RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Emanuele Rizzuto1, Simona Pisu2, Carmine Nicoletti2, Zaccaria Del Prete1,3, Antonio Musarò2,3
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering,Sapienza University of Rome, 2Institute Pasteur Cenci-Bolognetti, DAHFMO-Unit of Histology and Medical Embryology,Sapienza University of Rome, 3Center for Life Nano Science@Sapienza,Istituto Italiano di Tecnologia
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Nöromüsküler kavşak (NMJ) işlevsel bir değerlendirilmesi sinir ve kas arasındaki iletişimi ilgili gerekli bilgileri sağlar. Burada biz kapsamlı bir şekilde kullanarak iki farklı kas-sinir hazırlıklar, yani soleus siyatik ve diyafram frenik NMJ ve kas işlevselliğini değerlendirmek için bir protokol tanımlamak.
Nöromüsküler kavşak (NMJ) işlevselliği motor nöron ve kas arasındaki iletişimi, yaşlanma ve amyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi Engelli olduğu hastalıklar okurken çok önemli bir rol oynar. Burada iki tür elektriksel stimülasyon birleştirerek NMJ işlevselliği ölçmek için kullanılan bir deneysel protokol tarif: doğrudan kas zarı stimülasyon ve stimülasyon sinir aracılığıyla. Bu iki farklı elektrodlar kas cevaben karşılaştırılması işlev düzeyinde fonksiyonel kas düşüş yol olası değişiklikler NMJ içinde tanımlamak için yardımcı olabilir.
Ex vivo hazırlıkları iyi kontrollü çalışmalar için uygundur. Burada tarif biz kas ve NMJ işlevselliği soleus siyatik sinir hazırlık ve diyafram frenik sinir hazırlık birkaç parametrelerini ölçmek için yoğun bir iletişim kuralı. Protokol yaklaşık 60 dakika sürer ve kesintisiz bir ısmarlama aracılığıyla yapılır seğirme Kinetik özellikleri, sinir ve kas elektrodlar için güç frekanslı ilişki ve iki parametre NMJ işlevselliği için belirli Yani neurotransmission yetmezliği ve intratetanic yorgunluk ölçer yazılım. Bu metodoloji hasar soleus ve diyafram kas-sinir hazırlıkları SOD1G93A transgenik fare, ubiquitously mutant antioksidan enzim süperoksit dismutaz 1 (SOD1) overexpresses ALS deneysel bir model kullanarak bulmak için kullanıldı.
Nöromüsküler kavşak (NMJ) kas fiber motor endplate ve motor nöron axon terminal arasında bağlantı oluşturduğu bir kimyasal synapse var. Kas ve sinir arasındaki iletişim, yaşlanma veya amyotrofik lateral skleroz (ALS) gerçekleştiği sırada bozulmuş olduğunda çok önemli bir rol oynamaya NMJ gösterilmiştir. Kas ve sinir bir çift yönlü yol1,2' olarak, NMJ kusurları kas defektleri dan ayrı olarak ölçmek için güçlü olmak onların Fizyopatolojik Interplay yeni görüşler sağlayabilir. Gerçekten de, bu işlevsel değerlendirme morfolojik ya da biyokimyasal değişiklikler işlevselliği sinyal neurotransmission azaltmak değerlendirmek için yardımcı olabilir.
Kas contractile yanıt sinir stimülasyonu ve onun membran doğrudan uyarılması tarafından uyarılmış aynı kas yanıt elde edildi karşılaştırılması NMJ işlevselliği dolaylı bir ölçüm evlenme teklif etti. Gerçekten de, sinyal membran stimülasyon geçer tarafından neurotransmission beri iki contractile yanıt-e doğru tüm farklılıkları NMJ değişikliklere atfedilen. Bu yaklaşım yaygın olarak fareler3,4,5,6,7için önerilen ve ayrıca fare modelleri8tarihinde,9,10,11,12bilgi toplamak için kullanılır.
Burada, tüketim ve soleus siyatik ve diyafram frenik hazırlıkları iki kas-sinir hazırlıklar, yani sınamak için bir yordam ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bir özel kullanarak yazılım, biz tasarlanmış işlevsellik, NMJ ve kas karakterize birkaç parametre ölçümü birleştirir sürekli bir test Protokolü böylece NMJ hasar kapsamlı bir değerlendirme ayrı ayrı bu kas verimli. Özellikle, protokol seğirme gücü, kas Kinetik, kuvvet-frekans eğrisi için doğrudan ve sinir elektrodlar, hem bir ateş ve tetanic sıklık ve intratetanic yorgunluk7neurotransmission başarısızlık13 ölçer.
