الفوسفور 31 الرنين المغناطيسي الطيفي: أداة لقياس<em&gt; في فيفو</em&gt; القدرة الميتوكوندريا الفسفرة التأكسدية في العضلات الهيكلية البشرية

Summary

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (³¹PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Abstract

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (³¹PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo ³¹PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. ³¹PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for ³¹PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Introduction

والهدف من هذا العمل هو الخطوط العريضة لطريقة استنساخه لقياس noninvasively في الجسم الحي العضلات والهيكل العظمي وظيفة الميتوكوندريا في الأفراد تمتلك مجموعة واسعة من القدرات. ضعف الميتوكوندريا الشاذة هو السمة المميزة لمجموعة واسعة من متلازمات الأيض والأمراض الوراثية، من الأمراض الشائعة مثل الشيخوخة ومرض السكري واضطرابات نادرة مثل رنح فريدريك.

متلازمة التمثيل الغذائي والميتوكوندريا الجنسي لدى الرجال

وقد تبين أن متلازمة التمثيل الغذائي لتعطيل وظيفة الميتوكوندريا، خفض الهيكل العظمي OXPHOS العضلات، ويؤدي إلى تخزين الدهون خارج الرحم في العضلات والهيكل العظمي ^{1 و 2.} العضيات كما حرجة تنظيم التمثيل الغذائي والتوازن الطاقة، وتورط الميتوكوندريا في الفيزيولوجيا المرضية للسمنة ^{3، 4، 5} مقاومة الأنسولين ، داء السكري نوع 2 (T2DM) ^{6، 7،} المتعلقة بالسكري الدقيقة ^{8 و 9 و 10 و 11} و مضاعفات الأوعية الكبيرة ^{12، 13،} وغير الكحولية مرض الكبد الدهني (NAFLD) ^{14، 15، 16،} من بين أمور أخرى .Insulin يتميز مقاومة التغيرات العميقة في الهيكل العظمي نشاط العضلات الميتوكوندريا، بما في ذلك انخفاض الميتوكوندريا حمض الكربوكسيليك (TCA) معدل التدفق، ومعدل التوليف اعبي التنس المحترفين، وسينسيز سترات وNADH: O ₂ النشاط مؤكسدة مختزلة ^5. إحدى الفرضيات هي أن هذه التعديلات يمكن أن يعزى إلى تراكم الأحماض الدهنية الحرة (FFA) الأيض في العضلات، والتي يتم زيادتها بشكل ملحوظ خلال السمنة وغيرها من السمنة-صالأمراض معجبا ^{2، 17.} تعرض العضلات لFFAs مرتفعة وسيطة الدهون يمكن أن تقلل من التعبير عن الجينات في التأكسدي مسار الدهون وكذلك دورة TCA وسلسلة الإلكترون النقل (ETC) ^18. ويرافق هذا الانخفاض في الميتوكوندريا قدرة العضلات والهيكل العظمي OXPHOS في وضع الزائد الدهون نتيجة لانخفاض في الكمي (المحتوى ونشوء حيوي الميتوكوندريا) ¹⁹ وظيفة النوعية من العضلات والهيكل العظمي الميتوكوندريا ^20. تعريض العضلات والهيكل العظمي وmyocytes لFFAs يؤدي إلى مقاومة شديدة الأنسولين، ويرتبط زيادة امتصاص الغذاء مقابل الأصول في العضلات مع مقاومة الانسولين في كل من البشر والقوارض ^21. وقد أظهرت سيراميد سيطة الدهون ومادة ال diacylglycerol (داج) لتحول دون مباشرة مسار الانسولين الإشارات عن طريق تغيير النشاط من تحركات، مثل البروتين كيناز ج والبروتوكول الاضافيعين كيناز ب ^21. لذلك، يبدو أن الجزيئات المستمدة من الدهون للعب دور بارز في تطوير الهيكل العظمي مقاومة العضلات الأنسولين وT2DM. ومع ذلك، فإنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت التغيرات في قدرة الميتوكوندريا هي سبب أو نتيجة لمقاومة الأنسولين ^(22).

