Bu çalışmada, sıçan diyaframlı motor ünitesi bağlantısını ölçmek için motor ünite sayısını ve boyutunu tahmin etmek için in vivo bir yöntem sunuyoruz. Bu tekniklere adım adım bir yaklaşım açıklanmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu çalışmada, sıçan diyaframlı motor ünitesi bağlantısını ölçmek için motor ünite sayısını ve boyutunu tahmin etmek için in vivo bir yöntem sunuyoruz. Bu tekniklere adım adım bir yaklaşım açıklanmaktadır.
Ventilasyon kas fonksiyonunun kaybı, motor nöron hasarı ve nörodejenerasyonun bir sonucudur (ör., sırasıyla, servikal omurilik yaralanması ve amyotrofik lateral skleroz). Frenik motor nöronlar, merkezi sinir sistemi ile kas arasındaki son bağlantıdır ve ilgili motor birimleri (tek bir motor nöron tarafından innerve edilen kas lifi grupları), nöromüsküler ventilasyon sisteminin en küçük fonksiyonel birimini temsil eder. Bileşik kas aksiyon potansiyeli (CMAP), tek motor ünite potansiyeli (SMUP) ve motor ünite sayısı tahmini (MUNE), hayvan modellerinde zaman içinde motor ünite bütünlüğünün uzunlamasına değerlendirilmesini sağlayan yerleşik elektrofizyolojik yaklaşımlardır, ancak çoğunlukla ekstremite kaslarına uygulanmıştır. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, preklinik kemirgen çalışmalarında, frenik MUNE, motor ünite boyutu (SMUP olarak temsil edilir) ve CMAP'yi ölçmek için uzunlamasına kullanılabilecek bir yaklaşımı tanımlamak ve daha sonra bu yaklaşımların bir motor nöron kaybı modelinde faydasını göstermektir. Motor nöron hasarı ve hastalıklarında nöronal hasar, dejenerasyon ve rejenerasyon için hassas, objektif ve translasyonel olarak ilgili biyobelirteçler, deneysel araştırma keşiflerine klinik testlere önemli ölçüde yardımcı olabilir ve hızlandırabilir.
C3'ten C6 miyotom seviyelerine kadar uzanan frenik motor nöronlar (MN'ler), merkezi sinir sisteminden (MSS) diyafram kasına1 son bağlantıyı oluşturur. Frenik motor üniteler (MU), solunumsal nöromusküler sistemin en küçük fonksiyonel ünitesini oluşturan tek bir spinal MN ve onun innerve diyafram kas liflerinden oluşur. Ventilasyon fonksiyonu, frenik MU havuzunun koordineli aktivasyonu ile elde edilen diyafram kasının yeterli kasılmasını gerektirir 2,3. Amyotrofik lateral skleroz (ALS) dahil olmak üzere birçok nörolojik hastalık, ciddi ventilasyon bozukluğuna neden olur ve sonuçta ölüm nedenine katkıda bulunur4.
Motor ünitesi (MU) havuzunun bütünlüğünü in vivo olarak değerlendirmek ve izlemek için çeşitli elektrofizyolojik yaklaşımlar kullanılabilir. Bileşik kas aksiyon potansiyeli (CMAP), periferik sinir stimülasyonundan sonra belirli bir kas veya kas grubundaki tüm kas liflerinin toplam depolarizasyonunu yansıtır ve ALS 5,6 ve spinal müsküler atrofi (SMA) dahil olmak üzere bir dizi nöromüsküler duruma duyarlıdır7,8,9. CMAP değerlendirmesinin bir sınırlaması, teminat filizlenmesinin, MU kaybı10 varlığında bile CMAP genliğinin ve alanının korunmasına yol açabilmesidir. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, hem motor ünite numarasını hem de11 boyutunu değerlendirmek için CMAP tekniğinde değişiklikler yapılmıştır. Ek olarak, diyafram CMAP'nin bir elektrofizyolojik sistem tarafından fonksiyonel değerlendirmesini araştıran bir in vivo çalışma, motor ünite numarası tahmini12 için açıklanan diyafram CMAP kayıt tekniğinin kullanılmasının da mümkün olabileceğini düşündürmektedir.
