Vivo Köpek Kas Fonksiyon Testi

Bu prosedürün genel amacı, invaziv olmayan yöntemler kullanarak canlı köpeklerde arka ekstremite kaslarının mekanik özelliklerini ölçmek ve karakterize etmektir. Bu işlem, öncelikle köpeğin fizyoloji düzeneğine uygun şekilde yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir. Prosedürün ikinci adımı, izometrik seyirme torkunun ve titanik tibial tarsal fleksiyon torkunun ölçülmesi ve kaydedilmesidir.

Prosedürün üçüncü adımı, eksentrik kontraksiyonların gerçekleştirilmesidir. Prosedürün son adımı ise tibial tarsal ekstansiyon sırasında izometrik seyirme, tork ve titanik torkun ölçülmesi ve kaydedilmesidir. Sonuç olarak, non-invaziv bir fizyolojik yöntem aracılığıyla arka ekstremite kas gücünü ve tekrarlayan eksentrik kontraksiyonlara verilen yanıtı gösteren sonuçlar elde edilebilir.

Bu tekniğin, terminal çalışmalar olan ex vivo izole kas analizleri gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, non-invaziv olması ve iyi tolere edilmesi nedeniyle kullanılan yöntemin zaman içinde tekrarlanabilmesidir. Bu yöntem, kas fizyolojisi alanında, kasların kontraksiyonla tetiklenen yaralanmaya veya yorgunluğa verdiği yanıt gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Yöntem, köpeklerde veya diğer büyük memelilerde kas fonksiyonlarını ölçtüğü için bu tekniğin etkileri, kas distrofilerinin tedavisine veya teşhisine kadar uzanmaktadır.

Birçok yeni tedavinin klinik deneyler ve hastalar öncesindeki preklinik çalışmalarında bu denli büyük hayvanlara ihtiyaç duyulur. Bu yöntem köpek modelleri hakkında bilgi sağlayabilse de, insan dışı primatlar gibi diğer hayvan model sistemlerine de uygulanabilir. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler, stimülasyon elektrotlarının yerleştirilmesinde gereken özen ve tork izlerinden ne beklenmesi gerektiğine dair bilgi eksikliği nedeniyle zorluk yaşayacaklardır. Kaslardan maksimum tork yanıtını almak için gereken hassasiyet nedeniyle elektrot konumlandırma adımlarının öğrenilmesi zor olduğundan, bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik önem taşımaktadır.

Çalışma kapsamında, stimülasyon ve veri kayıt parametrelerini tanımlamak için Dynamic Muscle Control (DMC) yazılımında yazılmış iki protokol kullanılmaktadır. İlk protokol olan izometrik kontraksiyon protokolü, hem seğirme (twitch) hem de tetanos kontraksiyonları için kullanılır. Eksantrik germe yaralanması protokolü olarak adlandırılan ikinci protokol ise eksantrik kontraksiyonlar için kullanılır; her bir protokol için kullanılan stimülatör ayarları ve yazılım dizileri burada gösterilen tabloda verilmiştir; seğirme kontraksiyonları 1 Hz stimülasyon ile oluşturulur.

Titanic ve eksantrik kasılmalar 50 hertz stimülasyon ile ortaya çıkarılır. Eksantrik kasılma durumunda, kasılan kas üzerine bir germe uygulanır. Bu deneyler; bir fleksör kasın seyirme, Titanic veya eksantrik kasılmalarını ortaya çıkarmak için peroneal sinirin stimüle edilmesini ve bir ekstansör kasın seyirme veya Titanic kasılmalarını ortaya çıkarmak için tibial sinirin stimüle edilmesini içeren çeşitli kasılma türlerinin tetiklenmesini kapsar.

Köpeği anesteziye aldıktan sonra, hayvanın derin anestezide olduğundan emin olmak için göz kırpma refleksini kontrol edin. Karbondioksiti, nabız oksimetresini ve sıcaklığı yakından izleyin. Prosedür sırasında, uyarıcı elektrotların yerleştirileceği lateral diz bölgesindeki tüyleri tıraş edin.

Ardından, köpeği fizyoloji masasına yerleştirin. Femur ve tibianın dik açı oluşturduğu ve tibianın masa yüzeyine paralel olduğu sırtüstü yatar pozisyonda pelvik ekstremiteyi konumlandırarak, kuvvet pedalının güvenli bir şekilde dönebildiğini kontrol edin. Pedal, manuel olarak hareket ettirildiğinde sert hissettirmelidir.

Ardından, fizyoloji düzeneğini açın ve pedalı aktifleştirin. Pedalın hareketi, bilgisayar tarafından kontrol edilen servo motor ile yönetilir. Şimdi, köpeğin patisini nazikçe ayak pedalına yerleştirin; köpeğin patisinin uzunluğunu rotasyonun merkez ekseninden lateral dijitin ucuna kadar ölçün ve kaydedin.

Ardından, köpeğin patisini elastik kendinden yapışan sargı kullanarak ayak pedalına sabitleyin. Pedalın içindeki transduser, bacak kas kasılmalarının kuvvetini kaydeder. Ekranlı monopolar 24 gauge elektrotları stimulus izolasyon ünitesine bağlayarak stimülasyon elektrotlarını hazırlayın.

Eldivenli ellerle köpeğin cildini alkol ile temizleyin ve lateral proksimal fibulanın hemen distalindeki common peroneal nerve'ü palpasyonla belirleyip parmağınızla sinir bölgesini işaretleyin; siyah katot elektrodunu dikkatlice cildin altına yerleştirin ve kırmızı anot elektrodunu periosteumun hemen dışına, cildin altına, katot elektroduna paralel ve hafifçe distal olacak şekilde yerleştirin. Her iki elektrot şimdi fibular başın hemen distalinde, common peroneal nerve'ün iç kısmında olmalıdır. Ardından, stimülatörü bir hertz seviyesinde aktive edin ve monitördeki seyirme yanıtını gözlemleyin.

Mümkün olan en büyük seğirme genliğini elde etmek için elektrot konumlarında gerektiğinde küçük ayarlamalar yapın. Elektrotlar iyi yerleştirildikten sonra, bir seğirme yanıtı toplamak için DMC yazılımını etkinleştirin. Bir sonraki adım, elektrotları hareket ettirmeden tetanik bir kontraksiyon oluşturmaktır.

Stimülatörü, titanik kasılma için tabloda belirtilen şekilde ayarlayın. Ardından, kasın izometrik titanik kasılmasını gerçekleştirmek için yazılımdaki izometrik kasılma protokolünü etkinleştirin. Bir sonraki deney olan eksantrik germe yaralanması protokolü de elektrotlar hareket ettirilmeden gerçekleştirilir.

Stimülatörü eksantrik kontraksiyon için ayarlayın ve stimülasyonu başlatın. Bu protokolde, sinir 50 hertz frekansında bir saniye boyunca 10 kez stimüle edilir. Bu bir saniyelik sürenin ilk 800 milisaniyesinde fleksör kaslar izometrik olarak kasılır ve ardından son 200 milisaniyede kas gerilir.

10 eksantrik kontriksiyondan oluşan bir setin ardından kasın dört dakika dinlenmesine izin verin. Ardından, ekstansör kası uyarmak için, her set arasında dört dakikalık dinlenmelerle eksantrik germe yaralanması protokolünü iki kez daha tekrarlayın; elektrotları, cilde dik ve fleksiyon için kullanılan orijinal elektrot yerleşim yerinin proksimaline yerleştirerek tibial sinire taşıyın. Yaklaşık yerleşim noktası, diz tarafından oluşturulan 90 derecelik açıyı ikiye bölen bir çizgi üzerindedir.

Tibial sinir, common peroneal sinirin daha derininde ve yanında yer alır. Optimal seğirme potansiyellerini elde etmek için elektrotları gerektiği şekilde hareket ettirin. Elektrotlar yerleştirildikten sonra, elektrotları hareket ettirmeden izometrik protokolü kullanarak maksimal bir seğirme oluşturun.

Stimülatör ayarlarını titanik kasılmalar için belirtilen şekilde değiştirin. Ardından, tibial tarsal ekstansör kasın titanik bir kasılmasını aktive edin ve kaydedin. Kas kasılmalarından elde edilen tork ve zamansal bilgileri analiz etmek için dinamik kas analizi veya DMA programı kullanılır.

Bu şekilde, veri analizi için 1 Hz'lik tibial sinir stimülasyonu tibial tarsal ekstansör kasların tekil seğirmelerini aktive etmiştir; üç imlecin konumları şu şekilde ayarlanmıştır. Mavi imleç, torkun dinlenme torkundan yükseldiği noktaya ayarlanmıştır. Sarı imleç ise torkun dinlenme torkuna döndüğü noktaya yerleştirilmiştir.

Gevşeme evresinden sonra, beyaz imlece ihtiyaç kalmadığından sarı imlecin sağına yerleştirilmiştir. Bu şekil, tibial sinirin 50 hertz'lik darbelerden oluşan 1,5 saniyelik bir serisiyle yapılan izometrik tetanik tork stimülasyonunun, tibial tarsal ekstensör kasında tetanik bir kontraksiyona yol açtığını göstermektedir. Veri analizi için mavi ve sarı imleçler yerleştirilir.

Bu şekildeki seğirme analizine gelince, tibial tarsal fleksörlerde eksantrik kontraksiyonlar indüklenmiştir. Perkütan perineal sinir stimülasyonu, 800 milisaniye boyunca başlangıç bir izometrik kontraksiyonu aktive etmiş ve bu noktada bacağa zorunlu bir germe uygulanmıştır. Bu veri analizi için mavi imleç, izometrik torkun dinlenme torkundan yükselmeye başladığı noktaya yerleştirilmiştir.

Sarı imleç, eksantrik germe torkunun izometrik platodan yükselmeye başladığı noktaya yerleştirilir. Beyaz imleç ise torkun dinlenme torkuna döndüğü noktaya yerleştirilir. Bu teknik ustalaşıldığında, uygun şekilde gerçekleştirilirse yaklaşık bir saat içinde tamamlanabilir. Bu prosedürü uygularken, adım adım kontrol noktaları içeren basılı bir protokolu takip etmenin önemli olduğunu unutmamak gerekir.

Kas lifi tipi veya transgenin gelişimi sonrası ekspresyonu gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla kas biyopsileri gibi diğer yöntemler uygulanabilir. Bu teknik, kas fizyolojisi alanındaki araştırmacıların, musküler distrofili köpeklerde egzersize verilen yanıtları keşfetmelerinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, köpeklerde invaziv olmayan bir kas fizyolojisi analizinin nasıl gerçekleştirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.