فريدريش في رنح والميتوكوندريا الجنسي لدى الرجال

OXPHOS انخفضت يمكن أيضا أن ينشأ من عيوب وراثية. ترنح فريدريك ل(FA)، والشكل الأكثر شيوعا من رنح وراثي، هو اضطراب وراثي يسببه طفرة في frataxin (FXN) الجينات، مما أدى إلى تراكم الحديد داخل الميتوكوندريا، وإنتاج أنواع الاكسجين التفاعلية، والشذوذ من الفسفرة التأكسدية ^{23، 24، 25، 26.} وقد أدى هذا الاكتشاف مهم لتطوير العلاجات المستهدفة، حركتيح يهدف إلى تحسين وظيفة الميتوكوندريا في المستوى دون الخلوي. وعلى الرغم من هذا الفهم، فقد كان هناك تطور محدودة في الجسم الحي، المؤشرات الحيوية استنساخه للبحوث السريرية الاتحاد الانجليزي. في الواقع، يشكل عائقا حاسما في تقييم فعالية من العلاجات المستهدفة في كرة القدم هو عدم القدرة على تتبع التغيرات في وظيفة الميتوكوندريا. تدابير الوظيفية الحالية، على سبيل المثال، يمكن تحديد انخفاض النتاج القلبي. ومع ذلك، أنهم غير قادرين على تحديد المستوى الذي يحدث اختلال وظيفي (الشكل 1). تطوير علامة موثوقة وظيفة الميتوكوندريا التي يمكن استخدامها لتحديد وتقييم تطور المرض في ترنح فريدريك هي حيوية لقياس تأثير الآلية ذات الصلة من العلاجات المستهدفة.

OXPHOS ضعف وضعف القلب

وظيفة الميتوكوندريا الشاذة، سواء المكتسبة أو الوراثية، يمكن أن تسهم في تنمية أو تطور كارداتميلان الخلل. في ظل ظروف الزائد الضغط وقصور القلب، ومفاتيح الركيزة تفضيل الطاقة الأولية من الاتحاد الاسترالي لالجلوكوز. ويرتبط هذا مع انخفاض النشاط ETC والفسفرة التأكسدية ^27. الفيزيولوجيا المرضية من الطاقة الحيوية الميتوكوندريا في ضعف القلب يمكن أن تكون مختلفة اعتمادا على مصدر رئيسي للخلل الميتوكوندريا. السكري ومتلازمة التمثيل الغذائي النتائج في شذوذ الميتوكوندريا في عضلة القلب، مثل نشوء حيوي واختلال في واستقلاب الأحماض الدهنية، مما يؤدي إلى انخفاض مرونة الركيزة، وكفاءة الطاقة، وفي نهاية المطاف، اختلال وظيفي الانبساطي ^{28 و 29.} في كرة القدم، من ناحية أخرى، فإن النتائج نقص frataxin في تراكم الحديد في الميتوكوندريا كبير في العضلية ^{30 و 31.} تراكم الحديد يؤدي إلى إنتاج الجذور الحرة من خلال رد فعل فنتون ^{32 <}/ سوب> ويزيد من فرصة حدوث ضرر cardiomyocyte الجذور الحرة التي يسببها. ويرتبط تراكم الحديد داخل الميتوكوندريا أيضا مع زيادة الحساسية للالاكسدة وانخفاض القدرة التأكسدي ^{30 و 31.} تراكم الحديد واللاحقة وظيفة الميتوكوندريا الشاذة، وذلك بسبب نقص frataxin، ولذا قد يكون مسؤولا عن إنتاج الطاقة في القلب وضعف عضلة القلب والتي لوحظت في الاتحاد الانجليزي ^{33 و 34.} ومن المثير للاهتمام أيضا أن نلاحظ أن انخفاض قدرة التأكسدي في الميتوكوندريا العضلات والهيكل العظمي يوازي التعصب ممارسة الرياضة وخفض قدرة التمثيل الغذائي في فشل القلب (HF) ^35. قياس قدرة العضلات والهيكل العظمي OXPHOS، كما هو مفصل في هذه الوثيقة، هو للتنفيذ بسهولة وقوية. إلى جانب أهمية OXPHOS الهيكل العظمي والعضلات في HF، هذه الميزات تجعل من العلامات البيولوجية جذابة في دراسات شاملة من يسمعمرض ر ^36.

OXPHOS ضعف وضعف القلب المصاحب ليست الجانب غير منطقي من التمثيل الغذائي وأمراض الميتوكوندريا. المواضيع مع مرض السكري وأمراض التمثيل الغذائي أكثر عرضة لخطر أعلى للإصابة بمرض القلب والأوعية الدموية ويكون معدل الوفيات بعد احتشاء عضلة القلب (MI) ^{37، 38، 39، 40، 41؛} أكثر من نصف المواد الاتحاد الانجليزي لديهم اعتلال عضلة القلب، ويموت كثير من عدم انتظام ضربات القلب أو فشل القلب ^42. لذلك، وتحديد حجم خفض OXPHOS لا يمكن أن تسمح فقط للكشف المبكر وعلاج ضعف القلب، ولكن يمكن أيضا أن تخفيف عبء السريري كبيرا في هذه الأمراض.

العلاجات المستهدفة لزيادة القدرة مباشرة OXPHOS هي منطقة واعدة لتحسين معاملة من الموضوعات، عرجذر سبب الخلل الأيضي الوراثي أو مكتسبة. حاليا، وتطوير رواية استهدفت الأدوية التي إما تخفيف اختلال وظيفة الميتوكوندريا ⁴³ أو تصحيح الخلل الجيني الرئيسي ⁴⁴ يمكن تحسين خاصية الطاقة الحيوية مختل من الاتحاد الانجليزي. في حالة ضعف الميتوكوندريا المكتسبة، ويمكن زيادة النشاط البدني يحسن الميتوكوندريا وظيفة ^{45، 46، 47.}

³¹ الفوسفور التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي والعلامات البيولوجية غير الغازية وظيفة الميتوكوندريا

بغض النظر عن العلاج اختبارها، متكامل في تقييم المجراة من الطاقة الحيوية العضلات والهيكل العظمي هو أداة حاسمة لتقييم أثر التدخلات المستهدفة، وخاصة في المواضيع مع التعصب ممارسة شديد أو عدم القدرة على الخضوع METABO التقليديةيسانس الاختبار. التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي ضبطها لالفوسفور ⁽³¹ PMRS)، نواة الذاتية الموجودة في مختلف ركائز عالية الطاقة داخل الخلايا في جميع أنحاء الجسم، وقد استخدم لتحديد قدرة الأكسدة الميتوكوندريا باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب، بما فيها من المغناطيس بروتوكولات ممارسة استرداد و تنشيط العضلات بروتوكولات ^48. البروتوكولات ممارسة استرداد تعتمد على مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تتراوح في التعقيد من ergometers التصوير بالرنين المغناطيسي المتوافقة التي تنظم وقياس عبء العمل إلى تكوينات بسيطة من الأشرطة ومنصات السماح للانفجار من نوع مقاوم وممارسة شبه ثابتة. واحد من الأهداف الرئيسية في أي من هذه البروتوكولات هو لإنتاج الطاقة الخلل الذي تم تلبية الطلب على أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في البداية من خلال انهيار الأنزيمية من فسفوكرياتين (PCR) عن طريق الكرياتين كيناز رد فعل ^49. على وقف ممارسة الرياضة، ويهيمن على معدل إنتاج ATP عن طريق هواتف التأكسديsphorylation ويمثل الحد الأقصى في قدرة الجسم الحي من الميتوكوندريا ^50. وعلاوة على ذلك، OXPHOS خلال الانتعاش بعد ممارسة يمكن وصفها من قبل من الدرجة الأولى معدل التفاعل ^51. وبالتالي، يمكن الانتعاش بعد ممارسة من PCR يكون كميا عن طريق تركيب لثابت الوقت الأسي (τ _PCR)، مع القيم أصغر من τ _PCR تمثل قدرات أكبر لتخليق الأكسدة اعبي التنس المحترفين. وقد بذلت جهود كبيرة للتحقق من صحة ³¹ PMRS ضد المجراة سابقا والمزيد من التدابير المباشرة من OXPHOS وإظهار مدى انطباق السريرية المحتملة لهذه التقنية ^{52، 53، 54، 55.}