Artımlı motor birim sayısı tahmini (MUNE) tekniği ilk olarak 1970'lerin başında McComas ve ark. insanlarda ekstansör digitorum brevis kası için13. Artımlı MUNE yaklaşımı, tek motor ünite tepkilerinin indeksleri olarak nicel, ya hep ya hiç submaksimal artışları kaydetmek için kademeli olarak artan bir stimülasyonun sağlandığı geleneksel CMAP kayıt tekniğinin bir modifikasyonuydu. Toplanan ve ortalaması alınan artışlar, tek bir motor birim potansiyelinin (SMUP) boyutu için bir tahmin hesaplamak için kullanıldı. Hesaplanan bu boyut daha sonra incelenen kası innerve eden MU'ların sayısını tahmin etmek için CMAP genliğine bölündü11. MUNE, motor ünite kaybını tespit etmede ve izlemede yüksek hassasiyet gösterir ve CMAP genliği veya alan14,15 gibi ölçümlerde gözlemlenebilir değişikliklerden önce motor ünite disfonksiyonunun tanımlanmasına olanak tanır. ALS hastalarında, MUNE'nin son derece hassas olduğu kanıtlanmıştır ve hastalık başlangıcı, ilerlemesi ve prognozu için önemli bir biyobelirteç olarak hizmet etmektedir 16,17.
Nörodejenerasyon, nöral yaralanma ve doğal yaşlanma süreci gibi durumlarda MU fonksiyonunu değerlendirmek için çok sayıda MUNE adaptasyonu geliştirilmiş ve yaygın olarak kullanılmıştır 18,19,20,21. İlk tanımlamadan bu yana, hem insan çalışmalarında hem de hayvan modellerinde hem elektrofizyolojik tepkileri hem de artımlı kuvvet (mekanik) ölçümlerini kullanan çeşitli uyarlamalar kullanılmıştır22. MUNE, kas ile motor nöron bağlantısının non-invaziv fonksiyonel bir değerlendirmesini sağlar. Uzunlamasına MUNE uygulamak, hem klinik hem de klinik öncesi ortamlarda hastalık veya indüklenmiş fenotip ilerlemesinin anlaşılmasını ve terapötik müdahalelerin koruyucu veya rejeneratif etkilerinin değerlendirilmesini sağlar. MUNE ölçümlerinin etkinliğinden bağımsız olarak, tekrarlanabilirlik ve tekniğin insan vücudunun çoğu boyunca MU havuzları için klinik önemi ne olursa olsun, çabalar büyük ölçüde kemirgen kaslarındaki uzuv kaslarına odaklanmıştır 10,23,24,25.
Bu nedenle, bu çalışmanın amaçları, MUNE, motor ünite boyutu (SMUP olarak temsil edilir) ve CMAP'yi ölçmek için klinik öncesi kemirgen çalışmalarında uzunlamasına kullanılabilecek in vivo değerlendirmeler olarak bileşik kas aksiyon potansiyeli (CMAP), SMUP ve frenik motor ünite numarası (MUNE) elde etmeye yönelik bir yaklaşımı tanımlamaktı. Ayrıca, frenik bir MN dejeneratif ajan olan saporine konjuge kolera toksin B fragmanının (CTB-SAP) intraplevral uygulamasını takiben diyafram MU sayısı kaybını vurgulayan temsili veriler sunuyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm prosedürler, Missouri Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından belirlenen yönergelere uygun olarak onaylandı ve yürütüldü. Deneyler, 11 ila 15 haftalık yetişkin erkek Sprague-Dawley sıçanları üzerinde yapıldı. Bu sıçanlar çiftler halinde barındırıldı ve 12:12 aydınlık-karanlık döngüsü altında tutuldu, standart ticari peletlenmiş gıdalara ve HCl ile arıtılmış suya her zaman erişim sağlandı.
1. Hayvan hazırlama ve anestezi verme
2. Elektrot yerleşimi ve kurulumu
3. Veri toplama

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu raporda özetlenen CMAP, SMUP ve MUNE teknikleri, minimal invaziv elektrot yerleştirilerek diyafram kasındaki nöromüsküler fonksiyonun kaydedilmesini sağlar (Şekil 1). Genlik ve alan parametreleri, supramaksimal CMAP boyutunu karakterize etmek için kullanılabilir ve kas grubu çıktısının genel bir ölçüsünü sağlar (Şekil 2). Bununla birlikte, mevcut yöntemlerimizde, hem CMAP hem de SMUP boyutlarını ölçmek için genliğe güveniyoruz. CMAP, SMUP ve MUNE, nöromüsküle...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
ALS gibi MN dejeneratif hastalıklarda, ventilasyonda yer alan MU'ların değerlendirilmesi çok önemlidir28. ALS hastalarında respiratuar MN dejenerasyonu ortaya çıkmasına rağmen, MN ölümünün spesifik başlangıcı ve ilerlemesi tam olarak anlaşılamamıştır 29,30,31. Bu yönün önemini kabul ederek, hem genetik temelli (örneğin, SOD1 2,32
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
WDA, NMD Pharma, Avidity Biosciences'tan araştırma fonu ve NMD Pharma, Avidity Biosciences, Dyne Therapeutics, Novartis, Design Therapeutics, Catalyst Pharmaceuticals ve Novartis'ten danışmanlık ücretleri aldı.
Bu çalışma, Missouri Omurilik Yaralanması/Hastalığı Araştırma Programı'ndan (NLN ve WDA) Omurilik Yaralanması/Hastalığı Araştırma Programı Hibesi ile finanse edilmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 2 mL Cam Şırınga | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
| 50 mL, Model 705 RN şırınga | Hamilton Company | 7637-01 | İntraplevral enjeksiyon yapmak için kullanılır |
| 5008 - Formulab Diet | LabDiet | 0001325 | |
| Otoklavlanabilir 26 G iğneler (26S RN 9.52 mm 40°) | Hamilton Company | 7804-04 | İntraplevral enjeksiyon yapmak için kullanılır |
| Kolera toksini B-alt birimi (CTB) | MilliporeSigma | C9903 | Hayatta kalan motor nöronları etiketlemek için intraplevral enjeksiyon için kullanılır |
| Saporine konjuge kolera toksini B-alt birimi (CTB-SAP) | Gelişmiş Hedefleme Sistemleri | IT-14 | Motor nöron ölümüne neden olmak için intraplevral enjeksiyon için kullanılır |
| Çıkarılabilir Kablo | Technomed | 202845-0000 | kaydedici elektrodu elektrodiagnostik makinesine bağlamak için |
| Uçlu tek kullanımlık 2" x 2" disk elektrot | Cadwell | 302290-000 | toprak elektrodu |
| tek kullanımlık monopolar iğneler 28 G | Technomed | 202270-000 | katot ve anot uyarıcı elektrotlar- kayıt elektrotları |
| EMG iğne kablosu (Amp/stim anahtar kutusu) | Cadwell | 190266-200 | monopolar elektrotları elektrodiagnostik stimülatöre bağlamak için |
| Yardım Eden Eller demir tabanlı timsah klipsi | Radio Shack | 64-079 | Kayıt elektrodu yerleşiminin sürdürülmesi |
| İzofluran (250 mL şişe) | Piramal Healthcare | ||
| monoject kavisli uçlu sulama şırıngası | Covidien | 81412012 | elektrot jeli uygulaması için kullanılır |
| RightTemp Homeotermik Isınma ile PhysioSuite Fizyolojik İzleme Sistemi | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Kızılötesi ısıtma pedi, rektal prob ve ped sıcaklık probu içerir |
| Pro düzeltici Evcil Hayvan Bakım Seti | Oster | 078577-010-003 | epilasyon için makaslar |
| Saporin (SAP) | Gelişmiş Hedefleme Sistemleri | PR-01 | İntraplevral enjeksiyon için kullanılır (kendi kendine enjekte edildiğinde kontrol ajanı) |
| Sierra Summit EMG sistemi | Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA | taşınabilir elektrodiagnostik sistem | |
| SomnoSuite Düşük Akışlı Dijital Anestezi Sistemi | Kent Scientific Corporation | SOMNO | Dökülme önleyici, buhar önleyici şişe üstü adaptör içerir; Y adaptör hortumu; kömür süpürücü filtresi |
| Sprague-Dawley sıçan | Envigo kolonisi 208a, Indianapolis, IN | ||
| Veteriner petrol bazlı oftalmik merhem | Puralube | 26870 | kornea yaralanmasını önlemek için anestezi sırasında uygulanır |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.