This work was supported by the following funding sources: R01-AR063649, AG-020591, F31-AR035931.

<ol>
	<li>Mendias, C. L., Kayupov, E., Bradley, J. R., Brooks, S. V., Claflin, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+specific+force+and+power+production+of+muscle+fibers+from+myostatin-deficient+mice+are+associated+with+a+suppression+of+protein+degradation.">Decreased specific force and power production of muscle fibers from myostatin-deficient mice are associated with a suppression of protein degradation.</a> J Appl Physiol. 111 (1), 185-191 (2011).</li><li>Gumucio, J. P., Davis, M. E., Bradley, J. R., Stafford, P. L., Schiffman, C. J., Lynch, E. B., Claflin, D. R., Bedi, A., Mendias, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rotator+cuff+tear+reduces+muscle+fiber+specific+force+production+and+induces+macrophage+accumulation+and+autophagy.">Rotator cuff tear reduces muscle fiber specific force production and induces macrophage accumulation and autophagy.</a> J Orthop Res. 30 (12), 1963-1970 (2012).</li><li>Mendias, C. L., Roche, S. M., Harning, J. A., Davis, M. E., Lynch, E. B., Sibilsky Enselman, E. r., Jacobson, J. A., Claflin, D. R., Calve, S., Bedi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+muscle+fiber+force+production+and+disrupted+myofibril+architecture+in+patients+with+chronic+rotator+cuff+tears.">Reduced muscle fiber force production and disrupted myofibril architecture in patients with chronic rotator cuff tears.</a> J Shoulder Elbow Surg. 1 (4), 111-119 (2015).</li><li>Moss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sarcomere+length-tension+relations+of+frog+skinned+muscle+fibres+during+calcium+activation+at+short+lengths.">Sarcomere length-tension relations of frog skinned muscle fibres during calcium activation at short lengths.</a> J Physiol. 292, 177-192 (1979).</li><li>Chase, P. B., Kushmerick, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+pH+on+contraction+of+rabbit+fast+and+slow+skeletal+muscle+fibers.">Effects of pH on contraction of rabbit fast and slow skeletal muscle fibers.</a> Biophys J. 53, 935-946 (1988).</li><li>Moisescu, D. G., Thieleczek, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+and+strontium+concentration+changes+within+skinned+muscle+preparations+following+a+change+in+the+external+bathing+solution.">Calcium and strontium concentration changes within skinned muscle preparations following a change in the external bathing solution.</a> J Physiol. 275, 241-262 (1978).</li><li>Walker, S. M., Schrodt, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=I+Segment+lengths+and+thin+filament+periods+in+skeletal+muscle+fibers+of+the+Rhesus+monkey+and+the+human.">I Segment lengths and thin filament periods in skeletal muscle fibers of the Rhesus monkey and the human.</a> Anat Rec. 178, 63-81 (1974).</li><li>Gollapudi, S. K., Lin, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+determination+of+sarcomere+force-length+relationship+in+type-1+human+skeletal+muscle+fibers.">Experimental determination of sarcomere force-length relationship in type-1 human skeletal muscle fibers.</a> J Biomech. 42, 2011-2016 (2009).</li><li>Brenner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technique+for+stabilizing+the+striation+pattern+in+maximally+calcium-activated+skinned+rabbit+psoas+fibers.">Technique for stabilizing the striation pattern in maximally calcium-activated skinned rabbit psoas fibers.</a> Biophys J. 41 (1), 99-102 (1983).</li><li>Claflin, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+high+and+low-velocity+resistance+training+on+the+contractile+properties+of+skeletal+muscle+fibers+from+young+and+older+humans.">Effects of high and low-velocity resistance training on the contractile properties of skeletal muscle fibers from young and older humans.</a> J Appl Physiol. 111, 1021-1030 (2011).</li><li>Lynch, G. S., Faulkner, J. A., Brooks, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+deficits+and+breakage+rates+after+single+lengthening+contractions+of+single+fast+fibers+from+unconditioned+and+conditioned+muscles+of+young+and+old+rats.">Force deficits and breakage rates after single lengthening contractions of single fast fibers from unconditioned and conditioned muscles of young and old rats.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 295, C249-C256 (2008).</li><li>Frontera, W. R., Rodriguez Zayas, A., Rodriguez, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aging+of+human+muscle:+understanding+sarcopenia+at+the+single+muscle+cell+level.">Aging of human muscle: understanding sarcopenia at the single muscle cell level.</a> Phys Med Rehabil Clin N Am. 23, 201-207 (2012).</li><li>Malisoux, L., Francaux, M., Theisen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+single-fiber+studies+tell+us+about+exercise+training.">What do single-fiber studies tell us about exercise training.</a> Med Sci Sports Exerc. 39 (7), 1051-1060 (2007).</li><li>Widrick, J. L., Stelzer, J. E., Shoepe, T. C., Garner, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+properties+of+human+muscle+fibers+after+short-term+resistance+exercise+training.">Functional properties of human muscle fibers after short-term resistance exercise training.</a> Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol. 238, 408-416 (2002).</li><li>Trappe, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+spaceflight,+simulated+spaceflight+and+countermeasures+on+single+muscle+fiber+physiology.">Effects of spaceflight, simulated spaceflight and countermeasures on single muscle fiber physiology.</a> J Gravit Physiol. 9 (1), 323-326 (2002).</li><li>Malisoux, L., Jamart, C., Delplace, K., Nielens, H., Francaux, M., Thiesen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+long-term+muscle+paralysis+on+human+single+fiber+mechanics.">Effect of long-term muscle paralysis on human single fiber mechanics.</a> J Appl Physiol. 102, 340-449 (2006).</li><li>Krivickas, L. S., Walsh, R., Amato, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+muscle+fiber+contractile+properties+in+adults+with+muscular+dystrophy+treated+with+MYO-029.">Single muscle fiber contractile properties in adults with muscular dystrophy treated with MYO-029.</a> Muscle Nerve. 39, 3-9 (2009).</li><li>Russell, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+fast+skeletal+muscle+troponin+as+a+potential+therapeutic+approach+for+treating+neuromuscular+diseases.">Activation of fast skeletal muscle troponin as a potential therapeutic approach for treating neuromuscular diseases.</a> Nature Medicine. 18 (3), 352-356 (2012).