والجدير بالذكر أن بروتوكول الموصوفة في هذا العمل يمكن تنفيذها على الماسحات الضوئية سريريا المتاحة، وأنه تم التحقق من صحتها على نطاق واسع والعلامات البيولوجية س موسعو وظيفة الميتوكوندريا ^56. ومع ذلك، بروتوكول PMRS ممارسة ³¹ الأمثل لتطبيقها على الأفراد مع بالقسوة متفاوتة من ضعف الاعصاب أو التنقل لم راسخة ^57. ومن شأن واضحة المعالم، على نطاق واسع، ينطبق بروتوكول ممارسة الرياضة ^و31 تقنية PMRS تكون مفيدة بشكل خاص في تقييم الأمراض مع تشوهات الأساسية في وظيفة الميتوكوندريا.

واستكشفت عدة دراسات سابقة تطبيقات التقنيات غير الغازية لتحديد وظيفة الميتوكوندريا في الموضوعات. على سبيل المثال، أظهرت هذه التقنيات OXPHOS ضعف في المواضيع مع السكري من النوع 2 ^36. ودي وآخرون. أول اختبار جدوى تقنيات PMRS في الموضوعات مع الاتحاد الانجليزي وجدنا أن 1) عيب وراثي جوهري في كرة القدم يضعف الهيكل العظمي OXPHOS العضلات و2) عدد غا الثلاثي يكرر غير متناسبة عكسيا مع العضلات والهيكل العظمي ياXPHOS ^33. وفي الآونة الأخيرة، Nachbauer وآخرون. PMRS تستخدم كمقياس نتائج الثانوية في محاكمة المخدرات الاتحاد الانجليزي مع 7 الموضوعات. كانت أوقات الانتعاش PCR لفترة أطول كثيرا في موضوعات مقارنة مع الضوابط، التأكيد على العمل لودي في وقت سابق، ويشير إلى أن الآثار التعبير frataxin الشاذة في كرة القدم يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في قدرة الميتوكوندريا التي يمكن كشفها باستخدام تقنيات PMRS ^58.

وسائل موثوق بها لتحديد كاف في الجسم الحي وظيفة العضلات والهيكل العظمي في وفعالة من حيث التكلفة، وبطريقة قابلة للتكرار الممكنة حاسمة لتحسين النتائج تخضع في مجموعة من الأمراض التي تؤثر على وظيفة الميتوكوندريا.

ويبين هذا العمل إجراء قوي للحصول على المجراة القدرة القصوى الأكسدة من الهيكل العظمي والعضلات باستخدام ³¹ PMRS. بروتوكول ممارسة في المغناطيس هو جيد التحمل من قبل الأفراد تغطي مجموعة واسعة من المادية وfunctionaقدرات لتر وتتيح الإعداد موضوع مبسط باستخدام معدات غير مكلفة وعلى نطاق واسع المتاحة.

Protocol

تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل ويتبع المبادئ التوجيهية للمجلس المراجعة المؤسسية جامعة ولاية أوهايو لأبحاث تجرى على البشر. ومن الأهمية بمكان أن جميع الإجراءات التي تنطوي على المعدات MR يتم تنفيذها من قبل الموظفين المدربين تدريبا كافيا الالتزام بأعلى معايير السلامة MR ^59.

1. المواد وإعداد

1. ضمان توفير جميع المواد اللازمة قبل التجربة (الشكل 2).
2. المكونات لفائف ³¹ P في موصل لفائف في الجدول في نهاية الجدول امتحان الأقرب إلى تجويف. ضع كبيرة وسادة مثلث رغوة بالقرب من رأس جدول امتحان MR، ولكن ليس مباشرة على لفائف ³¹ P. وضع وسادة الرأس في الطرف الآخر من طاولة الفحص MR، أبعد من تجويف، للراحة الموضوع.

2. مع مراعاة تحديد المواقع (الشكل 3A)

1. إرشاد الموضوع إلى الكذب مستلق، قدملأول مرة على الطاولة MR. وضع وسادة رغوة تحت الركبتين لدعم الساق في وضع استعرضوا جزئيا.
2. ضع هذا الموضوع على مقربة من الجانب الأيمن من الجدول (حق الشخص المعني) من أجل لتوسيط الفخذ الأيسر كما ارتباطا وثيقا مركز التساوي المغناطيس ممكن، وبالتالي ضمان تجانس B0 الأمثل في عضلة الفخذ قيد البحث والدراسة. تقديم الموضوع مع سدادات الأذن و / أو سماعات الرأس.
3. ضع RF فائف ³¹ P على عضلات الفخذ اليسرى تقريبا في منتصف الفترة الفاصلة بين الرضفة ورأس الفخذ، وتأمين في الساق باستخدام الأشرطة. وضع لفائف على الجزء الجانبي من الساق، فوق الوحشية المتسعة.
4. تأمين زيت الأطفال على الجانب الأنسي من الفخذ مع نفس الأشرطة المستخدمة لتأمين لفائف في الساق. هذا يسهل توطين المسح الضوئي.
5. ربط الساقين موضوع معا مع حزام وضعت تحت لفائف وفوق الركبة. تأمين الساقين هذا الموضوع إلى طاولة MR مع سترا إضافيةملاحظة، واحدة فوق الركبة وفي منتصف الطريق واحد بين الركبة والكاحل.
6. استخدام دليل ضوء الليزر لتحديد المركز من لفائف ونقل الجدول إلى مركز التساوي المغناطيس باستخدام هذه تمركز معلما.

بروتوكول 3. التمرين

1. شرح لهذا الموضوع الذي يتكون بروتوكول ممارسة ثلاث مراحل: المرحلة الأولى، خطوط الأساس؛ قصيرة، مرحلة ممارسة التمرينات الرياضية. ومرحلة الانتعاش.
2. تعليمات موضوع لا تزال ماثلة والاسترخاء عضلات الساق أثناء المراحل الأساسية واسترداد حيازة الطيفي من أجل تقليل الحركة الفنية.
3. توفير العد التنازلي لهذا الموضوع مما يدل على بداية التمرين. في هذه المرحلة، يكون موضوع بدء الركبة تمديد / انثناء بنفس القوة وبأسرع وقت ممكن ضد المقاومة من الأشرطة.
   ملاحظة: يتم استخدام العضلات الرباعية الرؤوس لتحريك الساق الأيسر صعودا وهبوطا، حتى طلب منه التوقف.
4. إنهاء ممارسة بعد انخفاض 30٪في ذروة ارتفاع PCR.
   1. مراقبة ذروة ارتفاع PCR في إطار عارض الاستحواذ، وأيضا مشاهدته عند الانتهاء من تسلسل العملية.
      ملاحظة: والمبدأ التوجيهي العام هو أن تقريبي انخفاض 30٪ في PCR ذروة ارتفاع يتوافق مع ذروة بي أن 50٪ من ذروة الذروة PCR. إذا PCR استنزاف لا يحدث بسرعة كافية لتحقيق انخفاض بنسبة 30٪ خلال مرحلة ممارسة امتحان، وتشجيع هذا الموضوع لركلة صعوبة أو أسرع أثناء ممارستهم.
      ملاحظة: يتم تحديد وقف ممارسة مراقبة ذروة ارتفاع PCR ومدة التمرين. وهذا قد يؤدي في فترات مختلفة قليلا من التمارين في مختلف المرضى، ويمكن أن تمثل في التحليل.

4. بروتوكول المسح الضوئي

1. الحصول على كالايزر ثلاثي طائرة للتحقق من المواقع السليم لهذا الموضوع وتحديد الموقع لفائف ³¹ P.
   ملاحظة: تسلسل كالايزر يبدأ تلقائيا والمراكز في الهنديةموقف ATED باستخدام دليل ضوء الليزر (خطوة 2.9)
2. اكتساب الثاني كالايزر ثلاثي الطائرة.
   1. فتح شاشة عرض شريحة على أول صور كالايزر ثلاثي الطائرة.
      ملاحظة: قد تكون هذه العملية مختلفة لنظم البرمجيات والأجهزة المختلفة.
   2. مركز وتدوير اتجاه شريحة من قبل اليسار النقر وعقد على مجموعة شريحة. وتناوب على مجموعة شريحة. تأكد من أن التوجه الأخير من شرائح مباريات مع موقف زيت الأطفال.
   3. في الإطار الروتيني تسلسل، وزيادة عدد شرائح لتغطية الساق بأكملها في محوري والصور السهمي (الشكل 3B).
3. ³¹ P تسلسل التحليل الطيفي:
   1. استخدام المعلمات تسلسل نبض اكتساب غير مترجمة التالية: TR: 1000 ميللي ثانية. الشركة المصرية للاتصالات: 0.34 ميللي ثانية. عرض الطيفي: 2000 هرتز؛ زاوية الوجه: 90 درجة. نقاط البيانات التي حصل عليها: 1024، 4 متوسطات مما أدى إلى قرار الوقت من 1 الطيف كل 6 ثوان.
4. ³¹ P الرقائق بوس موضع:
   1. باستخدام الماوس، اسحب الثانية الصور اعطابها كالايزر في نافذة عرض في الجزء العلوي من الشاشة. اسحب تسلسل التحليل الطيفي في إطار بروتوكول وانقر نقرا مزدوجا لفتح.
   2. استخدام شريط الأدوات القادرة على تصور فوكسل الرقائق (حدد المستطيل الأسود مع خطوط أفقية). بعد تحديد هذا الخيار، ومراقبة مربع أخضر على الصور كالايزر.
      ملاحظة: هذا هو فوكسل الرقائق.
   3. نقل فوكسل من اليسار النقر وعقد فوكسل في المركز. تغيير حجم وتدوير اتجاه فوكسل من اليسار النقر وعقد فوكسل في زاوية منطقة الجزاء. وضع مربع الرقائق وذلك لضمان B0 تجانس الحقل أسفل لفائف مباشرة وموازية لطائرة من عضلات الفخذ.
      ملاحظة: هذا هو لضمان الملئ السليم داخل المنطقة الحساسة تحت لفائف، وهو حجم الأنسجة تحت وسط لفائف مباشرة.
   4. استخدام الصور كالايزر ثلاثي الطائرة لتحديد sensitivالمنطقة (ه) من لفائف وضبط مربع الرقائق لتشمل هذه المنطقة في عضلة الفخذ.
      ملاحظة: مربع الرقائق يمكن أن يكون أكبر من التغطية الحقيقية لفائف سطح من أجل ضمان تجانس B0 في الحصول على البيانات فوكسل (الشكل 3C).
   5. ³¹ ف اختبار اكتساب:
      1. فتح نافذة المشاهد اقتناء واختيار أيقونة رئيس في شريط الأدوات الاستحواذ. وهذا سوف يسمح للعرض الاستحواذ الطيفي في الوقت الحقيقي.
      2. بعد وضع الرقائق فوكسل 31P، تشغيل تسلسل للحصول على الطيف واحد عن طريق النقر على زر "تشغيل" في الجزء العلوي من النافذة البروتوكول.
      3. دراسة نوعية الملئ B0. مراقبة الطيف مما أدى إلى نافذة الاستحواذ. مراقبة ذروة PCR بارزة تتركز في 0 جزء في المليون ولا ضجيج كبير (الشكل 4A، يسار).
         ملاحظة: استكشاف الأخطاء وإصلاحها: إذا ظهر الطيف صاخبة، تأكد من أن مربع الرقائق وتوضع داخل العضلات. ميلاديفقط حجم وموضع من مربع الرقائق لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء. كرر اكتساب اختبار حسب الحاجة.
      4. من أجل أن نرى ذروة ارتفاع PCR، فتح الطيف في أداة التحليل الطيفي ( "تطبيقات" → "التحليل الطيفي"). فتح مجلد المريض (مجلد رمز الشجرة)، وحدد الفحص المناسب، وانقر نقرا مزدوجا لتحميل الطيف.
5. قبل ممارسة صورة T1:
   1. الحصول على شريحة واحدة محورية صورة T1 المرجحة في وسط لفائف.
6. ³¹ P قبل ممارسة الاستحواذ:
   1. نسخ تسلسل من الخطوة 4.4 (التي أنتجت أفضل نوعية الطيفية) من قبل اليسار النقر والسحب تسلسل في إطار البروتوكول. استخدام هذا التسلسل لجميع القياسات اللاحقة.
   2. في الإطار الروتيني تسلسل، وزيادة عدد من القياسات من 1 إلى 10. تحديد المدى للحصول على 10 القياسات في حين أن الموضوع هو في بقية.
7. ^{31 <}/ سوب> P ممارسة الاستحواذ:
   ملاحظة: جعل علما دقيقا بداية ونهاية التمرين مرات، وهذا سيكون من المهم للتحليل.
   1. بقية: تطبيق الإعدادات شيم من الفحص السابق وتعيين تسلسل للحصول على 20 القياسات. تعليمات موضوع لبدء الركل بعد العد التنازلي. إرشاد تخضع لتبقى في راحة لمدة 2 القياسات.
   2. التمرين: طرح هذا الموضوع لأداء ممارسة تمديد الركبة ل~ 30 ثانية (أو الوقت اللازم لتحقيق انخفاض بنسبة 30٪ في السعة القصوى PCR). بعد موضوع يحقق نضوب كافية PCR، ونطلب منهم للراحة.
8. ³¹ P الاستحواذ بعد ممارسة:
   1. الحصول على 20 قياسات إضافية في بقية. تأكد من أن عمليات الاستحواذ بعد ممارسة تبدأ مباشرة بعد تسلسل العملية، دون توقف أو الملئ (الشكل 4A، يمين).
      ملاحظة: تقسيم هذه الفترة الانتعاش في عمليتي استحواذ منفصلة تسمح تحليل طnitial 20 الأطياف ديناميكية خلال الاستحواذ على الثاني 20 الأطياف الحيوية، مما يسمح للمشغل لتجنب الحصول على فترة النقاهة كاملة إذا كانت ممارسة تحتاج لتكرارها.
9. ضمان جودة العملية:
   1. مقارنة مستويات الذروة PCR في بداية ونهاية التمرين. ممارسة التمرينات الرياضية لجودة عالية تؤدي إلى ~ انخفاض بنسبة 30٪ في تركيز PCR.
   2. تحقق من أن ذروة ارتفاع PCR هو نفسه في بداية الراحة وفي نهاية الانتعاش (عادة <هو المطلوب 10٪ الفرق). وهذا يضمن أن هناك خسارة تذكر من التجانس الميدان خلال الاستحواذ.
      ملاحظة: إذا كان انهيار PCR غير كافية، أو إذا كان هناك فقدان التجانس المجال، ثم كرر الجزء ممارسة / التعافي من الامتحان (مع الحرص على تجنب التعب)، وضمان أن لفائف والأشرطة وتعلق بشكل آمن، وتمتد مدة التمرين و / أو تشجيع ممارسة أكثر نشاطا (الشكل 4B).
      ليسE: مقارنة بين الصور التي تم الحصول عليها في الخطوات 6 و 11 تصاريح خطوة إضافية لمراقبة الجودة لتصور أي نزوح الفخذ واللولب بسبب هذه العملية، وبالتالي ضمان أن الحد الأدنى من الحركة وقعت خلال البروتوكول، والتي يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على البيانات التي حصل عليها .
10. التالية بعد ممارسة التصوير T1، كرر قبل ممارسة المحوري التصوير T1 (الخطوة 4.5) باستخدام المعلمات الاستحواذ نفسها.
    1. بالإضافة إلى استنزاف كاف من PCR، وقياس نهاية التمرين الرقم الهيدروجيني للتأكد من أن ممارسة لم تحفز الحماض من العضلات.
    2. تنفيذ هذا عن طريق قياس التحول الكيميائي بين بي وPCR (δP _ط) وباستخدام المعادلة التالية ^(60):
       الرقم الهيدروجيني = 6.77 + تسجيل [(δP _ط -3.29) / (5.68-δP _ط)]
       ملاحظة: يجب أن تظل درجة الحموضة أكثر من 6.8 ^61. إذا كان انهيار PCR كافية ولكن درجة الحموضة منخفضة جدا، يكرر التمرين نوبة لفترة قصيرةإيه مدة و / أو مع كثافة أقل.
11. توفير البيانات:
    1. حفظ جميع أطياف المكتسبة على شكل ملفات ديكوم وتصديرها للمعالجة باستخدام JMRUI.
    2. في حالة استخدام الماسح الضوئي، حدد كافة عمليات الاستحواذ الطيفي في إطار "المستكشف".
    3. تحت عنوان "تطبيقات"، حدد "أدوات ديكوم" → "تصدير MR التحليل الطيفي،" وحفظ ملفات ديكوم (* .dcm) إلى C: / المستخدم / MEDCOM / درجة الحرارة / CDROFFLINE
       (الأداة تلقائيا يختار هذا الموقع).
    4. تحت عنوان "نقل"، حدد "تصدير إلى دون اتصال." إنقاذ إلى الموقع المطلوب.

5. معالجة وتحليل البيانات ⁶²

1. تحليل MR الأطياف مع برنامج JMRUI بحرية-المتاحة (الإصدار 5.2، http://www.jmrui.eu/).
2. Apodize ومرحلة التحول الأطياف لضمان الاتساق على جميع نقاط الوقت المكتسب (الشكل 5). سوف تركز القمة PCR لر 0 جزء في المليون في الأطياف.
3. استخدام المدمج في اماريس خوارزمية لتحديد السعة من الذروة PCR في كل الطيف المكتسبة. تمثل ذروة السعة تركيز PCR داخل المنطقة الحساسة من لفائف السطحية في تلك النقطة زمنية معينة.
4. في البرنامج الحاسوبي، رسم تركيزات PCR بوصفها وظيفة من اكتساب الوقت. باستخدام المدمج في البرنامج أداة منحنى مناسبا الحسابية، احتواء البيانات فترة نقاهة PCR للمعادلة التالية ^{52، 63:}
   
5. تسجيل قيم PCR الأساسي ( )، وهو أدنى PCR ( )، والانتعاش مرة ( .
6. ضمان استيفاء الشروط المناسبة أثناء exerجلسة CISE عن طريق حساب استنزاف PCR، والفرق في المئة بين PCR خط الأساس وأدنى PCR. ممارسة التمرينات الرياضية المثالية تؤدي إلى 20 - استنزاف 50٪.
   ملاحظة: جودة المناسب منحنى تستطيع أن تكفل التحقق من أن قيمة R ² أكبر من 0.75. وتحسب R ² القيم تلقائيا من قبل البرنامج المناسب.

النتائج

دراسة التكاثر

ستة متطوعين (4 رجال و 2 نساء، متوسط العمر: 24.5 ± 6.2 سنوات) مع عدم وجود القلب المبلغ عنها ذاتيا، الأيض، أو أمراض الميتوكوندريا خضع دورات وصفها ³¹ PMRS ممارسة الرياضة والتص?...

Discussion

وتصف هذه الورقة بروتوكول قياسي لمدة ³¹ PMRS الفحص التي تتيح في الجسم الحي القياس التسلسلي وموسع من الهيكل العظمي والعضلات وظيفة الميتوكوندريا. بروتوكول يحمل نداء كبيرا عند النظر في اتساع التحقيقات التي تستهدف العبء المتزايد من متلازمة التمثيل الغذائي والتي...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5 T MR Scanner	Siemens		manufacturer will not affect results
10 cm 31P transmit-receive coil, 1.5T compatible	PulseTeq		manufacturer will not affect results
3 fl oz Baby Oil	Johnson & Johnson		manufacturer will not affect results
Foam triangle cushion (Knee)	Siemens		manufacturer will not affect results
(3) plastic buckle resistive straps; table to table	Siemens		manufacturer will not affect results
(1) plastic buckle resistive strap; self-connecting	Siemens