило, может чувствовать эту активацию мышц, поэтому общение является ключевым фактором. Из протоколов, TA дает только 25% ткани по сравнению с более часто используемым vastus lateralis, 100 мг и 400 мг, соответственно. Таким образом, важно максимизировать размер сбора тканей, а также учитывая, если образец ткани TA будет достаточно большим для желаемого исследовательского проекта (ы). Мы обнаружили, что взятие второго образца сразу после первого не вызывает каких-либо дополнительных осложнений или времени заживления для участников.

Хотя протокол дает некоторые рекомендации по отношению к другим биопсии мышц, выбор мышц будет диктовать соответствующую процедуру. Таким образом, мы настоятельно рекомендуем другим исследователям и клиницистам опубликовать в полном объеме свои методы биопсии. Из опыта, мы определяем несколько важных факторов для отбора мышц, вне исследовательского вопроса. Во-первых, мы предлагаем рассмотреть мышцы, которые являются поверхностными для кожи и имеют основные артерии / нервы, которые являются глубокими или легко избежать. Во-вторых, поскольку участники бодрствуют во время процедуры, важно учитывать, будет ли процедура биопсии очень неудобной для пациента, либо из-за первоначального позиционирования пациента, либо из-за давления иглы биопсии, которая также неудобна давит на более глубокие мышцы. Мы имели успех с vastus lateralis и pectoralis. Другими потенциальными вариантами являются трапециевид, latissimus dorsi, и gastrocnemius (хотя и высоко васкуляризированных и склонны к кровотечениям). Мышцы подколенного сухожилия возможны, но неудобно для пациента, и трудно, потому что они движутся боковой при сборе биопсии.

Хотя иглы Бергстрём можно приобрести у производителей, некоторые лаборатории на заказ делают свои собственные. Небольшие, но умные, корректировки конструкции могут увеличить урожайность длинных и неповрежденных мышечных волокон. Например, используемое здесь окно коллекции иглы составило 7 мм х 5 мм (длина x ширина). Это уместно, чтобы захватить куб мышц. Однако, если цель состоит в том, чтобы собрать длинные и неповрежденные волокна (того же объема), то длина может быть увеличена, и ширина уменьшилась (т.е. 10 мм х 3,5 мм). Если игла ориентирована вдоль направления fascicle, то вполне вероятно, что эта игла будет собирать больше секций волокна.

Биопсия мышц часто безопасно собирается без руководства ультразвукового изображения, особенно для больших мышц, как vastus lateralis. В этой ситуации, правильно опытный врач может легко пальпировать мышцы, чтобы найти лучшее место разреза. Однако, когда врач менее опытный с целевой мышцы, или дополнительный уход является оправданным, чтобы избежать основных нервов или кровеносных сосудов, ультразвук является большим и просто применяется инструмент. Наконец, послеоперационный мониторинг области биопсии может быть быстро выполнен с помощью ультразвука.

Детская биопсия, безусловно, возможно и обычноосуществляется 32,33,34. Однако, как правило, в процедуру вносясь несколько изменений. Часто требуется иголка меньшего калибра и сознательное середирование, и процедура проходит в больничной среде. В целом, опыт может быть травматичным для ребенка и исследовательских групп, которые хотят включить здоровых педиатрических участников должны тщательно взвесить это с потенциальными достоинствами исследования.

Волокно расслоения или неиспользованный материал могут быть переданы на другие эксперименты до или после механики волокна. Например, методы, которые оценивают содержание саркомерного белка или классифицируют изоформный тип, могут быть проведены35. Однако, чтобы ограничить деградацию белка и улучшить успех анализа, ткани должны быть заморожены в жидком азоте либо после первоначальной экстракции, сразу после механической оценки, или немедленно обработаны для анализа белка. Волокна также могут быть подготовлены для иммуногистохимии или другихметодов визуализации 36, которые позволяют оценить положение белка в клетчатке. В этом случае волокна могут быть помещены в фиксативный раствор (например, 4% параформальдегид/0,25% глутаралдегид в физиологическом буфере при рН 7; отсутствие глутаральдегида для иммуногистохимии) еще на механическом испытательном аппарате, сохраняя саркомерные структуры при желаемой длине саркомера. Если это возможно, небольшой кусочек оригинальной биопсии можно собрать, энергично промыть в растворе сбора в течение 10 минут, а затем поместить в фиксативный раствор. Многие группы предпочитают немедленно флэш-заморозки свежевырезанные образцы в изопентане, что ограничивает образование вредных кристаллов льда, и улучшает качество изображения для визуальных оценок. Это действительно золотой стандарт для флэш-замораживания; однако, мы находим что повреждение кристалла льда от азот-замерзания только сфокусировано на экстра-миофибриля структурах. У нас есть удовлетворительная структурная целостность саркомерных компонентов в образцах, также замороженных в жидком азоте, и поэтому мы считаем, что азот является возможностью, особенно если он более доступен, или хирургическая команда / местный химический орган не готов использовать изопентан. Важной и часто несообщаемой проблемой при подготовке образцов для просмотра является то, что саркомеры часто контракт / короткий, с I-диапазон области саркомер короткий или необлюдаемый. Чтобы преодолеть это, исследователь должен вручную растянуть образцы волокна (испытательным аппаратом или вручную с помощью тонкого пинцета) перед фиксацией. Как правило, мы растягиваемся до длины саркомера в 3,2 мкм (измеряется с помощью лазерной дифракции) или растягиваемся до 150% вялой длины в физиологическом расслабляем растворе с низким содержанием кальция. Наконец, если подкамплы требуются для анализа экспрессии РНК, метод флэш-замораживания не влияет на результаты, но образцы должны быть заморожены сразу после первоначальной экстракции и помещены в морозильную камеру -80 градусов по Цельсию, так как РНК очень нестабильна. Есть некоторые решения для хранения РНК-защиты на рынке, но мы нашли смешанные результаты с их использованием, и только флэш заморозить свежие образцы.

Для максимального увеличения объема информации, собранной в ходе одного испытания, одновременное сбор других данных может быть завершен при проведении механических испытаний. Например, изучение саркомерных структур может быть выполнено во время механических испытаний с помощью низкоугольной рентгеновской дифракционной визуализации, как это делается удругих животных 37,38. Для генетических экспериментов, выкабленые мышцы должны быть немедленно обработаны для этой цели или вспышки заморожены, потому что ДНК / РНК являются относительно менее стабильными, чем белки.

Некоторые ограничения уже описаны выше. Здесь мы обсуждаем сам процесс. Большим ограничением для большинства групп является наличие члена команды, который надлежащим образом обучен сбору биопсии. Независимо от профессии человека (врач, фельдшер, техник, или иным образом), эта процедура является трудной, потому что следователь диски иглы слепо и должны полагаться на"чувствовать" 3,28, чтобы найти окно иглы точно. Ошибки не терпимы, потому что согласие человеческих участников на биопсию является редким, одна биопсия предпочтительнее для многих, и ошибки могут привести к повреждению сосудов или нервов. Таким образом, любые возможности обучения должны быть завершены до биопсии человека выполняется. Например, чтобы получить "чувствовать" для вождения иглы, свинина мясо с кожей по-прежнему прилагается можно приобрести в большинстве продуктовых магазинов и использовать в качестве прокси для человеческой кожи и мышц. Другим ценным опытом является тень обученной исследовательской группы.

Мы более качественно оценивали боль/дискомфорт участников, опираясь на опыт врача и беседы с участником для оценки воспринимаемой боли. Тем не менее, оценка боли и после биопсии дискомфорт может быть более количественно и сопоставимы между людьми и исследований с помощью проверенных боли / дискомфорт обследований. Эти моменты имеют удивительно мало лечения в литературе. Тем не менее, одно недавнее исследование представило способ количественно участник боль / дискомфорт до, во время и после биопсии, используя хорошо установленные обследования боли39. Мы отмечаем, что эта статья используется vastus lateralis в качестве целевой мышцы, и поэтому последующие исследования необходимы для сравнения оценки боли между мышцами.

Независимо от метода экстракции, техника Бергстрёма не может высасыть общую длину волокна в мышце, потому что волокна слишком длинные (6-8 см в TA40, 6,5-8 см в vastus lateralis40). Поэтому неизбежно, что для длинного куска собранного волокна концы разрушаются методом биопсии. Часто, годная к использования центральная часть волокна мала и поэтому трудно механически испытать. Несмотря на то, что техника обеспечивает достаточно длинные центральные области (3-5 мм), исследователь должен тщательно проверить качество волоконных пучков во время вскрытия, потому что использование поврежденных волокон изменит пассивные или активные силовые выходы. Визуальное наблюдение за успешной биопсией покажет часть волокон, которые не повреждены от процедуры биопсии. При взгляде с традиционного рассечения световой микроскоп, поверхность волокон будет выглядеть гладкой, без отверстий или слез(рисунок 4). Кроме того, волокна должны выглядеть цилиндрическими и не иметь сплющенных областей. Хотя не видно, сама мышца будет ухудшаться с течением времени из-за естественных протеаз, которые начинают ломать мышечные белки почти сразу после извлечения. Таким образом, очень важно добавить ингибиторы протеазы ко всем решениям, используемым с волокнами. Кроме того, мы также предлагаем дополнительные моет биопсии, чтобы удалить как можно больше крови, как это возможно.

Даже при тщательной подготовке, повреждение волокна может произойти и привести к плохой активации волокна. Есть много причин для повреждения волокна, потому что волокна очень чувствительны почти к каждой части процедуры. Например, во время биопсии, если трокар недостаточно острый, он может протолкнуться в мышечную ткань во время извлечения вместо того, чтобы прорезать ее, что может растянуть и уничтожить волокна. Решение для сбора должно быть надлежащим образом подготовлено, так как волокна чувствительны к осмотическим изменениям, рН и температуре. При обработке волокон, большая осторожность должна быть сделана, чтобы полностью ограничить давление на волокна. Вместо этого пинцет следует использовать для захвата биопсии соединительной тканью. Другой альтернативой является использование размера 0-7 шелковый шов, чтобы обернуть непригодный конец биопсии, а затем захватить это при обработке. Наконец, глицерол служит две роли: первая заключается в том, чтобы держать мышцы от замерзания в то время как при -20 градусов по Цельсию, а второй должен быть мягким моющим средством для волокна. То есть глицерол пронизывает клетчатку к внешним растворам, допуская приток кальция (через раствор активации). Для большинства мышц этот процесс занимает 10 дней. Однако, в зависимости от количества содержания коллагена и размера образца, это может занять до 6 недель. Волокна должны быть проницаемы для любой активации с высоким содержанием кальция, чтобы произойти во время механических экспериментов. Волокна, как правило, используются в течение по крайней мере 3 месяцев. Для ограничения отходов волокна, больше времени ожидания проемабилизации (4-6 недель) предлагается для мышечных волокон TA.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Мы благодарим Микаэлу Рау, Леа-Федю Риссман, Майкла Марша, Янина-Софи Теннлер, Килиана Киммескамп и Вольфганга Ликсе за помощь в проекте. Финансирование этого проекта было предоставлено Фондом МЕРКУР (ID: Ан-2016-0050) в DH.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
26 guage subcutaneous needle with 2 ml glass syringe B. Braun Melsungen AG
Carl-Braun-Straße 1
34212 Melsungen, Hessen
Germany
 		 4606027V Drug administration
5mm Berstöm needle homemade N/A Tissue collection. Similar to other Berstöm needles
Acrylastic BSN medical GmbH
22771 Hamburg		 269700 elastic compression bandage
Complete protease inhibitor cocktail Roche Diagnostics, Mannheim, Germany 11836145001 Protease inhibitor tabeletes added to all solutions that hold muscle tissue.
Cutasept PAUL HARTMANN AG
Paul-Hartmann-Straße 12
89522 Heidenheim
Germany		 9805630 Disenfectant spray for the skin
Leucomed T plus BSN medical GmbH
22771 Hamburg		 7238201 Transparent wound dressing with wound pad to seal the wound and protect against infection
Leukostrip Smith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road,
Hull
Great Britain		 66002876 wound closure
Surgical disposable scalpels Aesculap AG
Am Aesculap-Platz
78532 Tuttlingen
Germany		 BA200 series Incision
Unihaft cohesive elastic bandage BSN medical GmbH
22771 Hamburg		 4589600 cohesive elastic bandage that protects against mechanical impact
Xylocitin 2% with Epinephrin Milbe GmbH
Münchner Straße 15
06796 Brehna
Germany		 N/A Controlled substance anesthesia, vasoconstriction

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Franchi, M., et al. Architectural, functional and molecular responses to concentric and eccentric loading in human skeletal muscle. Acta Physiologica. 210 (3), 642-654 (2014).
  2. Duchene, G. B. A. De la paralysie musculaire pseudo-hypertrophique, ou paralysie myo-sclérosique / par le Dr Duchenne (de Boulogne). Archives of General Internal Medicine. 11 (30), (1868).
  3. Shanely, R. A., et al. Human skeletal muscle biopsy procedures using the modified Bergström technique. Journal of Visualized Experiments. (91), e51812 (2014).
  4. Evans, W. J., Phinney, S. D., Young, V. R. Suction applied to a muscle biopsy maximizes sample size. Medicine and Science in Sports and Exercise. 14 (1), 101-102 (1982).
  5. Bergstrom, J. Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation. 35 (7), 609-616 (1975).
  6. Baczynska, A. M., et al. Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome. Journal of Visualized Experiments. (109), e53075 (2016).
  7. Pesta, D., Gnaiger, E. High-resolution respirometry: OXPHOS protocols for human cells and permeabilized fibers from small biopsies of human muscle. Methods in Molecular Biology. 810, 25-58 (2012).
  8. Buck, E., et al. High-resolution respirometry of fine-needle muscle biopsies in pre-manifest Huntington's disease expansion mutation carriers shows normal mitochondrial respiratory function. Plos One. 12 (4), 01175248 (2017).
  9. Murgia, M., et al. Single Muscle Fiber Proteomics Reveals Fiber-Type-Specific Features of Human Muscle Aging. Cell Reports. 19 (11), 2396-2409 (2017).
  10. Friedmann-Bette, B., et al. Effects of strength training with eccentric overload on muscle adaptation in male athletes. European Journal of Applied Physiology. 108 (4), 821-836 (2010).
  11. McPhee, J. S., et al. The contributions of fibre atrophy, fibre loss, in situ specific force and voluntary activation to weakness in sarcopenia. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 73 (10), 1287-1294 (2018).
  12. Nocella, M., Cecchi, G., Bagni, M. A., Colombini, B. Force enhancement after stretch in mammalian muscle fiber: no evidence of cross-bridge involvement. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (12), 1123-1129 (2014).
  13. Patel, J. R., McDonald, K. S., Wolff, M. R., Moss, R. L. Ca2+ binding to troponin C in skinned skeletal muscle fibers assessed with caged Ca2+ and a Ca2+ fluorophore. Invariance of Ca2+ binding as a function of sarcomere length. The Journal of Biological Chemistry. 272 (9), 6018-6027 (1997).
  14. Hessel, A. L., Joumaa, V., Eck, S., Herzog, W., Nishikawa, K. C. Optimal length, calcium sensitivity and twitch characteristics of skeletal muscles from mdm mice with a deletion in N2A titin. The Journal of Experimental Biology. 222, Pt 12 (2019).
  15. Joumaa, V., Herzog, W. Calcium sensitivity of residual force enhancement in rabbit skinned fibers. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (4), 395-401 (2014).
  16. Joumaa, V., Rassier, D. E., Leonard, T. R., Herzog, W. The origin of passive force enhancement in skeletal muscle. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 294 (1), 74-78 (2008).
  17. Hilber, K., Galler, S. Mechanical properties and myosin heavy chain isoform composition of skinned skeletal muscle fibres from a human biopsy sample. Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 434 (5), 551-558 (1997).
  18. Miller, M. S., et al. Chronic heart failure decreases cross-bridge kinetics in single skeletal muscle fibres from humans. The Journal of Physiology. 588, Pt 20 4039-4053 (2010).
  19. Pinnell, R. A. M., et al. Residual force enhancement and force depression in human single muscle fibres. Journal of Biomechanics. 91, 164-169 (2019).
  20. Einarsson, F., Runesson, E., Fridén, J. Passive mechanical features of single fibers from human muscle biopsies--effects of storage. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 3, 22 (2008).
  21. Flann, K. L., LaStayo, P. C., McClain, D. A., Hazel, M., Lindstedt, S. L. Muscle damage and muscle remodeling: no pain, no gain. The Journal of Experimental Biology. 214, Pt 4 674-679 (2011).
  22. Commission for Hospital Hygiene and Infection Prevention (KRINKO), Federal Institute for Drugs and Medical Devices (BfArM). Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten [Hygiene requirements for the reprocessing of medical devices]. Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz. 55 (10), 1244-1310 (2012).
  23. Koch-Institut, R. Ergänzung zur Empfehlung Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten. RKI-Bib1. , Robert Koch-Institut. (2018).
  24. Rutala, W. A., Weber, D. J. Disinfection and sterilization in healthcare facilities. Practical Healthcare Epidemiology. , 58-81 (2018).
  25. Rassier, D. E., MacIntosh, B. R. Sarcomere length-dependence of activity-dependent twitch potentiation in mouse skeletal muscle. BMC Physiology. 2, 19 (2002).
  26. Mounier, Y., Holy, X., Stevens, L. Compared properties of the contractile system of skinned slow and fast rat muscle fibres. Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 415 (2), 136-141 (1989).
  27. Henriksson, K. G. Semi-open muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure. Acta Neurologica Scandinavica. 59 (6), 317-323 (1979).
  28. Dietrichson, P., et al. Conchotome and needle percutaneous biopsy of skeletal muscle. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 50 (11), 1461-1467 (1987).
  29. Iachettini, S., et al. Tibialis anterior muscle needle biopsy and sensitive biomolecular methods: a useful tool in myotonic dystrophy type 1. European Journal of Histochemistry. 59 (4), 2562 (2015).
  30. Cotter, J. A., et al. Suction-modified needle biopsy technique for the human soleus muscle. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 84 (10), 1066-1073 (2013).
  31. Edwards, R. H., Round, J. M., Jones, D. A. Needle biopsy of skeletal muscle: a review of 10 years experience. Muscle & Nerve. 6 (9), 676-683 (1983).
  32. Gibreel, W. O., et al. Safety and yield of muscle biopsy in pediatric patients in the modern era. Journal of Pediatric Surgery. 49 (9), 1429-1432 (2014).
  33. Cuisset, J. M., et al. Muscle biopsy in children: Usefulness in 2012. Revue Neurologique. 169 (8-9), 632-639 (2013).
  34. Nilipor, Y., et al. Evaluation of one hundred pediatric muscle biopsies during a 2-year period in mofid children and toos hospitals. Iranian Journal of Child Neurology. 7 (2), 17-21 (2013).
  35. Schiaffino, S., Reggiani, C. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiological Reviews. 91 (4), 1447-1531 (2011).
  36. Wang, K., Wright, J. Architecture of the sarcomere matrix of skeletal muscle: immunoelectron microscopic evidence that suggests a set of parallel inextensible nebulin filaments anchored at the Z line. The Journal of Cell Biology. 107 (6), 2199-2212 (1988).
  37. Ma, W., Gong, H., Irving, T. Myosin head configurations in resting and contracting murine skeletal muscle. International Journal of Molecular Sciences. 19 (9), (2018).
  38. Ma, W., Gong, H., Kiss, B., Lee, E. J., Granzier, H., Irving, T. Thick-Filament Extensibility in Intact Skeletal Muscle. Biophysical Journal. 115 (8), 1580-1588 (2018).
  39. Bonafiglia, J. T., et al. A comparison of pain responses, hemodynamic reactivity and fibre type composition between Bergström and microbiopsy skeletal muscle biopsies. Current Research in Physiology. 3, 1-10 (2020).
  40. Wickiewicz, T. L., Roy, R. R., Powell, P. L., Edgerton, V. R. Muscle architecture of the human lower limb. Clinical Orthopaedics and Related Research. (179), 275-283 (1983).

Tags

Биология Выпуск 163 Тибиалис передняя биопсия мышц ультразвук механика человеческого волокна биомеханика модифицированная техника Бергстрёма
Коллекция скелетных биопсий мышц из Высшего отсека человеческого мускулуса Tibialis перед механической оценкой
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hessel, A. L., Hahn, D., de… More

Hessel, A. L., Hahn, D., de Marées, M. Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation. J. Vis. Exp. (163), e61598, doi:10.3791/61598 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter