Method Article
التغييرات في خصائص الطرف العضلات مقلص الميكانيكية والسلبية هي المؤشرات الحيوية الهامة لأمراض العضلات. يصف هذا المخطوط المقايسات الفسيولوجية لقياس هذه الخصائص في الطويلة الباسطة لأصابع الفئران والعضلات الأمامية الظنبوبي.
وتقدم أساسا حركات الجسم حسب الوظيفة الميكانيكية للعضلات الهيكل العظمي. ويتكون الهيكل العظمي والعضلات من حزم العديد من myofibers التي مغمد من الأنسجة الضامة العضلي. كل ليف عضلي يحتوي على العديد من اللييفات العضلية التي تعمل على طول طولي من ليف عضلي. اللييفات العضلية هي جهاز مقلص من العضلات وأنها تتألف من وحدات متكررة تعرف باسم مقلص sarcomeres. وحدة قسيم عضلي يحتوي على خيوط الأكتين والميوسين التي كتبها متباعدة الأقراص Z والبروتين titin. يتم تعريف وظيفة العضلات الهيكلية الميكانيكية من خصائص مقلص والسلبي من العضلات. وتستخدم خصائص مقلص لوصف مقدار القوة المتولدة خلال تقلص العضلات، والوقت من جيل القوة والوقت للاسترخاء العضلات. أي عامل يؤثر على تقلص العضلات (مثل التفاعل بين الأكتين وخيوط الميوسين، التوازن من الكالسيوم، ATP / ADP النسبة، الخ.) يؤثر على prope مقلصrties. خصائص سلبية تشير إلى خصائص المرونة واللزوجة (تصلب واللزوجة) من العضلات في غياب الانكماش. ويتم تحديد هذه الخصائص من خارج الخلية والمكونات الهيكلية داخل الخلايا (مثل titin) والأنسجة الضامة (الكولاجين بشكل رئيسي) 1-2. خصائص مقلص والسلبي جانبان لا ينفصلان من وظيفة العضلات. على سبيل المثال، يتم إنجاز انثناء الكوع من انكماش العضلات في المقصورة الأمامية من الذراع والسلبية وتمتد من العضلات في المقصورة الخلفية للذراع العلوي. لفهم حقا وظيفة العضلات، ينبغي دراسة كل الخصائص مقلص والسلبي.
وغالبا ما يثير الشبهة خصائص مقلص و / أو السلبي الميكانيكية للعضلة في أمراض العضلات. وخير مثال هو ضمور العضلات دوشين (DMD)، والعضلات الهزال الشديد المرض الناجم عن نقص dystrophin 3. Dystrophin هو المتواجد هيكل الخليةفي هذا استقرار غشاء الخلية العضلية (غمد الليف العضلي) خلال 4 تقلص العضلات. في غياب dystrophin، تلف غمد الليف العضلي بسبب قوة القص ولدت أثناء الإرسال القوة. تمزق هذا الغشاء يبدأ سلسلة من ردود الفعل التي تؤدي إلى موت الخلايا العضلية وفقدان آلات مقلص. ونتيجة لذلك، يتم تقليل قوة العضلات ويتم استبدال الأنسجة myofibers برصاص تليفي 5. هذا التغيير في وقت لاحق يزيد تصلب العضلات 6. القياس الدقيق لهذه التغيرات توفر مرشدا هاما لتقييم تطور المرض وتحديد الفعالية العلاجية من الجينات رواية / خلية / التدخلات الدوائية. هنا، نقدم طريقتين لتقييم خصائص كل مقلص والسلبية الميكانيكية للأصابع الطويلة الباسطة (EDL) العضلات وخصائص مقلص من العضلات الظنبوبي (TA) الأمامي.
1. تقييم خصائص سلبية ومقلص من العضلات فيفو السابقين EDL
يتم قياس خصائص مقلص والسلبي للعضلات الجسم الحي EDL السابقين باستخدام أورورا العلمية في المختبر نظام اختبار العضلات. الرجوع إلى الجدول رقم 1 للمواد والمعدات.