</li><li>Krivickas, L. S., Yang, J. I., Kim, S. K., Frontera, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+fiber+function+and+rate+of+disease+progression+in+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Skeletal muscle fiber function and rate of disease progression in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Muscle Nerve. 26, 636-643 (2002).</li><li>Mendias, C. L., Marcin, J. E., Calerdon, D. R., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contractile+properties+of+EDL+and+soleus+muscles+of+myostatin-deficient+mice.">Contractile properties of EDL and soleus muscles of myostatin-deficient mice.</a> J Appl Physiol. 101, 898-905 (2006).</li><li>Lynch, G. S., Rafael, J. A., Chamberlain, J. S., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contraction-induced+injury+to+single+permeabilized+muscle+fibers+from+mdx,+transgenic+mdx+and+control+mice.">Contraction-induced injury to single permeabilized muscle fibers from mdx, transgenic mdx and control mice.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 279, 1290-1294 (2000).</li><li>Mizunoya, Q., Wakamatsu, J., Tatsumi, R., Ikeuchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol+for+high-resolution+separation+of+rodent+myosin+heavy+chain+isoforms+in+a+mini-gel+electrophoresis+system.">Protocol for high-resolution separation of rodent myosin heavy chain isoforms in a mini-gel electrophoresis system.</a> Anal Biochem. 377, 111-113 (2008).</li><li>Hill, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+heat+of+shortening+and+the+dynamic+constants+of+muscle.">The heat of shortening and the dynamic constants of muscle.</a> Proc R Soc Lond B Biol Sci. 126, 136-195 (1938).</li><li>Bottinelli, R., Canepari, M., Pellegrino, M. A., Reggiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-velocity+properties+of+human+skeletal+muscle+fibres:+myosin+heavy+chain+isoform+and+temperature+dependence.">Force-velocity properties of human skeletal muscle fibres: myosin heavy chain isoform and temperature dependence.</a> J Physiol. 495, 573-586 (1996).</li><li>Edman, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+velocity+of+unloaded+shortening+and+its+relation+to+sarcomere+length+and+isometric+force+in+vertebrate+muscle+fibres.">The velocity of unloaded shortening and its relation to sarcomere length and isometric force in vertebrate muscle fibres.</a> J Physiol. 291, 143-159 (1979).</li><li>Brenner, B., Eisenberg, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rate+of+force+generation+in+muscle:+Correlation+with+actomyosin+ATPase+activity+in+solution.">Rate of force generation in muscle: Correlation with actomyosin ATPase activity in solution.</a> PNAS. 83, 3542-3546 (1986).</li><li>Moss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+calcium+on+the+maximum+velocity+of+shortening+in+skinned+skeletal+muscle+fibres+of+the+rabbit.">The effect of calcium on the maximum velocity of shortening in skinned skeletal muscle fibres of the rabbit.</a> J. Muscle Res. Cell Motil. 3, 295-311 (1982).</li><li>Pate, E., Wilson, G. J., Bhimani, M., Cooke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+dependence+of+the+inhibitory+effects+of+orthovanadate+on+shortening+velocity+in+fast+skeletal+muscle.">Temperature dependence of the inhibitory effects of orthovanadate on shortening velocity in fast skeletal muscle.</a> Biophys J. 66, 1554-1562 (1994).</li><li>Ashley, C. C., Moisescu, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+changing+the+composition+of+the+bathing+solutions+upon+the+isometric+tension-pCa+relationship+in+bundles+of+crustacean+myofibrils.">Effect of changing the composition of the bathing solutions upon the isometric tension-pCa relationship in bundles of crustacean myofibrils.</a> J Physiol. 270, 627-652 (1977).</li><li>Godt, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-activated+tension+of+skinned+muscle+fibers+of+the+frog.+Dependence+on+magnesium+adenosine+triphosphate+concentration.">Calcium-activated tension of skinned muscle fibers of the frog. Dependence on magnesium adenosine triphosphate concentration.</a> J Gen Physiol. 63, 722-739 (1974).</li><li>Fabiato, A., Fabiato, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calculator+programs+for+computing+the+composition+of+the+solutions+containing+multiple+metals+and+ligands+used+for+experiments+in+skinned+skeletal+muscle+cells.">Calculator programs for computing the composition of the solutions containing multiple metals and ligands used for experiments in skinned skeletal muscle cells.</a> Journal de Physiologie (Paris). 75, 463-505 (1979).</li><li>Chase, P. B., Kushmerick, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+physiological+ADP+concentrations+on+contraction+of+single+skinned+fibers+from+rabbit+fast+and+slow+muscles).">Effect of physiological ADP concentrations on contraction of single skinned fibers from rabbit fast and slow muscles).</a> Am J Physiol. 268, C480-C489 (1995).</li><li>Godt, R. E., Maughan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swelling+of+skinned+muscle+fibers+of+the+frog.">Swelling of skinned muscle fibers of the frog.</a> Biophysical Journal. 19, 103-116 (1977).</li><li>Kawai, M., Wray, J. S., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+lattice+spacing+change+on+cross-bridge+kinetics+in+chemically+skinned+rabbit+psoas+muscle+fibers.">The effect of lattice spacing change on cross-bridge kinetics in chemically skinned rabbit psoas muscle fibers.</a> Biophys J. 64, 187-196 (1993).</li><li>Millman, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+filament+lattice+of+striated+muscle.">The filament lattice of striated muscle.</a> Physiol Rev. 78 (2), 359-391 (1998).</li><li>Edman, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contractile+properties+of+mouse+single+muscle+fibers,+a+comparison+with+amphibian+muscle+fibers.">Contractile properties of mouse single muscle fibers, a comparison with amphibian muscle fibers.</a> J Exp Biol. 208, 1905-1913 (2005).</li><li>Phillips, S. K., Woledge, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+isometric+force,+maximum+power+and+isometric+heat+rate+as+a+function+of+sarcomere+length+in+mouse+skeletal+muscle.">A comparison of isometric force, maximum power and isometric heat rate as a function of sarcomere length in mouse skeletal muscle.</a> Pfl&#252;gers Archiv. 420, 578-583 (1992).</li><li>Stephenson, D. G., Williams, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+sarcomere+length+on+the+force-pCa+relation+in+fast+and+slow-twitch+skinned+muscle+fibres+from+the+rat.">Effects of sarcomere length on the force-pCa relation in fast and slow-twitch skinned muscle fibres from the rat.</a> J Physiol. 333, 637-653 (1982).</li></ol>

Production and free access to this article is sponsored by Aurora Scientific

وتستخدم التقييمات من خصائص مقلص من ألياف العضلات الهيكلية permeabilized واحدة للتحقيق في وظيفة العضلات في طائفة واسعة من السياقات. ومن الأمثلة على ذلك الدراسات التي قيمت آثار الشيخوخة 12، وممارسة 10،13،14، ورحلات الفضاء 15، وإصابة 2،3،16، العلاج بالعقاقير 17،18، 19 المرض والتلاعب الجيني 20،21 على بنية الألياف وظيفة. يرجع ذلك إلى القدرة على تقييم مباشر على أداء مقلص من اللييفات العضلية في شكلها الأصلي، وتوفر هذه التقنية منصة جذابة من خلالها تشكيل فهم myofibrillar ظيفة غائبة من آثار محتملة التباس أن تكون موجودة عند نقل الإشارات العصبية والعضلية وإطلاق الكالسيوم الناجم عن الإثارة تم تضمينها في نظام قيد الدراسة. وعلاوة على ذلك، اختبار وظيفي من الألياف واحدة يمكن أن تستخدم لتكمل نتائج تحديد البروتين مقلص مثل تلكالتي تم الحصول عليها من خلال المناعية أو هلام الكهربائي + البقعة الغربية 22. واحدة من الوظائف الأساسية للعضلات الهيكل العظمي هو لتوليد القوة. ونتيجة لذلك SF س، وهو مقياس لقدرة توليد القوة الجوهرية للنظام مقلص، هو من مصلحة كبيرة للفسيولوجي العضلات. تتطلب تقديرات موثوقة لSF س مقاييس دقيقة لكل من الليف CSA وF س. منذ الألياف هي، بشكل عام، لا التعميم في المقطع العرضي، ولا موحدة في CSA طول امتدادها، ينبغي الحرص الشديد عند تقدير CSA. تحقيقا لهذه الغاية، يتم إجراء قياسات في عدة مواقع على طول الألياف، وفي كل مكان، من منظورين مفصولة 90 درجة. تتطلب مقاييس موثوق منها F س التركيز على العديد من التفاصيل بما في ذلك مراعاة قوة سلبية، وتعديل طول قسيم عضلي لتحقيق أقصى قدر من تداخل خيوط سميكة ورقيقة، وتوظيف حلا تفعيل مع ر تركيز الكالسيومنتائج قبعة في تفعيل القصوى، والحفاظ على درجة حرارة التجريبية المطلوب، والحفاظ على ظروف التخزين المثلى (درجة الحرارة والمدة) من الألياف قبل يوم من التجربة. في حين أن الخطوات المذكورة هنا تصف الإجراء لتقييم أقصى قوة متساوي القياس، فمن المستحسن في كثير من الأحيان إلى تقييم الصفات الوظيفية الهامة الأخرى من ألياف العضلات الهيكلية. ويمكن تحقيق ذلك من خلال توسيع بروتوكول تجريبي لتشمل التلاعب الميكانيكية إضافية من الألياف. على سبيل المثال، قياس السرعة التي الألياف يقصر ضد سلسلة من الأحمال المختلفة يسمح تحديد العلاقة قوة السرعة، والتي من علاقات القوة السلطة وسرعة الطاقة يمكن حسابها 10،23،24. بالإضافة إلى ذلك، وسرعة تقصير إلغاء تحميل يمكن تحديد من خلال توظيف &quot;اختبار الركود&quot; 25، والتي تتكون من تطبيق سلسلة من الذي يحفز الركود الخطوات تقصير وmeasuriنانوغرام الوقت اللازم من قبل الألياف لإزالة الترهل. آخر المعلمة الحركية التي كثيرا ما يقال هو ك TR، ثابت معدل لاستخدام القوة التجديد بعد اضطراب الميكانيكية التي يفصل مؤقتا عن crossbridges 26. وأخيرا، فإن العلاقة بين تركيز الكالسيوم وتوليد قوة النشط (&quot;العلاقة قوة PCA&quot;) في كثير من الأحيان من الفائدة 18 ويمكن تحديدها من خلال تعريض الألياف إلى سلسلة من الحلول مع تركيزات الكالسيوم تتراوح من دون الحد الأدنى لتفعيل مقلص النظام لتلك كافية لإثارة أقصى تفعيل وبالتالي أقصى درجات القوة (F س). على الرغم من الكثير من المعدات المذكورة هناك حاجة لتقييم الألياف انقباض واحد، ومعدات أخرى ليست ضرورية تماما. للتحكم طول، على سبيل المثال، أمر ضروري لأية البروتوكول التجريبي الذي يتطلب إطالة السريعة أو دقيقة أو تقصير من الألياف،ولكن ليس من الضروري للغاية لتقييم أقصى قوة متساوي القياس (على الرغم من مستوى الصفر القوة في السجل القوة لا يزال يتعين تحديدها من قبل بعض وسائل). ورشة عمل التي تسمح للمراقبة من الألياف من الجانب، وإن كانت مفيدة لتقييم مساحة المقطع العرضي، ليست ضرورية تماما عند وضع الألياف داخل الغرفة التجريبية. وعلاوة على ذلك، وسائل بديلة لتعريض الألياف إلى مختلف الحلول التجريبية يمكن استخدامها، بما في ذلك وضع نظام تشغيلها يدويا من الدوائر أو غرفة واحدة تسمح لملء السريع وتفريغه من الحلول. وأخيرا، في حين أن درجات الحرارة التجريبية الفرعية الفسيولوجية مثل 15 ° C تستخدم عادة لتحسين استنساخ القياسات الميكانيكية 1،2،3،5،8،12،17،27، فمن الممكن لتوليد بيانات صالحة في درجات حرارة أخرى 23 ، يتم أخذ 28 طالما آثار الحرارة على الخواص الحل (تركيز الكالسيوم، ودرجة الحموضة، وما إلى ذلك) في الاعتبار. </P&gt; تركيبة من حلول الاختبارات هي من بين أهم جوانب تقنيات الألياف permeabilized هو موضح هنا. الاعتبارات المتعلقة بتكوين حل معقدة وخارج نطاق هذا المقال. تم تصميم الحلول هو موضح في الخطوة 5 من قسم البروتوكول مع التركيز على تنشيط السريع من الألياف permeabilized على انتقاله من مرحلة ما قبل تفعيل لتفعيل الحلول مع الحفاظ على قوة ثابتة الأيونية، وتكوين الموجبة، والأسمولية 6،29. وقد استخدمت مناهج أخرى لتكوين حل مع نجاحا ملحوظا من قبل مجموعات بحثية أخرى وعادة الاستفادة من ثوابت ملزمة المنشورة والأدوات الحسابية 27،30،31. تركيزات أيونات الكالسيوم في مختلف الحلول تفعيل أهمية خاصة في دراسة شملت تفعيل submaximal مثل التقييمات قوة محكمة التحكيم الدائمة. للتجارب التي يتم تفعيلها بشكل كامل الألياف، مثل تلك التي تصفد هنا، وتركيز الكالسيوم في الحل تفعيل يتجاوز عادة بهامش مريح هو مطلوب لتحقيق أقصى قدر من القوة، مما يجعل معرفتها بدقة أقل أهمية. إضافة فوسفات الكرياتين مهم للتخزين المؤقت لاعبي التنس المحترفين وADP تقلبات intramyofibrillar التي لولاها تترافق مع النشاط مقلص. مطلوب الكرياتين كيناز لتحفيز نقل الفوسفات من فوسفات الكرياتين إلى ADP. تحت الظروف التجريبية التي تؤدي إلى ارتفاع معدلات دوران اعبي التنس المحترفين، بما في ذلك العمل في درجات حرارة عالية أو قياس عالية السرعة تقصير في الألياف السريعة 32، يجب إضافة الكرياتين كيناز إلى حل لاستكمال كيناز الكرياتين الذاتية التي لا تزال منضمة إلى الألياف. لظروف تجريبية أقل تطلبا، ونظام تجديد ATP هو أقل أهمية (27). وتشمل القيود المفروضة على تقنية الألياف واحدة permeabilized ما يلي. البيانات التي تولدها هذه الاختبارات تحددخصائص مقلص من وحدة myofibrillar المحددة التي جرى ضمه الى جهاز تجريبي. ونتيجة لذلك، وهذا يجسد سوى جزء صغير من الألياف متعددة النوى كله من الذي حصل على الجزء الذي يمثل بدوره جزء صغير من العدد الإجمالي للألياف داخل العضلات. وهكذا ينبغي للمحققين أن تنظر بعناية في أخذ العينات اللازمة لدعم أي الاستنتاجات المستخلصة من التجارب. بالإضافة إلى ذلك، تقييم أثر تدخل التمرينات على وظيفة الألياف يفترض أن الألياف تقييم تم تجنيدهم بالفعل أثناء التدريب. على الرغم من محاولات بروتوكول لمحاكاة الوسط بين الخلايا الطبيعية من الألياف، وعملية permeabilization غمد الليف العضلي هي غير محددة ويسمح بالضرورة مكونات الخلايا القابلة للذوبان لنشر بحرية في حلول الاستحمام. وثمة نتيجة أخرى من نفاذية الغشاء هو تغيير في التوازن الاسموزي يتضح من تورم في حجم الألياف 33. الالألياف تورم يزيد من المسافة بين الأكتين والميوسين خيوط مما أدى إلى انخفاض حساسية الكالسيوم من النظام خيط عضلي 34،35، ولكن يمكن عكسها من خلال إدخال والمركبات النشطة osmotically كبيرة 34. A الحد النهائي للنظر هو نتيجة للأسلوب يستخدم لتوصيل الألياف إلى جهاز تجريبي. وهذا يتطلب دائما تشويه العلاقة المكانية داخل منظومة خيوط في وبالقرب من نقطة المرفق، مع حضور عجز وظيفي. على وجه التحديد، ومناطق من الألياف في والمتاخمة للنقاط التعلق يتم المساس وظيفيا، وبالتالي يسهم مصطنعة سلسلة مرونة لنظام القياس. باختصار، لقد وصفنا وسيلة يمكن من خلالها تقييم القدرة على توليد القوة من ألياف العضلات الهيكلية permeabilized كيميائيا في المختبر. على الرغم من كان التركيز في هذه المادة على تقدير أقصى قوة generatin متساوي القياسز قدرة ألياف العضلات الهيكلية البشرية، يمكن تعديل المنهج التجريبي ومددت لتحديد مجموعة متنوعة من المعلمات والعلاقات الحركية عبر مجموعة من الأنواع، والثدييات أو غير ذلك.

