Name: Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı İn Vivo Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
Description: Öğrenin, fosfor-31 manyetik rezonans spektroskopisi ile insan iskelet kasında mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kapasitesini invaziv olmayan yöntemle ölçme tekniğini. Bu standart yöntem, hedefli tedavilerin geliştirilmesine olanak tanır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma kısmen Davis Kalp ve Akciğer Araştırma Enstitüsü Trifit Ödülü ve NIH Ulusal Yaşlanma Enstitüsü'nün İntramural Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir.

Bu protokol tarafından onaylanan ve insan denekler araştırma için Ohio State Üniversitesi Kurumsal Değerlendirme Kurulu kuralları izler. MR cihazları ile ilgili tüm işlemler MR güvenliği 59 yüksek standartlarına bağlı kalarak yeterince eğitimli personel tarafından yerine getirilmesini önem taşımaktadır. 1. Malzemeler ve Hazırlama <ol><li> Gerekli tüm malzemeler deney öncesinde (Şekil 2) mevcuttur olduğundan emin olun. </li><li> Delik yakın sınav tablonun sonuna içi masaya bobin konektörüne 31 P bobin takın. MR sınav masanın başının yakınında büyük bir üçgen köpük yastık yerleştirin, ancak doğrudan 31 P bobin üzerinde. konu konfor için, MR sınav tablodan, deliğin en uzak diğer ucundaki bir kafa yastık yerleştirin. </li></ol> 2. Konu Konumlandırma (Şekil 3a) <ol><li> sırtüstü, ayak yalan konuyu talimatMR masaya ilk. kısmen fleksiyon pozisyonunda bacak desteklemek için dizlerinizin altına bir yastık köpük yerleştirin. </li><li> böylece inceleme altındaki uyluk kas optimal B0 homojenlik sağlamak, mümkün olduğunca mıknatıs İzomerkez olarak yakından sol uyluk ortalamak için tablo (deneğin sağ) sağ tarafına yakın konuyu yerleştirin. Kulak fişlerini ve / veya kulaklık ile konuyu sağlamak. </li><li> Patella ve femur başı arasında yaklaşık orta noktasında sol quadriceps 31 P RF bobini yerleştirin ve askıları kullanarak bacak sabitleyin. vastus lateralis üzerinde, bacağın yan kısmı üzerinde bobin yerleştirin. </li><li> bacak bobini sabitlemek için kullanılan aynı kayışları ile uyluk medial bebek yağı sabitleyin. Bu tarama lokalizasyonu kolaylaştırır. </li><li> bobin altında ve diz üstü yerleştirilen bir kayış ile birlikte deneğin bacaklarını bağlayın. Ek stra MR masaya kişinin bacakları Güvenlips, diz üstü bir ve diz ve ayak bileği arasında bir yarıda. </li><li> bobin merkezi tasvir ve bu merkezleme dönüm kullanarak mıknatıs İzomerkez tablo taşımak için lazer ışık kılavuzu kullanın. </li></ol> 3. Egzersiz Protokolü <ol><li> egzersiz protokolü üç aşamadan oluşmaktadır konuya açıklar: ilk, başlangıç ​​aşaması; Kısa, yoğun egzersiz faz; ve bir kurtarma aşaması. </li><li> hala yalan ve hareket eserler en aza indirmek için spektroskopisi edinimi temel ve kurtarma aşamalarında bacak kasları gevşer konuyu söyleyin. </li><li> egzersiz başlangıcını gösteren konuya geri sayım sağlamak. Bu noktada, söz konusu kayışlar direnişine karşı mümkün olduğu kadar çabuk olarak zorla diz uzatma / fleksiyon başlatmak ve var. NOT: kuadriseps kasları durdurmak için talimat gelene kadar, yukarı ve aşağı sol alt bacak taşımak için kullanılır. </li><li> % 30 düşüşten sonra egzersiz sonlandırPCr pik yüksekliği. <ol><li> edinim görüntüleyici penceresinde PCr pik yüksekliği gözlemlemek ve aynı zamanda egzersiz dizisinin tamamlanmasından sonra görüntülemek. NOT: Genel kural olarak PCr pik yüksekliği yaklaşık% 30 düşüş PCr tepe yüksekliğinin% 50'si olan bir Pi zirveye karşılık olmasıdır. PCr tükenmesi sınav egzersiz aşamasında% 30 düşüş elde etmek için yeterince hızlı meydana değilse, sert veya daha hızlı egzersiz yaparken tekme konuyu teşvik ediyoruz. NOT: egzersiz Bırakma PCr pik yüksekliği ve egzersiz süresini izleyerek belirlenir. Bu, farklı hastalarda egzersiz biraz farklı sürelerde neden olabilir ve analiz açıklanabilir. </li></ol></li></ol> 4. Tarama Protokolü <ol><li> Uygun konu konumlandırma doğrulamak ve 31 P bobin yerini belirlemek için bir tri-düzlem yerelleştiricisinin edinin. NOT: yerelleştiricisinin dizisi otomatik olarak başlar ve Hindu de merkezleriLazer ışığı kılavuzunu kullanarak ated pozisyonu (2.9 adım) </li><li> İkinci bir tri-düzlem yerelleştiricisinin edinin. <ol><li> İlk üç düzlem yerelleştiricisinin görüntülerde dilim görünümünü açın. NOT: Bu işlem, farklı yazılım ve donanım sistemleri için farklı olabilir. </li><li> Merkez ve sol tıklayarak ve dilim grubuna tutarak dilim yönünü döndürmek. dilim grubu döndürün. dilimleri nihai oryantasyon bebe yağı konumu ile aynı olduğundan emin olun. </li><li> Dizisi rutin penceresinde, aksiyel ve sagital kesitler (Şekil 3b) 'de tüm bacak kapsayacak şekilde dilim sayısını artırmak. </li></ol></li><li> 31P spektroskopisi sekansı <ol><li> Aşağıdaki olmayan lokalize darbe acquire dizisi parametreleri kullanın: TR: 1,000 msn; TE: 0.34 ms; spektral genişliği: 2,000 Hz; Kapak açısı: 90 derece; Elde edilen veriler puanları: 1024; 1 yelpazenin her 6 sn bir zaman çözünürlüğü ile sonuçlanan 4 ortalamalar. </li></ol></li><li> 31 P şim box yerleştirme: <ol><li> Fare kullanma, ekranın üst kısmında izleme penceresi içine ikinci triplane yerelleştiricisinin görüntüleri sürükleyin. protokol penceresine spektroskopi dizisini sürükleyin ve açmak için çift tıklatın. </li><li> şim voksel (yatay çizgiler siyah dikdörtgen seçin) görselleştirmek için pozisyon araç çubuğunu kullanın. Bu seçeneği seçtikten sonra, yerelleştirici görüntülerde yeşil bir kutu gözlemlemek. NOT: Bu şim voksel olduğunu. </li><li> Sol tıklayarak voksel taşımak ve merkezi voksel tutan. boyutunu değiştirin ve sol tıklayarak vokselin yönünü döndürmek ve kutunun köşesinde voksel tutarak. doğrudan sondanın altında B0 alanı homojenliği sağlamak ve kuadriseps düzlemine paralel şekilde takoz kutusunun üzerine yerleştirin. Not: Bu, doğrudan bobinin merkezinin altında doku hacmi bobininin altından hassas bölge içinde uygun layneri sağlamaktır. </li><li> Hassas tanımlamak için üç düzlem yerelleştiricisinin görüntüleri kullanınE bobin bölge ve kuadriseps kas içinde bu bölgeyi kapsayacak şekilde şim kutusu ayarlayın. NOT: şim kutusu veri toplama voksel (Şekil 3c) içinde B0 homojenliği sağlamak için yüzey bobin gerçek kapsama daha büyük olabilir. </li><li> 31 P testi edinimi: <ol><li> iktisap görüntüleyici penceresini açın ve satın alma araç çubuğunda kafa simgesini seçin. Bu gerçek zamanlı olarak spektroskopi edinimi görüntülemek için izin verecektir. </li><li> 31P şim vokselin yerleştirilmesinden sonra, protokol penceresinin üst kısmında "run" düğmesine tıklayarak bir tek spektrum elde etmek için sırasını çalıştırın. </li><li> B0 layneri kalitesini inceleyin. alıcı penceresi elde spektrumu dikkate alınmalıdır. 0 ppm merkezli tanınmış bir PCr tepe ve anlamlı gürültü (Şekil 4a, sol) dikkat edin. NOT: Sorun Giderme: spektrumlu gürültülü belirirse, şim kutusu kas içine yerleştirilir emin olun. ilansadece boyut ve dolgu kutusunun konumu sinyal-gürültü oranını artırmak için. gerektiği gibi deney satın tekrarlayın. </li><li> ( "Uygulamalar" → "Spektroskopisi"), PCr pik yüksekliği bkz spektroskopi aracında spektrum açmak için. Hastanın klasör (klasör ağacı simgesi) açın, uygun tarama seçin ve spektrum yüklemek için çift tıklatın. </li></ol></li></ol></li><li> Egzersiz öncesi T1, görüntünün: <ol><li> bir bobin merkezinde bir tek dilim aksiyal T1-ağırlıklı görüntü elde. </li></ol></li><li> 31 P egzersiz öncesi edinim: <ol><li> sol tıklayarak ve protokol penceresinde sırasını sürükleyerek (en spektral kalite üretilen) aşama 4,4 dizisini kopyalayın. Tüm takip eden ölçümler için bu sıra kullanın. </li><li> konu dururken dizisi rutin penceresinde, 10 ölçüm elde etmek için 1 10. Select çalışmadan elde ölçümlerin sayısını artırmak. </li></ol></li><li> 31 &lt;/ Sup&gt; P Egzersiz edinimi: NOT: Bu analiz için önemli olacak gibi, başlangıç ​​ve bitiş egzersiz kez dikkatlice not edin. <ol><li> Dinlenme: Bir önceki tarama takoz ayarları uygula ve 20 ölçümleri elde etmek için sırasını ayarlayın. Bir geri sayım sonra tekme başlamak için konuyu söyleyin. 2 ölçümler için dinlenme kalmasını konu söyleyin. </li><li> Egzersiz: ~ 30 saniye boyunca diz uzatma egzersiz (ya da PCr tepe genlik% 30 azalma elde etmek için gerekli zamanı) gerçekleştirmek için konuyu isteyin. konu yeterli PCr tükenmesi elde sonra, dinlenmek için isteyin. </li></ol></li><li> 31 P egzersiz sonrası satın almalar: <ol><li> istirahatte ek 20 ölçüm kazanır. Egzersiz sonrası satın almalar (sağ, Şekil 4a) duraklama veya shimming olmadan, egzersiz dizisi hemen ardından başlayacak emin olun. NOT: İki ayrı satın almalar içine bu iyileşme dönemi bölünmesi i analiz edilmesini sağlarEgzersiz tekrar edilmesi gerekiyorsa operatör tam iyileşme döneminin satın önlemek için izin ikinci 20 dinamik spektrumları alımı sırasında nitial 20 dinamik spektrumları. </li></ol></li><li> Egzersiz kalitesini garanti: <ol><li> Başlangıçta ve egzersiz sonunda PCr pik yükseklikleri karşılaştırın. Yüksek kaliteli egzersiz oturumları PCr konsantrasyonunda ~% 30 azalma ile sonuçlanır. </li><li> PCr tepe yükseklik dinlenme başlangıcında ve geri sonunda aynı olduğundan emin olun (tipik olarak &lt;% 10 bir fark isteniyorsa). Bu satın alma sırasında alan homojenliği önemsiz kaybı olduğunu garanti eder. NOT: PCr arıza yetersiz veya alan homojenlik kaybı olmuşsa, o zaman (yorgunluğu önlemek için özen) sınav egzersiz / kurtarma bölümünü tekrarlamak durumunda, bobin ve kayışlar düzgün bir şekilde takılı olduğundan emin olun ve genişletmek egzersiz ve / veya süresinin, kuvvetli egzersiz teşvik (Şekil 4b). DEĞİLE: adımlarda 6 ve 11 izinlerinin bir ek kalite kontrol adımı elde edilen görüntülerin karşılaştırılması ve böylece çok az hareket önemli ölçüde elde edilen verileri etkileyebilecek protokolü sırasında meydana sağlanması nedeniyle egzersize uyluk ve bobinin her deplasman görselleştirmek için . </li></ol></li><li> egzersiz sonrası T1 görüntüleme ardından, aynı satın alma parametreleri kullanarak T1 görüntüleme (adım 4.5) eksenel ön egzersizi tekrarlayın. <ol><li> PCr yeterli tükenmesi ek olarak, egzersiz kas asidoz uyarmadı sağlamak için son egzersiz pH ölçer. </li><li> Pi ve PCR (Ap i) arasındaki kimyasal kayması ve aşağıdaki denklemi 60 kullanarak bu gerçekleştirin: pH = 6.77 + log [(Ap i -3,29) / (i 5.68-Ap)] NOT: pH fazla 6.8 61 kalmalıdır. PCr dökümü yeterlidir ancak pH değeri çok düşük ise, kısa bir egzersiz butik tekrarsüresi ve / veya azalan yoğunlukta ER. </li></ol></li><li> Verileri Kaydetme: <ol><li> DICOM dosyaları gibi tüm kazanılmış spektrumları kaydetmek ve JMRUI kullanarak işleme için onları ihracat. </li><li> Bir tarayıcı kullanıyorsanız, "Navigator" penceresindeki tüm spektroskopi satın almalar seçin. </li><li> Altında "Uygulamalar", "Dicom Araçlar" → "İhracat MR spektroskopi," seçin ve C DICOM (* .dcm) dosyalarını kaydetmek: / Kullanıcı / MedCom / temp / CDROFFLINE (Araç otomatik olarak bu konuma seçer). </li><li> Altında "Transferi", "Çevrimdışı Aktar'ı" i seçin. istediğiniz konuma kaydedin. </li></ol></li></ol> 5. Veri İşleme ve Analizi 62 <ol><li> özgürce edinilebilen JMRUI yazılımı (; http://www.jmrui.eu/ sürüm 5.2) ile MR spektrumları analiz edin. </li><li> Apodize ve faz edinilmiş tüm zaman noktalarında (Şekil 5) üzerinden bütünlüğü sağlamak için spektrumları kaydırır. PCr zirve merkezli olacak birspektrumlarında, t, 0 ppm. </li><li> Her edinilen spektrumda PCr tepe genliği ölçmek için yerleşik Amares algoritması kullanın. tepe genliği o zaman noktasında yüzey bobin hassas bölge içinde PCr konsantrasyonunu temsil eder. </li><li> Bilgisayar yazılımı, alıcı, zamanın bir fonksiyonu PCR konsantrasyonları çizilir. Kullanılarak dahili hesaplama yazılım eğri-fit araç, aşağıdaki denklem 52, 63 PCr iyileşme dönemi verilerine uyacak: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq1.jpg"></li><li> (Taban PCr değerlerini kaydedin <img alt="denklem 2" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq2.jpg"> ), Düşük PCR ( <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq3.jpg"> ), Ve iyileşme süresi ( <img alt="denklem 4" src="/files/ftp_upload/54977/54977eq4.jpg"> . </li><li> Uygun koşullar Exer sırasında tanıştığım emin olunPCr tükenmesi, bazal PCR ve en PCr arasındaki yüzde farkı hesaplayarak verirlerse oturumu. % 50 tükenmesi - İdeal egzersiz seansları 20 sonuçlanır. Not: Eğri oturtma kalitesi R2 değeri 0,75 den büyük olduğu doğrulayarak sağlanabilir. R2 değerleri otomatik uydurma yazılımı tarafından hesaplanır. </li></ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Bu kağıt iskelet kası mitokondriyal fonksiyon seri ve non-invaziv in vivo ölçüm tanıyor 31 PMRS muayene için standart bir protokol açıklar. Metabolik sendromun giderek artan yükü ve sonuçta ortaya çıkan morbidite ve mortalite hedefleyen araştırmaların genişliği göz önüne alındığında protokol önemli itiraz tutar. Bu 31 PMRS protokol tarayıcı en az zaman gerektirir ve ticari olarak mevcut MRS tesisleri ile herhangi bir merkezde konularda kapsamlı metabolik soruşturma içine dahil edilebilir. ...

Bu çalışmanın amacı, invaziv olmayan yetenekleri geniş sahip bireylerde in vivo iskelet kası, mitokondriyal işlevi ölçen tekrarlanabilir bir yöntem özetlemektedir etmektir. Anormal mitokondriyal bozukluk örneğin Friedreich ataksi gibi nadir bozukluklar yaşlanma ve diyabet gibi genel koşulları metabolik sendromlar ve genetik hastalıkların geniş bir yelpazede bir işaretidir olduğunu. Metabolik Sendrom ve Mitokondriyal disfonksiyon Metabolik sendrom, mitokondriyal fonksiyonu kesintiye uğratan iskelet kası OXPHOS basılması ve iskelet kası, 1, 2 ektopik yağ depolanması yol gösterilmiştir. Metabolik ve enerji homeostazının düzenlenmesinde de önemli organeller, mitokondri, obezite, 3, 4 patofizyolojisi, insülin direnci 5 implike edilmiştir </sup&gt;, Tip 2 Diabetes Mellitus (T2DM) 6, 7, diyabet ile ilgili mikro 8, 9, 10, 11 ve makrovasküler komplikasyonlar 12, 13, ve non-alkolik yağlı karaciğer hastalığı (NAYKH) 14, 15, 16, diğerleri arasında O 2 oksidoredüktaz aktivitesinin 5: direnç mitokondriyal trikarboksilik asit (TCA) akı oranı, ATP sentezi oranı ve sitrat sentaz ve NADH azalması da dahil olmak üzere iskelet kası mitokondrial aktivite derin değişiklikleri ile karakterizedir .Insulin. Bir hipotez bu değişiklikler belirgin obezite ve diğer obezite-r sırasında artar vardır kasta serbest yağ asidi (FFA) metabolitlerin birikimi, bağlı olabilir kimutlu hastalıkları 2, 17. Yükseltilmiş FFAs ve lipid ara kasın maruz lipit oksidatif yolunun gen ekspresyonunu ve TCA döngüsü ve elektron taşıma zinciri (VB) 18 azaltabilir. Bir lipid aşırı ortamında mitokondriyal iskelet kası OXPHOS kapasitesindeki bu azalma nicel (mitokondri içeriği ve biyogenezi) bir azalma eşlik iskelet kası mitokondri 20 19 ve niteliksel fonksiyonudur. FFAs iskelet kas ve miyositlerin maruz ciddi insülin direncine yol açar, ve kas artmış FFA alımı, insan ve kemirgen 21 hem de insülin direnci ile ilişkilidir. lipid ara seramid ve diasilgliserol (DAG) ile doğrudan, protein kinaz C ve prot olarak kinazlann aktivitesini değiştirerek insülin sinyal yolu inhibe ettiği gösterilmiştirein kinaz B 21. Bu nedenle, lipit-türevi moleküller, iskelet kası, insülin direnci ve tip 2 diyabetes mellitusu gelişiminde önemli bir rol oynuyor gibi görünmektedir. Mitokondriyal kapasite değişikliklerinin nedeni ya da insülin direnci 22 bir sonucudur olup olmadığını Bununla birlikte, belirsizliğini koruyor. Friedrich&#39;in Ataksi ve Mitokondriyal disfonksiyon Azalmış OXPHOS genetik kusurları ortaya çıkabilir. Friedrich&#39;in ataksi (FA), kalıtsal ataksi en yaygın biçimi, içi mitokondriyal demir birikimi, reaktif oksijen türleri üretimiyle sonuçlanan frataksin bir mutasyon nedeniyle genetik bir bozukluk (FXN) geni, ve oksidatif fosforilasyon 23 anormallikler, 24, 25, 26. Bu önemli keşif, hedeflenen tedavilerin geliştirilmesine yol açmıştır, yüklenebileceğinih amacı alt hücresel düzeyde mitokondriyal fonksiyonunu geliştirmek. Bu anlayışa rağmen, in vivo sınırlı gelişme, FA, klinik araştırmalar için tekrarlanabilir biyobelirteçler olmuştur. Aslında, FA hedeflenen tedavilerin etkili değerlendirmede kritik bir bariyer mitokondriyal fonksiyon değişiklikleri izlemek için yetersizliğidir. Güncel fonksiyonel önlemler, örneğin, kardiyak output azalmış tanımlamak olabilir; Ancak, bu işlev bozukluğu meydana geldiği seviyeyi (Şekil 1) belirleme, Ulus. belirlemek ve Friedrich&#39;in ataksi hastalığın ilerlemesini değerlendirmek için kullanılabilecek mitokondriyal fonksiyon güvenilir bir belirteç geliştirilmesi hedeflenmiş tedavilerin ilgili mekanik etkisini ölçmek için çok önemlidir. Bozulmuş OXPHOS ve Kardiyak Disfonksiyon Anormal mitokondriyal fonksiyon, kazanılmış ya da genetik ya Cardi gelişimi ya da ilerlemesine katkıda bulunabilirAC disfonksiyon. basınç yükü ve kalp yetersizliği koşulları altında, FFA birincil enerji substrat tercihi anahtarları glikoz. Bu azalma ETC aktivitesi ve oksidatif fosforilasyon 27 ile ilişkilidir. kardiyak disfonksiyon mitokondriyal Biyoenerjetiğin patofizyoloji mitokondriyal defekti birincil kökenli bağlı olarak farklı olabilir. Diyabet ve sonunda azaltılmış malzeme esnekliği, enerji verimliliği ve diyastolik disfonksiyon 28, 29 yol gibi engelli biogenez ve yağ asidi metabolizması gibi myokardda mitokondrial anormallikler, metabolik sendrom sonuçları. FA, diğer taraftan, kardiyomiyositler 30, 31 belirgin mitokondriyal demir birikiminin bir frataksin eksikliği ile sonuçlanır. Demir birikimi Fenton reaksiyonunda 32 &lt;yoluyla serbest radikallerin üretimine yol açar/ Sup&gt; ve serbest radikal kaynaklı kardiyomyosit hasarı olasılığını artırır. Intra-mitokondriyal demir birikimi de oksidatif strese karşı artmış duyarlılık ve azalmış oksidatif kapasitesi 30, 31 ile ilişkilidir. Frataksin eksikliğine bağlı demir birikimi ve sonraki anormal mitokondriyal fonksiyonu, bu nedenle FA 33, 34 gözlenen bozulmuş kardiyak enerjilerine ve kardiyomiyopati sorumlu olabilir. Iskelet kas mitokondri azalmış oksidatif kapasite egzersiz intoleransı paralel ve kalp yetersizliği (KY) 35 metabolik kapasitesi azalır dikkat etmek de ilginçtir. iskelet kası OXPHOS kapasitesinin ölçülmesi, bu tarifnamede ayrıntılı olarak, hali hazırda uygulanabilir ve sağlam olduğu; HF iskelet kası OXPHOS önemi ile birleştiğinde, bu özellikler duymak kapsamlı çalışmalarda ona bir çekici biyobelirteç yapmakt hastalığı 36. Bozulmuş OXPHOS ve beraberindeki kalp fonksiyon bozukluğu metabolik ve mitokondriyal hastalığı önemsiz bir yönü değildir. Diyabet ve metabolik hastalığı olanlar, kardiyovasküler hastalığa yakalanma yüksek risk altındadır ve miyokard infarktüsü (Mİ) 37, 38, 39, 40, 41 sonra aşırı mortaliteye sahip; FA deneklerin yarısından fazlası kardiyomiyopati ve kalp aritmisi ya da kalp yetmezliği 42 birçok kalıp var. Bu nedenle, düşük OXPHOS ölçümü sadece erken teşhis ve kardiyak disfonksiyon tedavisi için izin veremezdi, ama aynı zamanda bu hastalıklarda önemli bir klinik yükünü hafifletmek olabilir. doğrudan OXPHOS kapasitesini artırmak için hedefe yönelik tedaviler konuların tedavisini geliştirmek için umut verici bir alan, whe olduğunuTher metabolik disfonksiyon nedeni genetik veya edinsel olduğunu. Şu anda, romanın gelişimi ya anormal mitokondriyal fonksiyonu 43 hafifletmek veya FA dengesiz biyoenerjetik özelliği artırabilir birincil genetik defekt 44 düzeltmek ilaçlar hedef aldı. Alınan mitokondriyal disfonksiyon durumunda, fiziksel aktivitede artış fonksiyonu 45, 46, 47, mitokondriyal artırabilir. Mitokondriyal Fonksiyon bir Non-invaziv belirteç olarak 31 Fosforlu Manyetik Rezonans Spektroskopisi Ne olursa olsun test tedavinin, bir iskelet kas Biyoenerjetiğin in vivo değerlendirilmesi entegre özellikle ciddi egzersiz intoleransı ya da geleneksel metabo geçmesi yetersizlik olan hastalarda, hedeflenen müdahalelerin etkisini değerlendirmek için çok önemli bir araçtırlic testi. Fosfor (31 PMRS), vücutta hücreleri içinde çeşitli yüksek enerjili yüzeylerde bulunan endojen çekirdeğine ayarlanmış manyetik rezonans spektroskopi, dahil olmak üzere çeşitli yaklaşımlar kullanılarak, mitokondriyal oksidatif kapasitesini ölçmek için kullanıldı in-mıknatıs egzersiz geri protokolleri ve kas stimülasyonu 48 protokolleri. Egzersiz-kurtarma protokolleri düzenleyen ve patlama tipi dirençli ve yarı-statik egzersiz için izin askıları ve pedler basit yapılandırmaları iş yükünü ölçmek MR-uyumlu ergometreler gelen karmaşıklığı değişen aparatın çeşitli güvenmek. Bu protokollerin herhangi birinin temel amaçlarından biri adenozin trifosfat (ATP) için talep başlangıçta kreatinin kinaz reaksiyonu 49 ile fosfokreatinin enzimatik parçalanması (PCR) ile karşılanmaktadır olduğu için bir enerji dengesizliğini üretmektir. egzersiz kesilmesinden sonra, ATP üretimi oranı oksitleyici pho hakimdirsphorylation ve mitokondri 50 in vivo kapasitesi en temsil eder. Ayrıca, egzersiz sonrası toparlanma döneminde OXPHOS birinci dereceden oranı reaksiyonu 51 ile tarif edilebilir. PCr egzersiz sonrası geri nedenle oksidatif ATP sentezi için daha büyük kapasiteleri temsil τ PCr daha küçük değerli bir üstel bir zaman sabiti (τ PCR), montaj ile ölçülebilir. Önemli çabalar 31, ex vivo karşı PMRS ve OXPHOS daha doğrudan bir ölçümü doğrulamak ve bu teknik 52, 53, 54, 55 potansiyel klinik uygulanabilirliğini göstermek için yapılmıştır. Özellikle, bu işin içinde açıklanan protokol klinik mevcut tarayıcılarda uygulanabilir ve yaygın bir noninvaziv biyobelirteç o kadar onaylanmıştırf mitokondriyal fonksiyon 56. Ancak, nöromüsküler bozukluğu ya da hareketlilik değişen ağırlıktaki olan bireylere uygulama için optimize bir egzersiz 31 PMRS protokolü de 57 kurulmamıştır. İyi tanımlanmış, genel olarak uygulanamaz egzersiz protokolü ve 31 PMRS teknik, mitokondriyal işlevi temel anormalliklerle hastalıkların değerlendirilmesinde özellikle yararlı olabilecektir. Birkaç önceki çalışmalarda konularda mitokondriyal fonksiyonunu ölçmek için non-invazif tekniklerin uygulamalarını incelemiş bulunuyoruz. Örneğin, bu teknikler, tip 2 diyabetli 36 olan kişilerde bozulmuş OXPHOS göstermiştir. Lodi ve diğ. İlk FA kişilerde PMRS tekniklerinin uygulanabilirliğini test edilmiş ve 1) FA genetik bir kusur, iskelet kası OXPHOS bozar bulundu ve 2) ve GAA sayısı tekrar iskelet kası O ile ters orantılıdırXPHOS 33. Daha yakın zamanda, Nachbauer ve ark. 7 konularla FA ilaç deneme ikincil sonuç ölçütü olarak kullanılan PMRS. PCr kurtarma süreleri Lodi daha önceki çalışmaları yinelendi ve FA anormal frataksin ifade etkileri PMRS teknikleri 58 kullanılarak saptanabilen mitokondriyal kapasitesinde düşüşe sebep olduğunu belirten, kontrollere göre kişilerde anlamlı derecede daha uzun idi. Güvenilir yöntemler yeterli uygulanabilir, maliyet-etkin ve tekrarlanabilir bir şekilde in vivo iskelet kası fonksiyonu tanımlamak için mitokondriyal fonksiyonunu etkileyen hastalıkların bir dizi konu sonuçlarının iyileştirilmesi için kritik öneme sahiptir. Bu eser 31 PMRS kullanarak iskelet kası in vivo maksimum oksidatif kapasitesi elde etmek için sağlam bir prosedür özetliyor. bölgesindeki mıknatıs egzersiz protokolü de fiziksel ve fonksiyonellik geniş bir yelpazede uzanan kişiler tarafından iyi tolere edilirl yetenekleri ve ucuz ve yaygın kullanılabilir ekipmanı kullanılarak basitleştirilmiş bir konu kurulumu tanıyor.

<table><tbody><tr><td>1.5 T MR Tarayıcı</td><td>Siemens</td><td></td><td>üreticisi sonuçları etkilemeyecek</td></tr><tr><td>10 cm 31P gönderme-alma bobini, 1.5T uyumlu</td><td>PulseTeq</td><td></td><td>üreticisi sonuçları etkilemeyecek</td></tr><tr><td>3 fl oz Bebek Yağı</td><td>Johnson & Johnson</td><td></td><td>üreticisi sonuçları etkilemeyecek</td></tr><tr><td>Köpük üçgen yastık (Diz)</td><td>Siemens</td><td></td><td>üreticisi sonuçları etkilemeyecek</td></tr><tr><td>(3) plastik tokalı dirençli kayışlar; masadan masaya</td><td>Siemens</td><td></td><td>üreticisi sonuçları etkilemeyecek</td></tr><tr><td>(1) plastik tokalı dirençli kayış; kendinden bağlantılı</td><td>Siemens</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

fosfor-31 manyetik rezonans spektroskopisi: Ölçme için aracı İn vivo mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kapasitesi

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Sağlık ve hastalıkta kritik öneme sahip iskelet kası mitokondriyal oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) kapasitesi, fosfor-31 manyetik rezonans spektroskopisi (31PMRS) ile insanlarda in vivo ve noninvaziv olarak ölçülebilmektedir. Bununla birlikte, yaklaşım, metodolojideki farklılıklar ve literatürden sınırlı rehberlik ile translasyonel ve klinik araştırmalarda yaygın olarak benimsenmemiştir. İn vivo 31PMRS için yöntemlerin artan optimizasyonu, standardizasyonu ve yaygınlaştırılması, OXPHOS kapasitesini iyileştirmek için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesini kolaylaştıracak ve sonuçta kardiyovasküler sağlığı olumlu yönde etkileyebilir. 31PMRS, kas biyopsisi yoluyla ekilen ve potansiyel olarak değiştirilmiş mitokondriden elde edilen alternatif önlemlerin aksine, insan iskelet kasında noninvaziv, in vivo bir OXPHOS kapasitesi ölçümü üretir. Çoğu kurumda klinik ve translasyonel araştırmalar için mevcut olan manyetik rezonans tarayıcılarında halihazırda mevcut olanın ötesinde yalnızca mütevazı ek enstrümantasyona dayanır. Bu çalışmada, in vivo iskelet kası OXPHOS'u ölçmek için bir yöntemin ana hatlarını çiziyoruz. Teknik, 31PMRS için uygun donanım ve yazılımla donatılmış bir 1.5 Tesla tüm vücut MR tarayıcısı kullanılarak gösterilmiştir ve kuadriseps kasını hızla yormak için mıknatıs içi dirençli egzersiz için basit ve sağlam bir protokolü açıklıyoruz. Tekrarlanabilirlik ve fizibilite, gönüllülerde ve çok çeşitli fonksiyonel kapasitelerdeki deneklerde gösterilmiştir.

Tekrarlanabilirlik Çalışması Altı gönüllü (4 erkek ve 2 kadın; ortalama yaş: 24.5 ± 6.2 yıl) hiçbir kendinden bildirilen kalp, metabolik veya mitokondriyal hastalığı olan tekniği değerlendirmek için 1 hafta içinde 2 farklı günlerde açıklanan 31 PMRS egzersiz ve görüntüleme tekniğinin oturumları yapıldı tekrarlanabilirliği (Şekil 6A). Normal gönüllülerde yapılan çalışmalar mitokondri...

Bu çalışma, insan iskelet kasındaki mitokondriyal oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) kapasitesini ölçmek için in vivo fosfor-31 manyetik rezonans spektroskopisi (31PMRS) tekniğinin fizibilitesini göstermektedir.