1،1 معدات إعداد
تشريح العضلات 1،2 EDL
يجب الموافقة على جميع الدراسات على الحيوانات من قبل رعاية الحيوان واللجنة المؤسسية الاستخدام.
1.3 قياس خصائص مقلص والسلبي من العضلات EDL
استخدام الجدول 2 لإعداد المعلمات في البرنامج DMC لكل من القياسات التالية. تحليل البيانات باستخدام تحليل ديناميكية العضلات (DMA) والبرمجيات.
1.3.1 قياس خصائص مقلص للعضلات EDL
1.3.2 قياس الخصائص السلبية للعضلة EDL
2. تقييم خصائص مقلص من العضلات في الموقع TA
يتم قياس خصائص مقلص للعضلات TA باستخدام العلمية أورورا في الموقع العضلات نظام الاختبار. الرجوع إلى الجدول رقم 1 للمواد والمعدات.
2،1 معدات إعداد
2.2 إعداد العضلات TA لقياس قوة في الموقع
> 2،3 قياس خصائص مقلص للعضلات TA
النتائج التالية هي تمثيل من تقاريرنا السابقة 6،9. يتم عرض البيانات كما يعني ± الخطأ القياسي من الوسط. ويبين الجدول 3 خصائص المظهرية من العضلات في مؤسسة كهرباء لبنان BL10 العادية والتي تعاني من نقص dystrophin (MDX) في الفئران 4 إلى 6 أشهر من العمر. ويبين الشكل 4 ممثل خصائص مقلص والسلبي لل EDL العضلات من BL10 وMDX الفئران. ويرد وصف خصائص مقلص للعضلات من قبل مؤسسة كهرباء لبنان على النحو التالي بما في ذلك (القوة المطلقة مقسوما على CSA) محددة قوة نشل (الشكل 4A)، محددة القوة القصوى تكززي (الشكل 4B)، TPT و½ RT القوة المطلقة القصوى تكززي (الشكل 4C وD). ويمكن للTPT ½ RT أيضا حساب من القوة المطلقة نشل. الملف الشخصى الإجهاد والانفعال (4E الشكل) وSRR (4F الشكل) علىإعادة استخدامها لوصف خصائص السلبي للعضلات EDL.
غياب dystrophin له تأثير كبير على خصائص مقلص والسلبي للعضلات EDL 6،9. تتضاءل إلى حد كبير نشل محددة وقوات تكززي في العضلات EDL MDX. وTPT هو أسرع بكثير في حين أن RT ½ أبطأ بشكل ملحوظ في العضلات EDL MDX. الملف الشخصى الإجهاد والانفعال يوحي أن يتم زيادة كبيرة تصلب في العضلات EDL MDX. العضلة EDL MDX ينتج أيضا قوة المقاومة بشكل كبير أعلى بكثير (الإجهاد السلبي) قبل الوصول إلى ذروة التوتر، في حين أن الضغوط ما بعد الذروة تنخفض أسرع بكثير. علاوة على ذلك، كان أعلى بكثير SRR في العضلات EDL MDX مقارنة بما كان عليه في العضلات EDL BL10.
التحليل الإحصائي
ويتم تحليل دلالة إحصائية بين مجموعتين من الطلاب اختبار t. لياليويوصى أهمية tatistical بين مجموعات متعددة، في اتجاه واحد أو اتجاهين تحليل ANOVA تليها تحليل Bonferroni مخصصة آخر باستخدام برنامج SAS (SAS معهد شركة، كاري، NC). ويعتبر فارقا كبيرا عندما p <0.05.
الجدول 1. المواد والمعدات.
تجربة | يستريح التوتر (غرام) | نبض التردد (هرتز) | نبض العرض (MS) | مدة التحفيز (MS) | تمتد طول | تمتد مدة (MS) | تمتد معدل | تعليقات |
1. تقييم خصائص مقلص والسلبي من الجسم الحي العضلات السابقين EDL | ||||||||
1.3.1 قياس خصائص مقلص للعضلات EDL | ||||||||
1. تسخن | 1.0 | 150 | 0.2 | 300 | ضع العضلات لمدة 60 ثانية بين كل الحوافز. هذه الانقباضات الأولية تكززي استقرار العضلات لقياسات لاحقة. | |||
2. الأمثل طول العضلات (لو) | 0.5، 1.0، 1.5 و 2.0 | 1 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 30 ثانية بين كل الحوافز. قياس طول العضلات الأمثل باستخدام الفرجار الرقمية. | |||
3. واحد التويTCH القوة (PT) | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 1 | 0.2 | 300 | ||||
4. كزازي العضلات القوة | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 50، 80، 100، 120، 150 و 200 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 1 دقيقة بين كل الحوافز. تحديد وتيرة القصوى التي تولد قوة مطلقة تكززي (بو). | |||
5. غريب الأطوار الانكماش | ضبط التوتر يستريح إلى LO | استخدام التردد الذي يولد قوة تكززي الأقصى (بو) | 0.2 | 700 | 10٪ لو | مشاركة 200 مللي ثانية من مدة التحفيز | 0،5 لو / ثانية | تكرار انكماش غريب الأطوار لمدة 10 دورات مع بقية حد أدنى 2 بين الدورات. |
6. CSA من العضلات EDL | CSA = (كتلة العضلات (ز) / [1.06 غ / سم 3 × (لو X 0.44)]. 1،06 جم / سم 3 هو كثافة العضلات و 0.44 هو طول الألياف العضلية EDL للو النسبة. | |||||||
1.3.2 قياس الخصائص السلبية للعضلة EDL | ||||||||
1. ست خطوات تمتد البروتوكول | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 10٪ لو | 2 سم / ثانية | تكرار بروتوكول تمتد بزيادة قدرها 10٪ حتى لو تم التوصل 160٪ لو. Alow 1.5 ثانية تمتد بين دورات. | ||||
2. SRR | ضبط التوتر يستريح إلى LO | 10٪ لو | 2 سم / ثانية | ويحسب بقسمة SSR الفرق في الضغط مع رIME المنقضي بين نقطتين زمنيتين في إطار زمني. | ||||
2.3 قياس خصائص مقلص للعضلات TA | ||||||||
1. تسخن | 4.0 | 150 | 0.2 | 300 | ضع العضلات لمدة 60 ثانية بين كل الحوافز. | |||
2. الأمثل طول العضلات (لو) | 3.0، 4.0، 5.0، 6.0 و 7.0 | 1 | 0.2 | 300 | يسمح للعضلات بالاسترخاء لمدة 30 ثانية بين كل الحوافز. قياس طول العضلات الأمثل باستخدام الفرجار الرقمية. | |||
3. CSA من العضلات TA | CSA = (كتلة العضلات (ز) / [1.06 غ / سم 3 × (لو X 0.6)]. 0،6 هو طول الألياف العضلية TA لرا لوتيو. |
الجدول 2. معلمات لتقييم الخواص الميكانيكية للعضلات وEDL TA.
توتر | العمر (شهر) | وزن الجسم (ز) | EDL الوزن (ملغ) | لو EDL (مم) | EDL CSA (مم 2) |
BL10 | 6 | 32،03 ± 0،57 | 13،90 ± 0،77 | 14،09 ± 0.04 | 2.12 ± 0.12 |
MDX | 6 | 35،44 ± 0،42 * | 16،73 ± 0،42 * | 13،93 ± 0.05 * | 2.57 ± 0.07 * |
الجدول 3. خصائص المظهرية للعضلة EDL. *، القيمة في MDالفئران X يختلف كثيرا عن أن من هم في سن المتطابقة BL10 الفئران.
الشكل 1. رسم تخطيطي للمجلس الماوس تشريح حسب الطلب. ويتكون المجلس من زجاج شبكي تشريح ½ بوصة سميكة وكانت ملفقة في متجر المؤسسية. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .
/>
الشكل 2. هذه سلسلة من الصور الرقمية التي تبين الخطوات من ربط عقدة مزدوجة مربع تليها عقدة حلقة في MTJ. النجمة، في EDL العضلات؛ السهم، في وتر العضلات القاصية من مؤسسة كهرباء لبنان.