الوظيفة الأساسية للعضلات الهيكل العظمي هو لتوليد القوة. وأثارت قوة العضلات في الجسم الحي من خلال سلسلة معقدة من الأحداث التي تشمل إمكانات عمل العصب المحرك وناقل الحركة العصبية والعضلية، إمكانات العمل ألياف العضلات، وإطلاق سراح الكالسيوم داخل الخلايا، وتفعيل نظام البروتينات التنظيمية ومقلص. لأن جيل القوة هو النتيجة النهائية لهذا التسلسل، ويمكن أن يكون سبب عجزا في القوة من جانب فشل واحد أو أكثر من الخطوات الفردية. والسمة الأساسية لإعداد الألياف permeabilized هو أنه يزيل معظم الخطوات المطلوبة لتوليد القوة في الجسم الحي، فقط مع المهام التنظيمية ومقلص المرتبطة جهاز myofibrillar المتبقي. المحقق يفترض السيطرة على تسليم تفعيل الكالسيوم والطاقة (ATP)، ويكافأ مع نظام مبسط يسمح تقييم الهياكل التنظيمية ومقلص المعزولة في التعاون وطنهمnfiguration. قياسات القوة باستخدام ألياف العضلات الهيكلية permeabilized بالتالي فهي قيمة عند تقييم التغيرات في وظائف العضلات التي لوحظت في الجسم الحي. على سبيل المثال، وقد استخدمنا هذه التقنية لتميز القدرة على توليد القوة من الألياف من myostatin نقص الفئران 1 وتقييم أسباب ضعف العضلات المستمر عرضت التالية الدوار المزمن الدموع صفعة 2،3. يمكن تتبع منهجية الألياف permeabilized الحديثة لدراسات مؤثرة مبكرة 4،5 و هو حاليا قيد الاستخدام من قبل عدد من المجموعات البحثية. على الرغم من وصفت التقنيات في الأدب، وأنها لم يتم تقديمها حتى الآن في شكل شريط فيديو. الهدف من هذه المقالة هو لتوضيح، تقنية صحيحة وموثوقة تحديث لقياس القدرة القصوى لتوليد قوة من الألياف واحدة من permeabilized كيميائيا عينات العضلات والهيكل العظمي. لتحقيق ذلك، وهو جزء من الألياف الفردية (المشار إليها هنا باعتبارها ̶0؛ الألياف &quot;) يستخرج من حزمة permeabilized مسبقا من الالياف وضعت في غرفة تجريبية تحتوي على حل الاسترخاء، والسمة المميزة منها هو تركيز الكالسيوم الذي هو &lt;10 نانومتر. ثم يتم إرفاق الألياف في نهاية واحدة إلى قوة محول وعلى الطرف الآخر إلى وحدة تحكم طول. مع الألياف التي عقدت في طول قسيم عضلي الأمثل، ويتم نقله إلى حل تفعيل يحتوي على تركيز الكالسيوم الكافي لانتزاع أقصى تفعيل وبالتالي أقصى قوة تقلص متساوي القياس. يتم الحصول على بيانات القوى وتخزينها وتحليلها باستخدام جهاز كمبيوتر شخصي.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Polystyrene culture test tube with cap</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>14-956-3D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5 mL screw cap micocentrifuge</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>02-681-334</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5 mL microcentrifuge caps with o-ring</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>02-681-358</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge cryobox</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>5055-5005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Mettler-Toledo</td>
			<td>FE20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>08-757-11YZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonsterile-suture 10-0 monofilament</td>
			<td>Ashaway Line Twine</td>
			<td>S30002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insect pins</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>26002-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps - Dumont #5</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdissecting scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15000-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>MZ8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer drives</td>
			<td>Parker Hannifin</td>
			<td>3936M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>Physitemp</td>
			<td>BAT-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath circulator&#160;</td>
			<td>Neslab Instruments</td>
			<td>RTE-111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Aplha Omega Instruments</td>
			<td>Series 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW software</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td>Varied</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chamber system</td>
			<td>Aurora Scientific</td>
			<td>802D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Length-controller</td>
			<td>Aurora Scientific</td>
			<td>312C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force-transducer</td>
			<td>Aurora Scientific</td>
			<td>403A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K-proprionate</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>P0510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imadizole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I0125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2&#8226;6H20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brij 58</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EGTA (acid)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E0396</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2H2ATP&#8226;0.56H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7699</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G6279</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES (acid)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H7523</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgO</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>529699</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HDTA (acid)</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>D2019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaN3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S8032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOH (1N)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>35113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCL (1N)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>318949</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2CrP&#8226;4H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7936</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH 10 standard</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SB115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH 7 standard</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SB107</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of maximum isometric force generated by permeabilized skeletal muscle fibers

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle function at the level of the single muscle cell. Single muscle fiber studies are useful in both basic science and clinical studies. For basic studies, single muscle fiber contractility measurements allow investigation of fundamental mechanisms of force production, and analysis of muscle function in the context of genetic manipulations. Clinically, single muscle fiber studies provide useful insight into the impact of injury and disease on muscle function, and may be used to guide the understanding of muscular pathologies. In this video article we outline the steps required to prepare and isolate an individual skeletal muscle fiber segment, attach it to force-measuring apparatus, activate it to produce maximum isometric force, and estimate its cross-sectional area for the purpose of normalizing the force produced.

يجب أن تظهر، والألياف واحدة permeabilized كيميائيا صحية موحدة في الشكل ويكون التباعد العتابي ثابت عندما ينظر تحت التكبير عالية. يجب التخلص من الألياف التي هي مرنة عندما يتلاعب مع ملقط أو لديك أضرار هيكلية واضحة. ويتم تحليل الصور الرقمية عالية التكبير التي اتخذت خلال الخطوة 15 لمدة 5 قياسات قطرها يقترن طول القسم الوسطي من الألياف. ويقدر الألياف CSA بافتراض أن المقطع العرضي بيضاوي الشكل ويبلغ متوسطها 5 القياسات CSA الفردية كما هو مبين في الشكل 7A. يقدم الشكل 7B أيضا لتوضيح كيفية أبعاد الألياف في عرض واحد يمكن أن تكون مختلفة بشكل ملحوظ مقارنة مع أبعاد المقترنة في الرأي الآخر (أي العابرة لل أقسام ليست، بصفة عامة، وإيابا). وتظهر آثار قوة تمثيلية من الألياف البطيئة والسريعة الإنسان في أرقام 8A و8B، على التوالي. الفولتويكتسب الناتج (ه) من قوة محول خلال اختبار وتحويلها إلى قوة (MN) باستخدام الحصول على البيانات وبرامج التحليل (ابفيف) الشكل 9 يوضح النهج المستخدمة لتقييم أقصى درجات القوة النشطة (F س)، والذي يحسب بطرح القوة المطلوبة للحفاظ على الألياف في الأمثل طول قسيم عضلي بينما في حالة استرخاء (قوة سلبية، F P)، من أعظم قوة متساوي القياس المتقدمة خلال تفعيل الألياف القصوى (القوة الكلية، F T). منذ إخراج قوة محول الذي يتوافق مع قوة الصفر، بصفة عامة، مختلفة عن كل دائرة من الدوائر الاستحمام مختلفة، ونحن نتهاون لفترة وجيزة الألياف في كل من مرحلة ما قبل تفعيل وتنشيط حلول للقبض على مستوى الصفر القوة في سجل التجريبي. يستخدم تطبيع أقصى قوة نشطة من جانب الألياف CSA لتوليد المزيد من القيمة الإعلامية للقوة معينة (SF س). لأنه يأخذ في الاعتبار CSA من الألياف، SF س </sيو بي&gt; تقدم مقياسا لقدرة توليد القوة الجوهرية للجهاز مقلص الألياف، وبالتالي السماح مقارنات الوظيفية بين ألياف أحجام متباينة. ومع ذلك، ينبغي الإشارة إلى أن القياسات CSA ليست قادرة على التمييز بين نسبة من الألياف التي تحتلها خيوط مقلص مقابل نسبة المحتلة من قبل الهياكل التحت خلوية أخرى. الخصائص المميزة للأصحاء، والألياف الكبار من في Claflin وآخرون. 2011 10 للإنسان، Mendias وآخرون. 2011 1 للماوس وGumucio وآخرون 2012 2 لالفئران هي مفصلة في الجدول 3 جميع البيانات الواردة في الجدول رقم 3 تم إنشاؤها باستخدام التقنيات الموضحة في هذه المقالة. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="text-align:center;text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td rowspan="3" style="border:0px #fff solid"></td><td colspan="4"> بشري (الوحشية المتسعة) </stronز&gt; </td><td> فأر (EDL) </td><td nowrap="nowrap"> فأر (الشوكة) </td></tr><tr><td colspan="2"> ذكر </td><td colspan="2"> أنثى </td><td> ذكر </td><td> ذكر </td></tr><tr><td> نوع 1 </td><td> نوع 2A </td><td> نوع 1 </td><td> نوع 2A </td><td> (وليس كتابتها) </td><td> (وليس كتابتها) </td></tr><tr><td> CSA (ميكرون 2) </td><td> 4880 - 6900 </td><td> 5270 - 8380 </td><td> 3870 - 5470 </td><td> 4010 - 5610 </td><td> 1850 - 3080 </td><td> 5290 - 8010 </td></tr><tr><td> F س (MN) </td><td> 0،79-1،17 </td><td> 1،02-1،54 </td><td> 0،64-0،97 </td><td> 0،71-1،07 </td><td> 0،14-0،25 </td><td> 0،55-0،97 </td></tr><tr><td> SF س (باسكال) </td><td> 142-182 </td><td> 165-210 </td><td> 156-193 </td><td> 172-214 </td><td> 67-94 </td><td> 102-131 </td></tr><tr><td> ن </td><td> 129 </td><td> 160 </td><td> 149 </td><td> 207 </td><td> 37 </td><td> 94 </td></tr></tbody></table> الجدول 3. الخصائص النموذجية لصحية، والألياف الكبار من المتسعة الوحشية البشري 10، والماوس باسطة إبهام اليد 1 و 2 الفئران الشوكة العضلات. ومن المقرر أطوال قسيم عضلي الأمثل عند 2.7 ميكرون للألياف الإنسان 7،8 و 2.5 ميكرون لكل من الماوس (36، 37) والألياف الفئران (38). وكانت نطاقات التجريبية L و (25 و 75 الربعية عشر) 1،39-1،73 مم، 1،17-1،53 مم و1،32-1،59 مم للإنسان، والماوس والفئران على التوالي. نطاقات معروضة تشير إلى 25 و 75 تشرين الربعية وN هو عدد من الألياف التي تم اختبارها. أكثر المشاكل شيوعا شهدت خلال الاختبارات تضم زلة حلقة خياطة، مما يؤدي الى رد و القوةه مع &quot;الصيد&quot; مثل هذا موضح في الشكل رقم 10A، والمسيل للدموع سمك الكامل أو الجزئي من الألياف، مما يؤدي الى رد فعل القوة التي يعود فجأة نحو أو إلى (كسر) صفر في حين لا تزال مغمورة الألياف في تفعيل الحل (الشكل 10B). إذا كان زلة، المسيل للدموع أو كسر يحدث خلال التجربة، يجب التخلص من الألياف والبيانات استبعاد، على الرغم من الاحتفاظ بسجل للفشل الألياف ويمكن أيضا أن تكون مفيدة لل11. ومن النتائج السلبية التي قد تواجهها هي تفعيل المبكرة من الألياف بينما في تفعيل ما قبل الحل (الشكل 10C). تفعيل جزئي في حل ما قبل تفعيل يوحي التلوث عبر الآبار كبير (أي زيادة غير مقصودة في تركيز الكالسيوم في مرحلة ما قبل تفعيل جيدا). في هذه الحالة، يجب أن يستنشق عن الحمامات وتشطف جيدا بالماء منزوع الأيونات. تجفيف الأسطح الفاصلة بين المجلسين هو أيضا recommenدائرة التنمية الاقتصادية كما الرطوبة أو التكثيف في هذه المناطق قد يؤدي إلى فتل من حل بين الحمامات. قرار إدراج أو استبعاد والبيانات تعتمد في نهاية المطاف على التركيز التجريبية وبالتالي ينبغي أخذها في الاعتبار عند تصميم هذه الدراسة. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig1.jpg" /> الشكل 1: حلقة خياطة (10-0 حيدة النايلون خياطة). <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig2.jpg" /> الشكل 2: تشريح حزمة الملقط هي في اليد اليسرى، مقص تسليخ مجهري هي في اليد اليمنى. خط أحمر يشير إلى اتجاه ايجابي في الرسغ ومقص مع محاور طولية من الألياف. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig3.jpg" /> الشكل (3): </stronز&gt; (A) جهاز اختبار مع مكونات المسمى. (أ) غرف التجريبية مع قيعان شفافة. (ب) طول وحدة تحكم. (ج) قوة-محول. (د) مصدر الضوء. (ه) طول تحكم XYZ محرك ميكرومتر مع العرض الرقمي. (و) محرك المرحلة ميكرومتر مع العرض الرقمي. (ز) قوات محول محرك XYZ ميكرون. (ح) منهاج معايرة الليزر حيود الشاشة الهدف. (ط) اهتزاز العزلة الجدول. (B) عرض عن قرب دائرة من الدوائر التجريبية. السطح (ي) الفولاذ المقاوم للصدأ المرفق تمتد من وحدة تحكم طول. السطح (ك) الفولاذ المقاوم للصدأ المرفق تمتد من قوة محول. (ل) الجانبية الرأي المنشور. (م) الإسكان للوحدات التبريد الحرارية. (ن) الحرارية للإبلاغ غرفة الشركة المصرية للاتصالاتmperature. <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig4.jpg" /> الرقم 4: التعديل 100 ميكرولتر طرف الماصة تستخدم لنقل الألياف من طبق تشريح لغرفة التجريبية. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig5.jpg" /> الرقم 5: تركيب الألياف واحد على جهاز تجريبي (A) حلقات خياطة محضرة مترابطة على الفولاذ المقاوم للصدأ الأسطح المرفق. (B) الألياف نقله إلى الغرفة التجريبية. (C) الألياف ترتكز على الفولاذ المقاوم للصدأ الأسطح المرفق من قبل الزوج الأول من الحلقات خياطة مع خياطة الزائدة إزالتها. (D) الزوج الثاني من الحلقات خياطة الخيوط فوق الجزء العلوي من الحلقات خياطة الأولى، وتعادل في المكان. <img alt="الشكل (6)"SRC = &quot;/ ملفات / ftp_upload / 52695 / 52695fig6.jpg&quot; /&gt; الشكل (6): يتم تقييم طول قسيم عضلي قبل إسقاط نمط التدخل ليزر على شاشة الهدف معايرة (أ) مصدر الليزر. (ب) مرآة. (ج) شاشة الهدف. نمط التدخل (د) ليزر. <img alt="الرقم 7A" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7A.jpg" /><img alt="الرقم 7B" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7B.jpg" /> الرقم 7: (A) تحديد منطقة الألياف مستعرضة في الأمثل طول قسيم عضلي (2.7 ميكرون البشرية =). بافتراض أن بيضاوي الشكل المقطع العرضي، ويتم احتساب CSA لكل من خمسة مواقع على طول القسم الوسطي من الألياف ومتوسط ​​القياسات الفردية خمسة وكما ذكرت الألياف CSA. يمثل 2A كبار قطرها نظر وغير<html> محور واحد من القطع الناقص، 2B يمثل عرض الجانب القطر وهي محور آخر من القطع الناقص. (B) وصور الألياف التمثيلية التي توضح كل من قياسات قطرها خمسة المقابلة التي اتخذت في كل وجهة نظر العلوي والجانب. <img alt="الرقم 8" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig8.jpg" /> الرقم 8: آثار القوة التمثيلية من المتسعة الإنسان السليم الوحشية الألياف العضلية (A) اكتب 1 الألياف (CSA: 5710 ميكرون 2، F س: 0.89 مليون وسادس س: 156 كيلو باسكال). (B) نوع من الألياف 2A (CSA: 9510 ميكرون 2، F س: 1.66 مليون وسادس س: 174 كيلو باسكال). تم تحديد الألياف ميوسين نوع السلسلة الثقيلة من خلال استخدام الفصل الكهربي والفضة تلطيخ تقنيات 22. OAD / 52695 / 52695fig9.jpg &quot;/&gt; الرقم 9: حساب أقصى درجات القوة النشطة (F س) (أ) عرض الموسع للاستجابة قوة الألياف أثناء الحركة الذي يحفز الركود طول تحكم شرع في حل تفعيل ما قبل. F P هي القوة اللازمة للحفاظ على طول قسيم عضلي من 2.7 ميكرون مع الألياف في بقية. (ب) عرض الموسع للطول وحدة تحكم يحفز الركود الحركة. لاحظ أن F س = F T - F P. <img alt="الرقم 10" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig10.jpg" /> الرقم 10: (A) خياطة حلقة الانزلاق، ويتضح من &quot;الصيد&quot; في قوة التتبع أثناء صعود القوة. تحقق من أن تكون الحلقات المؤكد آمنة قبل تفعيل الألياف. (B) كسر الألياف أثناء التنشيط. قد يكون بسبب ضعف سلامة الألياف أو العلاج الألياف العدوانية أثناء خياطة مكان حلقةمنة. (C) من السابق لأوانه تفعيل الألياف جزئي بسبب تلوث دائرة ما قبل التنشيط مع الكالسيوم 2+.

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers at JoVE.com

Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers

تحليل خصائص مقلص من البشرة كيميائيا، أو permeabilized، ألياف العضلات الهيكلية يوفر وسيلة قوية يمكن من خلالها تقييم وظيفة العضلات على مستوى الخلية عضلة واحدة. في هذه المادة ونحن الخطوط العريضة لتقنية صحيحة وموثوقة لإعداد واختبار permeabilized ألياف العضلات الهيكلية في المختبر.

قياس أقصى قوة متساوي القياس منشأ بواسطة ألياف العضلات Permeabilized الهيكل العظمي

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle ...

measurement-maximum-isometric-force-generated-permeabilized-skeletal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

25.2K Views.  University of Michigan Medical School.  تحليل خصائص مقلص من البشرة كيميائيا، أو permeabilized، ألياف العضلات الهيكلية يوفر وسيلة قوية يمكن من خلالها تقييم وظيفة العضلات على مستوى الخلية عضلة واحدة. في هذه المادة ونحن الخطوط العريضة لتقنية صحيحة وموثوقة لإعداد واختبار permeabilized ألياف ال...

Video: Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers

Measurement of Aggregate Cohesion by Tissue Surface Tensiometry

Rigorous measurement of intercellular binding energy can only be made using methods grounded in thermodynamic principles in systems at equilibrium. We have developed tissue surface tensiometry (TST) specifically to measure the surface free energy of interaction between cells. The biophysical concepts underlying TST have been previously described in detail1,2. The method is based on the observation that mutually cohesive cells, if maintained in shaking culture, will spontaneously assemble into clusters. Over time, these clusters will round up to form spheres. This rounding-up behavior mimics the behavior characteristic of liquid systems. Intercellular binding energy is measured by compressing spherical aggregates between parallel plates in a custom-designed tissue surface tensiometer. The same mathematical equation used to measure the surface tension of a liquid droplet is used to measure surface tension of 3D tissue-like spherical aggregates. The cellular equivalent of liquid surface tension is intercellular binding energy, or more generally, tissue cohesivity. Previous studies from our laboratory have shown that tissue surface tension (1) predicts how two groups of embryonic cells will interact with one another1-5, (2) can strongly influence the ability of tissues to interact with biomaterials6, (3) can be altered not only through direct manipulation of cadherin-based intercellular cohesion7, but also by manipulation of key ECM molecules such as FN8-11 and 4) correlates with invasive potential of lung cancer12, fibrosarcoma13, brain tumor14 and prostate tumor cell lines15. In this article we will describe the apparatus, detail the steps required to generate spheroids, to load the spheroids into the tensiometer chamber, to initiate aggregate compression, and to analyze and validate the tissue surface tension measurements generated.

We describe a method of measuring binding energy, expressible as tissue surface tension, between cells within 3D tissue-like aggregates. Differences in tissue surface tension have been demonstrated to correlate with invasiveness of lung, muscle, and brain tumors, and are fundamental determinants of establishing spatial relationships between different cell types.

قياس التماسك الحصى بواسطة Tensiometry الأنسجة السطحية

Rigorous measurement of intercellular binding energy can only be made using methods grounded in thermodynamic principles in systems at equilibrium.  We ...

Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy

AFM is a high-resolution (nm scale) imaging tool that mechanically probes a surface. It has the ability to image cells and biomolecules, in a liquid environment, without the need to chemically treat the sample. In order to accomplish this goal, the sample must sufficiently adhere to the mounting surface to prevent removal by forces exerted by the scanning AFM cantilever tip. In many instances, successful imaging depends on immobilization of the sample to the mounting surface. Optimally, immobilization should be minimally invasive to the sample such that metabolic processes and functional attributes are not compromised. By coating freshly cleaved mica surfaces with porcine (pig) gelatin, negatively charged bacteria can be immobilized on the surface and imaged in liquid by AFM. Immobilization of bacterial cells on gelatin-coated mica is most likely due to electrostatic interaction between the negatively charged bacteria and the positively charged gelatin. Several factors can interfere with bacterial immobilization, including chemical constituents of the liquid in which the bacteria are suspended, the incubation time of the bacteria on the gelatin coated mica, surface characteristics of the bacterial strain and the medium in which the bacteria are imaged. Overall, the use of gelatin-coated mica is found to be generally applicable for imaging microbial cells.

Live Gram-negative and Gram-positive bacteria can be immobilized on gelatin-coated mica and imaged in liquid using Atomic Force Microscopy (AFM).

الشلل البكتيرية للتصوير بواسطة الفحص المجهري القوة الذرية

AFM is a high-resolution (nm scale) imaging tool that mechanically probes a surface.  It has the ability to image cells and biomolecules, in a liquid ...

Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation

Engineered muscle tissues can be used for several different purposes, which include the production of tissues for use as a disease model in vitro, e.g. to study pressure ulcers, for regenerative medicine and as a meat alternative 1. The first reported 3D muscle constructs have been made many years ago and pioneers in the field are Vandenburgh and colleagues 2,3. Advances made in muscle tissue engineering are not only the result from the vast gain in knowledge of biochemical factors, stem cells and progenitor cells, but are in particular based on insights gained by researchers that physical factors play essential roles in the control of cell behavior and tissue development. State-of-the-art engineered muscle constructs currently consist of cell-populated hydrogel constructs. In our lab these generally consist of murine myoblast progenitor cells, isolated from murine hind limb muscles or a murine myoblast cell line C2C12, mixed with a mixture of collagen/Matrigel and plated between two anchoring points, mimicking the muscle ligaments. Other cells may be considered as well, e.g. alternative cell lines such as L6 rat myoblasts 4, neonatal muscle derived progenitor cells 5, cells derived from adult muscle tissues from other species such as human 6 or even induced pluripotent stem cells (iPS cells) 7. Cell contractility causes alignment of the cells along the long axis of the construct 8,9 and differentiation of the muscle progenitor cells after approximately one week of culture. Moreover, the application of electrical stimulation can enhance the process of differentiation to some extent 8. Because of its limited size (8 x 2 x 0.5 mm) the complete tissue can be analyzed using confocal microscopy to monitor e.g. viability, differentiation and cell alignment. Depending on the specific application the requirements for the engineered muscle tissue will vary; e.g. use for regenerative medicine requires the up scaling of tissue size and vascularization, while to serve as a meat alternative translation to other species is necessary.

Engineered muscle tissue has great potential in regenerative medicine, as disease model and also as an alternative source for meat. Here we describe the engineering of a muscle construct, in this case from mouse myoblast progenitor cells, and the stimulation by electrical pulses.

مناديل الهندسة العضلات الهيكلية من الفئران الخلايا الاصلية Myoblast وتطبيق تحفيز الكهربائية

Engineered muscle tissues can be used for several different purposes, which include the production of tissues for use as a disease model in vitro, e.g. to ...

Biosensor for Detection of Antibiotic Resistant Staphylococcus Bacteria

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) antibody conjugated latex beads have been utilized to create a biosensor designed for discrimination of methicillin resistant (MRSA) and sensitive (MSSA) S. aureus species 1,2. The lytic phages have been converted into phage spheroids by contact with water-chloroform interface. Phage spheroid monolayers have been moved onto a biosensor surface by Langmuir-Blodgett (LB) technique 3. The created biosensors have been examined by a quartz crystal microbalance with dissipation tracking (QCM-D) to evaluate bacteria-phage interactions. Bacteria-spheroid interactions led to reduced resonance frequency and a rise in dissipation energy for both MRSA and MSSA strains. After the bacterial binding, these sensors have been further exposed to the penicillin-binding protein antibody latex beads. Sensors analyzed with MRSA responded to PBP 2a antibody beads; although sensors inspected with MSSA gave no response. This experimental distinction determines an unambiguous discrimination between methicillin resistant and sensitive S. aureus strains. Equally bound and unbound bacteriophages suppress bacterial growth on surfaces and in water suspensions. Once lytic phages are changed into spheroids, they retain their strong lytic activity and show high bacterial capture capability. The phage and phage spheroids can be utilized for testing and sterilization of antibiotic resistant microorganisms. Other applications may include use in bacteriophage therapy and antimicrobial surfaces.

Lytic phage biosensors and antibody beads are able to discriminate between methicillin resistant (MRSA) and sensitive staphylococcus bacteria. The phages were immobilized by a Langmuir-Blodgett method onto a surface of a quartz crystal microbalance sensor and worked as broad range staphylococcus probes. Antibody beads recognize MRSA.

جهاز الاستشعار البيولوجي للكشف عن المضادات الحيوية البكتيريا العنقودية الذهبية المقاومة لل

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) ...

Preparation of Light-responsive Membranes by a Combined Surface Grafting and Postmodification Process

In order to modify the surface tension of commercial available track-edged polymer membranes, a procedure of surface-initiated polymerization is presented. The polymerization from the membrane surface is induced by plasma treatment of the membrane, followed by reacting the membrane surface with a methanolic solution of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA). Special attention is given to the process parameters for the plasma treatment prior to the polymerization on the surface. For example, the influence of the plasma-treatment on different types of membranes (e.g.&#160;polyester, polycarbonate, polyvinylidene fluoride) is studied. Furthermore, the time-dependent stability of the surface-grafted membranes is shown by contact angle measurements. When grafting poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) in this way, the surface can be further modified by esterification of the alcohol moiety of the polymer with a carboxylic acid function of the desired substance. These reactions can therefore be used for the functionalization of the membrane surface. For example, the surface tension of the membrane can be changed or a desired functionality as the presented light-responsiveness can be inserted. This is demonstrated by reacting PHEMA with a carboxylic acid functionalized spirobenzopyran unit which leads to a light-responsive membrane. The choice of solvent plays a major role in the postmodification step and is discussed in more detail in this paper. The permeability measurements of such functionalized membranes are performed using a Franz cell with an external light source. By changing the wavelength of the light from the visible to the UV-range, a change of permeability of aqueous caffeine solutions is observed.

A plasma-induced polymerization procedure is described for the surface-initiated polymerization on polymer membranes. Further postmodification of the grafted polymer with photochromic substances is presented with a protocol of conducting permeability measurements of light-responsive membranes.

إعداد الأغشية ضوء استجابة من قبل التطعيم سطح الجامع وعملية Postmodification

In order to modify the surface tension of commercial available track-edged polymer membranes, a procedure of surface-initiated polymerization is ...

Surface Potential Measurement of Bacteria Using Kelvin Probe Force Microscopy

Surface potential is a commonly overlooked physical characteristic that plays a dominant role in the adhesion of microorganisms to substrate surfaces. Kelvin probe force microscopy (KPFM) is a module of atomic force microscopy (AFM) that measures the contact potential difference between surfaces at the nano-scale. The combination of KPFM with AFM allows for the simultaneous generation of surface potential and topographical maps of biological samples such as bacterial cells. Here, we employ KPFM to examine the effects of surface potential on microbial adhesion to medically relevant surfaces such as stainless steel and gold. Surface potential maps revealed differences in surface potential for microbial membranes on different material substrates. A step-height graph was generated to show the difference in surface potential at a boundary area between the substrate surface and microorganisms. Changes in cellular membrane surface potential have been linked with changes in cellular metabolism and motility. Therefore, KPFM represents a powerful tool that can be utilized to examine the changes of microbial membrane surface potential upon adhesion to various substrate surfaces. In this study, we demonstrate the procedure to characterize the surface potential of individual methicillin-resistant Staphylococcus aureus USA100 cells on stainless steel and gold using KPFM.

Here, we present a protocol explaining the use of Kelvin probe force microscopy as a tool for generating high resolution nano-scale surface potential maps. This tool was applied to assess the role of surface potential on the binding capacity of microorganisms to substrate surfaces.

سطح القياس المحتمل للبكتيريا عن طريق كلفن التحقيق قوة المجهر

Surface potential is a commonly overlooked physical characteristic that plays a dominant role in the adhesion of microorganisms to substrate surfaces. ...

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement (EFIRM)

Exosomes are microvesicular structures that play a mediating role in intercellular communication. It is of interest to study the internal cargo of exosomes to determine if they carry disease discriminatory biomarkers. For performing exosomal analysis, it is necessary to develop a method for extracting and analyzing exosomes from target biofluids without damaging the internal content.
Electric field-induced release and measurement (EFIRM) is a method for specifically extracting exosomes from biofluids, unloading their cargo, and testing their internal RNA/protein content. Using an anti-human CD63 specific antibody magnetic microparticle, exosomes are first precipitated from biofluids. Following extraction, low-voltage electric cyclic square waves (CSW) are applied to disrupt the vesicular membrane and cause cargo unloading. The content of the exosome is hybridized to DNA primers or antibodies immobilized on an electrode surface for quantification of molecular content.
The EFIRM method is advantageous for extraction of exosomes and unloading cargo for analysis without lysis buffer. This method is capable of performing specific detection of both RNA and protein biomarker targets in the exosome. EFIRM extracts exosomes specifically based on their surface markers as opposed to size-based techniques.
Transmission electron microscopy (TEM) and assay demonstrate the functionality of the method for exosome capture and analysis. The EFIRM method was applied to exosomal analysis of 9 mice injected with human lung cancer H640 cells (a cell line transfected to express the exosome marker human CD63-GFP) in order to test their exosome profile against 11 mice receiving saline controls. Elevated levels of exosomal biomarkers (reference gene GAPDH and protein surface marker human CD63-GFP) were found for the H640 injected mice in both serum and saliva samples. Furthermore, saliva and serum samples were demonstrated to have linearity (R = 0.79). These results are suggestive for the viability of salivary exosome biomarkers for detection of distal diseases.

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement EFIRM

Exosomes are microvesicular structures found within biofluids that potentially carry important disease discriminatory biomarkers. Here, a novel method is used to specifically extract exosomes and rapidly test the exosomal cargo for both RNA/protein targets following the disruption of exosomes using non-uniform electric cyclic square waves.

الكشف عن Exosomal العلامات البيولوجية التي يسببها الميدانية الكهربائية الإصدار والقياس (EFIRM)

Exosomes are microvesicular structures that play a mediating role in intercellular communication. It is of interest to study the internal cargo of ...

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from traumatic injury, disease and various congenital, genetic and acquired conditions are quite common. Tissue engineering and regenerative medicine technologies have enormous potential to provide a therapeutic solution. However, utilization of biologically relevant animal models in combination with longitudinal assessments of pertinent functional measures are critical to the development of improved regenerative therapeutics for treatment of VML-like injuries. In that regard, a commercial muscle lever system can be used to measure length, tension, force and velocity parameters in skeletal muscle. We used this system, in conjunction with a high power, bi-phase stimulator, to measure in vivo force production in response to activation of the anterior crural compartment of the rat hindlimb. We have previously used this equipment to assess the functional impact of VML injury on the tibialis anterior (TA) muscle, as well as the extent of functional recovery following treatment of the injured TA muscle with our tissue engineered muscle repair (TEMR) technology. For such studies, the left foot of an anaesthetized rat is securely anchored to a footplate linked to a servomotor, and the common peroneal nerve is stimulated by two percutaneous needle electrodes to elicit muscle contraction and dorsiflexion of the foot. The peroneal nerve stimulation-induced muscle contraction is measured over a range of stimulation frequencies (1-200 Hz), to ensure an eventual plateau in force production that allows for an accurate determination of peak tetanic force. In addition to evaluation of the extent of VML injury as well as the degree of functional recovery following treatment, this methodology can be easily applied to study diverse aspects of muscle physiology and pathophysiology. Such an approach should assist with the more rational development of improved therapeutics for muscle repair and regeneration.

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

We describe an in vivo protocol to measure dorsiflexion of the foot following stimulation of the peroneal nerve and contraction of the anterior crural compartment of the rat hindlimb. Such measurements are an indispensable translational tool for evaluating skeletal muscle pathology and tissue engineering approaches to muscle repair and regeneration.

تطبيقات<em&gt; في فيفو</em&gt; التجارب الفنية من الفئران قصبة الساق الأمامية لتقييم الأنسجة المهندسة وإصلاح العضلات والهيكل العظمي

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from ...

Measurement of Force-Sensitive Protein Dynamics in Living Cells Using a Combination of Fluorescent Techniques

Cells sense and respond to physical cues in their environment by converting mechanical stimuli into biochemically-detectable signals in a process called mechanotransduction. A crucial step in mechanotransduction is the transmission of forces between the external and internal environments. To transmit forces, there must be a sustained, unbroken physical linkage created by a series of protein-protein interactions. For a given protein-protein interaction, mechanical load can either have no effect on the interaction, lead to faster disassociation of the interaction, or even stabilize the interaction. Understanding how molecular load dictates protein turnover in living cells can provide valuable information about the mechanical state of a protein, in turn elucidating its role in mechanotransduction. Existing techniques for measuring force-sensitive protein dynamics either lack direct measurements of protein load or rely on the measurements performed outside of the cellular context. Here, we describe a protocol for the F&#246;rster resonance energy transfer-fluorescence recovery after photobleaching (FRET-FRAP) technique, which enables the measurement of force-sensitive protein dynamics within living cells. This technique is potentially applicable to any FRET-based tension sensor, facilitating the study of force-sensitive protein dynamics in variety of subcellular structures and in different cell types.

Here, we present a protocol for the simultaneous use of F&#246;rster resonance energy transfer-based tension sensors to measure protein load and fluorescence recovery after photobleaching to measure protein dynamics enabling the measurement of force-sensitive protein dynamics within living cells.

قياس ديناميات حساسة لقوة البروتين في الخلايا الحية باستخدام مزيج من التقنيات الفلورسنت

Cells sense and respond to physical cues in their environment by converting mechanical stimuli into biochemically-detectable signals in a process called ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.