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı İn Vivo Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Bu In Vivo manyetik rezonans tekniğinin ve egzersiz protokolünün genel amacı, mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kapasitesinin noninvaziv ölçümü için sağlam ve standartlaştırılmış bir yöntem oluşturmaktır. İskelet kası mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kapasitesi, In Vivo fosfor 31 manyetik rezonans spektroskopisi ile noninvaziv olarak ölçülebilir. Bu standardize teknik, oksidatif fosforilasyon kapasitesini artırmak için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesini kolaylaştıracaktır.Bu tekniğin başlıca avantajları, noninvaziv olması, seri incelemeye izin vermesi ve çok çeşitli fonksiyonel yeteneklere sahip bireyler tarafından iyi tolere edilmesidir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler, ekipman kurulumu ve denek konumlandırması teknik olarak yoğun ve iyi sonuçlar elde etmek için çok önemli olduğu için mücadele edeceklerdir. Görüntülemeden önce, öncelikle denekten yazılı ve bilgilendirilmiş onay alın ve MRG güvenliği için kapsamlı bir şekilde tarayın.Ardından, deneme için ayarlayın. Bu protokol bir Siemens Avanto 1.5 Tesla sistemi kullanılarak gösterilmiştir. Önce fosfor 31 bobinini deliğe en yakın tabla bobini konektörüne takarak görüntüleme için hazırlanmaya başlayın.Ardından, tarayıcı muayene masasının diğer ucuna yakın bir yere büyük bir üçgen köpük yastık yerleştirin, ancak doğrudan bobinin üzerine değil. Ayrıca, MR muayene masasının delikten en uzak kısmına bir baş yastığı yerleştirin, ardından deneğe MR masasına önce ayakları gelecek şekilde sırtüstü yatmasını söyleyin. Bacağını kısmen bükülmüş bir pozisyonda desteklemek için dizlerinin altına bir köpük yastık yerleştirin.Optimum B0 homojenliğini sağlamak için sol uyluğu mıknatıs izomerkezine mümkün olduğunca yakın bir şekilde ortalamak için konuyu masanın sağ tarafına yakın bir yere yerleştirdiğinizden emin olun. Ardından, işitme koruması için kişiye kulak tıkacı veya kulaklık sağlayın. Fosfor 31 bobinini deneğin sol kuadrisepslerine, patella ile femur başı arasındaki yaklaşık orta noktaya yerleştirin.Ardından, kayışları kullanarak bacağınıza sabitleyin. Bobin, bacağın yan kısmının üzerinde, vastus lateralis'in üzerinde olmalıdır. Bobini bacağa sabitlemek için kullanılan kayışlarla uyluğun medial yönüne bir bebek yağ şişesi sabitleyin, ardından deneğin bacaklarını bobinin altına ve diz üstüne yerleştirilmiş bir kayışla birbirine bağlayın.Deneğin bacaklarını, biri diz üstünde ve diğeri diz ile ayak bileği arasında olmak üzere ek kayışlarla MR masasına sabitleyin. Kayışların yeterli direnç sağladığından emin olmak için deneğin izometrik egzersizi uygulamasına izin verin. Ardından, konu rahat olduğunda, bobinin merkezini işaretlemek için lazer ışığı kılavuzunu kullanın ve merkezleme yer işaretini kullanarak tablayı mıknatıs izo merkezine hareket ettirin.Spektroskopi ediniminin temel aşaması için, deneğe hareketsiz yatması ve hareket artefaktlarını en aza indirmek için bacak kaslarını gevşetmesi talimatını verin. Konumlandırmayı doğrulamak ve bobinin konumunu belirlemek için üç kanatlı bir yerelleştirici edinerek başlayın. Ayrıca, ikinci bir yerelleştirici edinin, ancak ilk üç düzlemli yerelleştiricide dilim görünümünü açın.Daha sonra, burada görüldüğü gibi lokalize olmayan darbe edinilmiş dizi parametreleri ile fosfor 31 spektroskopi dizisini ayarlayın. Dilim grubunu sol tıklayıp basılı tutarak dilim yönünü ortalayın ve döndürün ve dilimlerin son yönünü yağ şişesinin konumuyla eşleştirin. Şimdi, ikinci üç düzlemli yerelleştiriciyi görüntüleme penceresine sürükleyerek şim kutusunu yerleştirin, ardından spektroskopi dizisini protokol penceresine sürükleyin ve açmak için çift tıklayın.Yerelleştirici görüntülerinde görünecek olan dolgu vokselini görselleştirmek için konum araç çubuğunu kullanın. Voksel, kutunun ortasında sol tıklanıp basılı tutularak hareket ettirilebilir ve boyutu ve dönüşü, kutunun köşesinde sol tıklayıp basılı tutularak değiştirilebilir. B0 alan homojenliğini sağlamak için şim kutusunu doğrudan bobinin altına ve kuadriseps düzlemine paralel olarak yerleştirin.Bobinin hassas bölgesini tanımlamak için yerelleştirici görüntülerini kullanın ve şim kutusunu bu bölgeyi kas içinde kapsayacak şekilde ayarlayın. Spektroskopi alımının gerçek zamanlı olarak görüntülenmesine izin vermek için alım görüntüleyici penceresini açın ve araç çubuğundaki kafa simgesini seçin, ardından tek bir test spektrumu elde etmek için diziyi çalıştırın. Ardından, ortaya çıkan spektrumu gözlemleyin ve B0 şimlemesinin kalitesini inceleyin.Önemli bir gürültü olmadan milyonda sıfır parçaya odaklanan belirgin bir fosfokreatin zirvesi arayın. Spektrum gürültülü görünüyorsa, şim kutusunu yeniden konumlandırın ve yeniden alın. Test spektroskopisi dizisini en iyi spektral kaliteyle kopyalayın ve sonraki tüm ölçümler için kullanın.Ölçüm sayısını birden 10'a yükseltin, ardından konu dinlenirken alın. Ardından, egzersiz alımı için, önceki taramadaki şim ayarlarını uygulayın ve sırayı 20 ölçüm elde edecek şekilde ayarlayın. Deneğe önce iki ölçüm için dinlenmesini söyleyin, ardından egzersize ne zaman başlayacağını belirtmek için deneğe bir geri sayım sağlayın.Bu noktada, denek, yaklaşık 30 saniye boyunca kayışların direncine karşı mümkün olduğunca güçlü ve hızlı bir şekilde diz ekstansiyon fleksiyonunu başlatmalıdır. PCR tepe yüksekliğinde %30'luk bir düşüş gözlendikten sonra, deneğe egzersizi sonlandırması ve dinlenmesi talimatını verin. Ardından, duraklama veya şimleme olmadan hemen 20 ek egzersiz sonrası ölçüm alın.Satın almalar tamamlandıktan sonra, egzersizin başında ve sonunda fosfokreatin tepe yüksekliklerini karşılaştırarak egzersiz kalitesini sağlayın. Bu grafik, fosfokreatin konsantrasyonunun hızlı yarı statik diz uzatma egzersizi ile tükendikten sonra geri kazanılmasını göstermektedir. Çizgi, üstel kurtarma işlevinin uygunluğunu temsil eder.Fosfokreatin geri kazanım süresinin bir Bland-Altman analizi, 1.03 artı veya eksi 4.83 saniyelik bir ortalama fark ve standart sapma ve denemeler arasında 4.66'lık bir varyasyon katsayısı gösterir. Burada, ayaktan olmayan bir deneğin muayenesinden temsili bir fosfokreatin geri kazanım eğrisi gösterilmektedir. Bu egzersiz protokolü ile %64'lük bir fosfokreatin tükenmesinin elde edildiğini unutmayın.Son olarak, fosfokreatin geri kazanım sürelerinin bu karşılaştırması, kontrol, diyabetik olmayan ve diyabetik deneklerde sıralı olarak daha zayıf mitokondriyal oksidatif kapasite göstermektedir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik düzgün bir şekilde yapılırsa 20 dakikadan daha kısa sürede yapılabilir. Bu prosedürü denerken, hem egzersizden önce spektrumun yeterli sinyale sahip olduğunu doğrulamayı hem de egzersizin en az% 30'luk bir fosfokreatin tükenmesi ile sonuçlandığından emin olmayı unutmamak önemlidir. bunlar aynı zamanda genel iskelet kası fonksiyonu için de önemlidir.Bu teknik, araştırmacıların mitokondriyal oksidatif kapasitede hastalık şiddetinin genetik belirteçlerini ilişkilendirmesine izin verdiği Friedreich ataksisi de dahil olmak üzere birçok hastalığı araştırmak için kullanılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, In Vivo fosfor 31 manyetik rezonans spektroskopisi, tarama ve egzersiz protokolünün nasıl gerçekleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız. Manyetik rezonans tarayıcılarla çalışmanın sıkı güvenlik önlemleri gerektirdiğini ve tüm MR deneylerinin yeterince eğitimli personel tarafından yapılması gerektiğini unutmayın.

phosphorus-31-magnetic-resonance-spectroscopy-tool-for-measuring-vivo

Research

JoVE Journal

Medicine

Tıp

Langendorff-mode ile birlikte izole kalp...

Kalp Fonksiyonu ve Enerji Kullanımı İzole Fare Kalpler Değerlendirilmesi 31 P NMR Spektroskopisi

Bir In vivo</emDaralma indüklenen Sakatlık ve Kurtarma Non-invaziv İzleme> Kemirgen Model

Bu makale, bilateral stimülasyonun primer motor korteks metabolizması üzerindeki etkilerini araştırmak için transkraniyal doğru akım stimülasyonunu (tDCS) proton manyetik rezonans spektroskopisi (1 H-MRS) ölçümleriyle birleştirmek için temel bir protokolü tanımlamayı amaçlamaktadır.

Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

Nöromüsküler hastalıklar genellikle zamansal olarak değişen, uzaysal olarak, heterojen ve çok yönlü patolojisinin sergiler. Bu protokolün amacı, non-invaziv manyetik rezonans görüntüleme yöntemleri kullanılarak bu patolojinin karakterize etmektir.

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

Yeni bir elektron para-manyetik rezonanstır (EPR) yöntemi, hızlı tarama EPR (RS-EPR), geleneksel bir sürekli dalga (CW) teknikten üstün ve in vivo görüntüleme için yeni alanları açar 2B spektral mekansal görüntüleme için gösterilmiştir. Sonuçlar 250 MHz'de gösterilmiş, ancak teknik herhangi bir frekansta uygulanabilir.

Hızlı Tarama Elektron Paramagnetik Rezonans Görüntüleme Fizyolojik Önemli Parametreler için Yeni bulvarlar açar<em&gt; İn Vivo</em

Fizyolojik açıdan önemli tümör microenvironment meme kanserinin fare modellerinde parametrelerinde değerlendirilmesi için düşük-alan (L-band, 1.2 GHz) elektron paramagnetic rezonans çözünür nitroxyl ve trityl sonda kullanarak gösterilmiştir.

Vivo EPR pH, pO2, Redox durumu ve fosfat konsantrasyonları ve glutatyon tümör Microenvironment olarak değerlendirilmesi

Atlar olağanüstü bir aerobik egzersiz kapasitesine sahiptir, bu da at iskelet kasını hem at egzersiz fizyolojisi hem de memeli mitokondriyal fizyolojisi çalışmaları için önemli bir doku haline getirir. Bu makalede, at iskelet kasında mitokondriyal fonksiyonun kapsamlı değerlendirilmesi için teknikler açıklanmaktadır.

At İskelet Kasının Yüksek Çözünürlüklü Floro-Respirometrisi

Burada, insan veya fare kasından taze geçirgen iskelet kası liflerinde mitokondriyal oksidatif fosforilasyonu ölçmek için kapsamlı bir yöntem açıklıyoruz. Bu yöntem, mevcut mitokondriyal ağları ve membran bütünlüğünü korurken mitokondriyal solunumun gerçek zamanlı olarak ölçülmesine ve yakıt tercihinin ve metabolik esnekliğin değerlendirilmesine olanak tanır.

İnsan ve Fare İskelet Kası Liflerinde Mitokondriyal Solunumun Yüksek Çözünürlüklü Respirometri ile Ölçülmesi

Bağışıklık hücrelerinde fizyolojik olarak ilgili substrat konsantrasyonları altında mitokondriyal biyoenerjetik çalışma yöntemleri sınırlıdır. İnsan T hücrelerinde, monositlerde ve periferik mononükleer hücrelerde mitokondriyal membran potansiyelinin enerji talebine tepkisindeki değişiklikleri değerlendirmek için yüksek çözünürlüklü florespirometri kullanan ayrıntılı bir protokol sunuyoruz.

İnsan bağışıklık hücrelerinde mitokondriyal membran potansiyelindeki dinamik değişiklikleri değerlendirmek için yüksek çözünürlüklü florespirometri

Biz köpek hindlimb kas gücü ve tekrarlanan eksantrik kasılmalar kas yanıtı ölçmek için bir minimal invaziv ve ağrısız bir yöntem açıklanmaktadır.

Vivo Köpek Kas Fonksiyon Testi

Öğrenin, fosfor-31 manyetik rezonans spektroskopisi ile insan iskelet kasında mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kapasitesini invaziv olmayan yöntemle ölçme tekniğini. Bu standart yöntem, hedefli tedavilerin geliştirilmesine olanak tanır.

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı İn Vivo Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Daha fazla video keşfet