/>
الشكل 3. تم تصميم رسم تخطيطي لمنصة مصنوعة خصيصا لفي الموقع TA العضلات فحص وظيفة. منصة الحيوان وزجاج شبكي الركبة الصلب غير القابل للصدأ حامل لتحميل على جهاز الماوس 809B في الموقع. *، الفولاذ المقاوم للصدأ قضيب (القط # MPR-2.0 ، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ #، حامل قطب كهربائي العالمي (القط # MXB، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ §، قضيب القطب المرفقات (القط # MPR-3.0، Siskiyou، المنح باس، OR)؛ **، Sylgard كتلة. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .
GE = "دائما"> />
الشكل 4. ممثل النتائج للخصائص مقلص والسلبي من العضلات EDL. خصائص مقلص للعضلات EDL تتميز القوة نشل محددة (A)، وقوة تكززي محددة (B)، ووقت لذروة التوتر (C) والوقت الاسترخاء نصف (D). يتم تقييم خصائص السلبي للعضلات EDL من الإجهاد الشخصي سلالة (E) وSSR لل. * والفئران MDX تختلف اختلافا كبيرا من العمر المتطابقة BL10 الفئران.
في هذا البروتوكول، وقد بينت لنا المقايسات الفسيولوجية لقياس خصائص مقلص والسلبي في عضلة EDL وخصائص مقلص للعضلات TA. ومصدر القلق الرئيسي في علم وظائف الأعضاء الدراسات العضلات هو الأوكسجين في العضلات المستهدفة. للعضلات الكبيرة (مثل العضلات TA)، ويفضل في نهج الموقع لنشر الأكسجين من المخزن المؤقت رينغر قد لا تصل إلى وسط العضلات في في فحص المختبر. في نهج الموقع لا يزعج العادية إمدادات الدم ونقص الأكسجة المرتبطة بها، يتم تجنب الآثار الاصطناعية. العضلة EDL هي واحدة من العضلات الأكثر استخداما في دراسة علم وظائف الأعضاء. ويمكن تحقيق الأوكسجين الكافي لكامل العضلة في المختبر في نظام بسبب صغر حجم العضلات. علاوة على ذلك، في نظام المختبر يوفر بيئة مغلقة لمعالجة تركيزات الأيونات (كا 2 +، + نا وK +) وكيماويةتراخيص وصول العملاء (ATP والجلوكوز) والتي هي ضرورية لتوليد قوة العضلات الأمثل. هذا يوفر فرصة كبيرة لدراسة تأثير هذه المتغيرات على إنتاج قوة.
قياس دقيق لخصائص مقلص والسلبي للعضلات الأطراف أمر بالغ الأهمية لدراسة الهيكل العظمي وظيفة العضلات. غالبا ما تعتبر التغيرات المميزة لهذه الخصائص والسمات المميزة لأمراض العضلات المختلفة. التغييرات في هذه المعايير هي أيضا مؤشرات هامة لتحديد ما إذا كان العلاج التجريبي فعالة أم لا.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة (AR-49419، DD)، رابطة الضمور العضلي (DD)، والمعاهد الوطنية للصحة منح التدريب T90DK70105 (CH).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
مادة | الصانع | مواصفات والتعليقات | |
الأنسجة الجهاز حمام | Radnoti LLC، CA، الولايات المتحدة الأمريكية | المياه سترة حمام الأنسجة (القط # 158351-LL)، أكسجين أنبوب المفرق (القط # 160192)، صمام الأنبوب (القط # 120722) | |
تعميم حمام مائي | فيشر العلمية، التايم، MA، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
مزيج الغاز | Airgas الوطنية، شارلوت، NC، الولايات المتحدة الأمريكية | 95٪ O 2 و 5٪ CO 2 | |