Tüm hayvan deneyleri, Roma La Sapienza Üniversitesi-Histoloji ve Tıbbi Embriyoloji Birimi etik kurulu tarafından onaylandı ve İtalyan Hayvanları Koruma Kanunu'nun güncel versiyonuna uygun olarak gerçekleştirildi.
1. Deney kurulumu
2. Soleus ve diyafram kaslarının NMJ kasılma özelliklerinin değerlendirilmesi

Şekil 1 - Soleus-siyatik sinir hazırlığı. Soleus-siyatik sinirin cerrahi operasyon sırasında fonksiyonel testleri için. Siyatik, bir çift forseps kullanılarak açığa çıkar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2 - Diyafram-frenik sinir hazırlığı. Resim, diyafram-frenik sinir hazırlığı eksizyonun (A) bir aşamasını ve fonksiyonel testler (B) için monte edilecek şeridi göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Deney türü | frekans | süre | Tekrarlamaların | Kas veya Sinir stimülasyonu | amaç |
| (Hz) | (ler) | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | kas | Twitch kuvveti ve kinetiği | |
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | sinir | ||
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | kas | ||
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | sinir | ||
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 40 | 0,8 | 1 | sinir | Sinir ve kas stimülasyonları için kuvvet/frekans eğrileri |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 60 | 0,8 | 1 | kas | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmış tetanoz | 80 | 0,8 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 20 | 0,8 | 1 | kas | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 60 | 0,8 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmış tetanoz | 80 | 0,8 | 1 | kas | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 20 | 0,8 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 40 | 0,8 | 1 | kas | |
| dinlenme | 300 | ||||
| Yorgunluk paradigması | 35 | 0,8 | 1 kas stimülasyonu ve ardından her biri 1.2 sn dinlenme süresi olan 14 sinir stimülasyonu, 20 kez tekrarlanır | Nörotransmisyon yetmezliği (NF) | |
| dinlenme | 900 | adet||||
| Yorgunluk paradigması | 80 | 0,8 | 1 kas stimülasyonu ve ardından her biri 1.2 sn dinlenme süresi olan 14 sinir stimülasyonu, 20 kez tekrarlanır | Nörotransmisyon yetmezliği (NF) ve İntetantik yorgunluk (IF) | |
Tablo 1 - Soleus-siyatik sinir stimülasyon protokolü. Tablo, soleus-siyatik sinir preparatlarını test etmek için tam protokolü oluşturan testlerin sırasını listeler.
| Deney türü | frekans | süre | Tekrarlamaların | Kas veya Sinir stimülasyonu | amaç |
| (Hz) | (ler) | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | kas | Twitch kuvveti ve kinetiği | |
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | sinir | ||
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | kas | ||
| dinlenme | 30 | ||||
| seğirme | Tek nabız | 1 | sinir | ||
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 60 | 0,5 | 1 | sinir | Sinir ve kas stimülasyonları için kuvvet/frekans eğrileri |
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmış tetanoz | 100 | 0,5 | 1 | kas | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 40 | 0,5 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 20 | 0,5 | 1 | kas | |
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 80 | 0,5 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 150 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 80 | 0,5 | 1 | kas | |
| dinlenme | 150 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 20 | 0,5 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 120 | ||||
| Kaynaşmış tetanoz | 100 | 0,5 | 1 | kas | |
| dinlenme | 150 | ||||
| Kaynaşmış tetanoz | 100 | 0,5 | 1 | sinir | |
| dinlenme | 180 | ||||
| Kaynaşmamış tetanoz | 60 | 0,5 | 1 | kas | |
| dinlenme | 300 | ||||
| Yorgunluk paradigması | 35 | 0,33 | 1 kas stimülasyonu ve ardından her biri 0.67 sn dinlenme süresi olan 14 sinir stimülasyonu, 20 kez tekrarlanır | Nörotransmisyon yetmezliği (NF) | |
| dinlenme | 900 | adet||||
| Yorgunluk paradigması | 80 | 0,33 | 1 kas stimülasyonu ve ardından her biri 0.67 sn dinlenme süresi olan 14 sinir stimülasyonu, 20 kez tekrarlanır | Nörotransmisyon yetmezliği (NF) ve İntetantik yorgunluk (IF) | |
Tablo 2 - Diyafram-frenik sinir stimülasyon protokolü. Tablo, diyafram-frenik sinir preparatlarını test etmek için tam protokolü oluşturan testlerin sırasını listeler.
3. Veri analizi
NOT: Protokolün sonunda istenen tüm parametreleri aşağıdaki gibi hesaplayın.


4. İstatistiksel analiz
NOT: İstatistiksel analiz modelleri, hem sinir hem de membran stimülasyonlarına kas yanıtının aynı hayvan modeli içinde mi yoksa 2 farklı hayvan modeli arasında mı karşılaştırıldığına göre seçilmelidir18,19.
Biz açıklanan protokol fonksiyonel denervation birkaç nöromüsküler hastalıklar veya yaşlanma-mücadele hakkında bilgiler sağlar. Bu iletişim kuralı olup olmadığını (ve eğer öyleyse, hangi düzeyde) belirlemek için kullanılan kas değişiklikler çoğu kas kendisi veya nöromuskuler iletim oluşan seçici değişiklikleri nedeniyle. Aşağıda gösterilen veri amyotrofik lateral skleroz hastalığı20son aşamasında SOD1G93A transgenik fare modeli üzerinde yapılan bizim grup18tarafından bir önceki çalışmanın sonuçlarıdır. SOD1G93A transgenik fare ubiquitously mutant antioksidan enzim süperoksit dismutaz 1 (SOD1) overexpresses. Şekil 3 ve 4 dF/dt ve soleus siyatik sinir (solda) ve diyafram frenik sinir (sağda) hazırlıkları tetanic kuvvet değerlerinin göster. Bu sonuçlara NMJ için kesinlikle kas için ilgili tersine ilişkili transgenik kaslarda işlev hataları tespit etmek için burada önerilen teknik yeteneğini göstermek. Nitekim, dF/dt ve tetanic gücü için SOD1G93A soleus kas kontrolü kas, ne zaman doğrudan teşvik ve bir daha da azaltma sinir uyardığında görüntülenen ile karşılaştırıldığında düşük bir contractile yanıt görüntülenir. Buna karşılık, diyafram kas şeritler membran uyardığında diyafram kas sinir uyardığında önemli değişiklikler tespit edildi, ancak hafif değişiklikler bu iki parametre gözlendi.

Şekil 3 - Contractile Kinetik. DF/dt ± SEM soleus (A) ve diyafram (B) için hazırlıklar demek. Soleus numuneler görüntülenen bir önemli yavaşlama aşağı doğrudan uyardığında (-27%) ve bir daha da düşüş sinir uyardığında (-58%). Diyafram numuneler görüntülenen bir sinir uyardığında yavaşlama (-30%). Rizzuto vd. 18uyarlanmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4 - Tetanic kuvvet. Tetanic belirli kuvvet ± SEM soleus (A) ve diyafram (B) için hazırlıklar demek. Soleus numuneler görüntülenen bir önemli yavaşlama aşağı doğrudan uyardığında (-26%) ve sinir uyardığında daha fazla bir düşüş (-50%). Diyafram numuneler görüntülenen yalnızca sinir uyardığında kuvvet azalması (-44%). Rizzuto vd. 18uyarlanmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Değerlendirme intratetanic yorgunluk ve neurotransmission hata ölçülecek NMJ belirli parametrelere izin. Şekil 5 (Eğer tetanic yorgunluk paradigma soleus kaslar (şekil 5A) sırasında ölçülen) intratetanic yorgunluk ortalama değerleri gösterir ve diyafram (şekil 5B) şeritler. Protokol bölümünde bildirildiği gibi biz uygulanan yorgunluk paradigma değil kas NMJ yine de stres şekilde geliştirilmiştir. Sonuç olarak, doğrudan kas uyarımı asla değiştirildi için IF ölçülür. Sinir stimülasyonu farklı fare suşları arasında karşılaştırmalar için düşünülmelidir parametresi için gerçekten de, eğer hesaplanan. Bizim sonuçları IF transgenik soleus ve diyafram kaslarında kontrol karşıtları daha önemli ölçüde daha düşük gösteriyor. Bu fark içinde bir küçük kas hatası algılandı, diyafram, daha ve daha küçük soleus, hangi zaten önemli kas hasarı ölçülen. Transgenik soleus kas önemli ölçüde zarar görmüş olduğundan, NMJ değerlendirme sadece transgenik kas kuvvet uyarılmış zaman null değeri döndürmek gereken süredir stimülasyon, 8 dakikaya kadar için doğru akılda nce karşılanması. Transgenik soleus stimülasyon 8 dk sonra değerler temel olarak gürültü ifade EDERSEK.

Şekil 5 - İntratetanic yorgunluk. İntratetanic yorgunluk soleus (A) ve diyafram (B) kasları için transgenik NMJ işlevselliği önemli bir azalma görüntülenir. Ortalama ± SEM uyarlama sayfasından Rizzuto vd. 18değerlerdir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6 soleus (şekil 6A) ve diyafram (şekil 6B) numuneler ölçülen tetanic frekansta neurotransmission başarısızlık gösterir. Diyafram kas numuneler önemli bir artış nöromüsküler kavşak fatigability içinde görüntülenen, ancak eğer sonuçları doğrultusunda soleus kas neurotransmission hiçbir kusur tespit edilmiştir.

Şekil 6 -Neurotransmission hatası. Neurotransmission başarısızlık herhangi bir değişiklik soleus kasları (A) içinde göstermedi, NMJ işlevindeki transgenik önemli bir azalma vurgulanan iken diyafram (B) şeritler. Ortalama ± SEM uyarlama sayfasından Rizzuto vd. 18değerlerdir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Nöromüsküler kavşak (NMJ) işlevsel bir değerlendirilmesi sinir ve kas arasındaki iletişimi ilgili gerekli bilgileri sağlar. Burada biz kapsamlı bir şekilde kullanarak iki farklı kas-sinir hazırlıklar, yani soleus siyatik ve diyafram frenik NMJ ve kas işlevselliğini değerlendirmek için bir protokol tanımlamak.
Yazarların laboratuvar çalışmalarında Fondazione Roma ve televizyon dizisi tarafından (Hayır ver. desteklenmiştir GGP14066).
| Çift Modlu Kol Sistemi | Aurora Bilimsel A.Ş. | 300B | aktüatör / dönüştürücü |
| Yüksek Güçlü İki Fazlı Stimülatör | Aurora Bilimsel A.Ş. | 701B | nabız stimülatörü (sinir) |
| Yüksek Güçlü Bi-Fazlı Stimülatör (nbsp; | Aurora Bilimsel A.Ş. | 701C | nabız stimülatörü (kas) |
| In vitro Kas Aparatı | Aurora Bilimsel A.Ş. | 800A | |
| Hazırlık doku banyosu | Radnoti | 158400 | |
| Monopolar Emme Elektrodu | A-M Sistemleri | 573000 | ev yapımı bir referans ile |
| Osiloskop | Tektronix | TDS2014 | |
| Stereomikroskop | Nikon | SMZ 800 | |
| Soğuk ışık aydınlatıcı | Fotonik Optik | PL 3000 | |
| Edinme kartı | Ulusal Aletler | NI PCIe-6353 | |
| Konektör bloğu | Ulusal Aletler | NI 2110 | |
| Kişisel bilgisayar | AMD Phenom II x4 970 | İşlemci 3.50 Ghz Windows 7 | |
| LabView 2012 yazılımı | ileUlusal Aletler | Krebs-Ringer||
| Bikarbonat Tampon | Sigma-Aldrich | K4002 | fizyolojik tampon |
| Sodyum bikarbonat | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Kalsiyum klorür CaCl2 | Sigma-Aldrich | C4901 | susuz, toz vb; % 97 |
| Tampon HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | & ge; %99,5 (titrasyon) |
| Bulaşıklar 60mm x 15mm | Falcon | 353004 | Polistiren |
| Silikon | Sylgard | 184 Silikon | Elastomer Kiti & nbsp; 0.5Kg. |
| Akvaryum | için Termostat Dennerle | DigitalDuomat 1200 | |
| Pompa | Newa Mini | MN 606 | |
| Isı direnci Termocable | Şanslı Sürüngen | 61403-1 | 50 / 60Hz 50W |
| Kova | herhangi bir 10 litre | Polipropilen | |
| O2< / sub> +% 5 CO2 | siad | Karışım gazı | |
| # 5 Forseps | Güzel Bilim Aletleri | 11252-20 | 2 parça |
| Yaylı Makas - 8 mm Bıçaklar | Güzel Bilim Aletleri | 15024-10 | sinir eksizyonu |
| Keskin Makas | Güzel Bilim Araçları | 14059-11 | kas çıkarma |
| Narin Makas | Wagner | 02.06.32 | hayvanın dışı |
| Öğrenci Neşter Sapı #3 | Güzel Bilim Araçları | 91003-12 | |
| Neşter Bıçakları #10 | Güzel Bilim Araçları | 10010-00 | |
| Neşter Bıçakları #11 | Güzel Bilim Aletleri | 10011-00 | |
| naylon tel & Oslash; 0,16 mm | herhangi biri |