في المختبر فحص وظيفة عضلات الجهاز | أورورا العلمية، أورورا، ON، كندا | ويتكون النظام من ومشجعا (نموذج # 701A)، ونظام ذراع وضع مزدوج (نموذج # 300C 305C أو)، واجهة إشارة (نموذج # 604B) واختبار APparatus (نموذج # 800A) لتركيب الجهاز عموديا الأنسجة حمام | |
في المختبر فحص وظيفة عضلات البرمجيات | ديناميكية العضلات التحكم (DMC) والبرمجيات وتحليل ديناميكية العضلات بيانات التحكم (DMA) والبرمجيات | ||
كوكتيل الماوس التخدير مختلطة في كلوريد الصوديوم 0.9٪ | الرجوع إلى المبادئ التوجيهية المؤسسية | الكيتامين (25 ملغ / مل)، زيلازين (2.5 ملغ / مل) وآسيبرومازين (0.5 ملغ / مل). طوال العملية الجراحية، قد تكون هناك حاجة لتكملة 10٪ من الجرعة الأولي للحفاظ على الحيوانات تحت التخدير. | |
Sylgard | العالم آلات دقيقة | القط # SYLG184 | |
A تشريح زجاجي حسب الطلب وحة | في منزل تصميم | الرجوع إلى الشكل 1 | |
مصباح التدفئة | الموترة إضاءة شركة،بوسطن، MA، الولايات المتحدة الأمريكية | 15 مصباح واط للحفاظ على الحارة الماوس أثناء تشريح | |
رينغر العازلة | ويتم شراء المواد الكيميائية من العلم فيشر، التايم، MA، الولايات المتحدة الأمريكية | تكوين في ملي: 1.2 ناه 2 PO 4 (القط # S369)، 1 MgSO 4 (القط # M63)، 4،83 بوكل (القط # P217) و 137 كلوريد الصوديوم (القط # 217)، 24 NaHCO 3 (القط # S233)، 2 CaCl 2 (القط # C79) و 10 الجلوكوز (القط # D16). حل فردي المواد الكيميائية وخلط في ترتيب المذكورة أعلاه. تخزين في C. ° 4 | |
ستيريو المجهر تشريح | نيكون، ميلفيل، NY، USA | ||
تشريح الأدوات | أدوات العلوم الجميلة، فوستر سيتي، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية | الخشنة ملقط، مقص الخشنة، ملقط غرامة (مستقيم و 45 ° زاوية) | |
مضفر خياطة الحرير 4-0 # | SofSilk الأمني الأمريكي سوتوريس، نورواك، CT، الولايات المتحدة الأمريكية | القط # SP116 | |
A الفولاذ المقاوم للصدأ حسب الطلب هوك | أجزاء صغيرة، وشركة | 2'' طويل S / S 304V (0.18'' قطر) لمحول القوة أو 305C 2.5 بوصة طويلة S / S 304V (0.012'' قطر) لمحول 300C (القط # ASTM A313) | |
في الموقع العضلات وظيفة نظام مقايسة | أورورا العلمية، أورورا، ON، كندا | نظام (809B، في أجهزة الماوس الموقع) تتكون من محفز (نموذج # 701B)، ونظام ذراع وضع مزدوج (نموذج # 305C)، واجهة إشارة (نموذج # 604A) وجهاز الصفيحة القدمية الحرارية للرقابة (نموذج # 809A ) | |
في المختبر فحص وظيفة عضلات البرمجيات | أورورا العلمية، أورورا، ON، كندا | ديناميكية العضلات التحكم (DMC) والبرمجيات وتحليل ديناميكية العضلات بيانات التحكم (DMA) والبرمجيات | |
A TA الفحص حسب الطلب الحيوان منصة | في منزل تصميم | الرجوع إلى الشكل 2 | |
A الفولاذ المقاوم للصدأ حسب الطلب هوك | أجزاء صغيرة، وشركة | القط # ASTM A313 | 0،5'' طويلة S / S 304V (0.18'' قطر) |
حسب الطلب أقطاب البلاتين 25G | Chalgren الشركات، غيلروي، CA | هما جندي 0،016 أسلاك البلاتين'' أسلاك سميكة ل24G 2 الكهربائية |
الجدول 1. المواد والمعدات.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved