Este trabajo fue apoyado por un Servicio de Salud Pública Grant (HL086513) del NHLBI para PEO, y una beca de investigación integral en el Instituto de Medicina Regenerativa de California (RC1-00104), un Servicio de Salud Pública Grant (HL085377) del NHLBI, y un regalo de la Fundación Pollin de HSB SC fue apoyado por un Instituto de California para la Medicina Regenerativa puentes para detener el Premio de Investigación Celular (TB1-01194) de San Francisco State University.

El protocolo se lleva a cabo con la aprobación de la UCSF Cuidado de Animales institucional y el empleo (IACUC). 1. La disección de la Longo ratón Extensor de los dedos (EDL) del músculo <ol><li> Realizar todos los procedimientos con animales, de acuerdo con las directrices institucionales. </li><li> La eutanasia de animales con 200 mg / kg por vía intraperitoneal con pentobarbital / dislocación cervical justo antes de la cosecha del músculo 10. La disección debe ser bien practicado para que el músculo se puede cosechar y montado en el transductor de tensión dentro de los 15 minutos de la eutanasia. </li><li> Organizar cadáver en posición supina en la bandeja de disección de la cara pin a la bandeja. </li><li> Bajo tibial microscopio de disección, la piel abierta, abra cuidadosamente la fascia (Fig. 1A), y la cáscara desde el tobillo hacia arriba para exponer EDL (Fig.1b). Use gotas de solución de Ringer lactato para mantener el músculo húmedo y protegido durante la cosecha. </li><li> Quitar EDL, como la preservación de los tendones de lo posible en cada extremo, y poner en un plato de Petri con solución de Ringer lactato. Lazo de sutura a cada uno de los tendones del músculo (Fig. 1c). Es esencial que las fibras musculares no ser tocado o movido durante la disección. </li></ol> 2. Montaje de la LME del ratón en la Franja de miografía muscular <ol><li> Para estos estudios, un baño de tejido que sea necesario que sujeta el músculo, mientras que lo que le permite bañarse en solución fisiológica a temperatura constante con oxigenación continua. El baño es, junto con un transductor de fuerza para la medición de la tensión muscular. Contamos con una banda integrada muscular baño miografía del danés Myo Technology (DMT Modelo 820MS) para este propósito. Además, un estimulador eléctrico pulso cuadrado (modelo Grass S48) y la plataforma de adquisición de datos (ADInstruments PowerLab Sistema de Adquisición de datos y software LabChart) son necesarios para obtener, registrar y analizar mio-mecánico respuestas, respectivamente. La DMT se ha 820MS electrodos de platino integrado en la tapa de la cámara que se colocan a ambos lados del músculo, en la porción media de la tira del músculo. Myographs otros pueden requerir atención específica a la colocación de los electrodos. </li><li> Rellene la cubeta miografía con 5 ml de solución de Krebs Henseleit 11. Calentar a 25 ° C. Burbuja de O 2 / CO 2 (95% / 5%) a través de baño durante 15 minutos antes de su uso. </li><li> Uso de suturas para ampliar EDL entre los bornes de miografía y seguro de los tendones del músculo EDL (Fig.1D, E) entre las abrazaderas. Tenga cuidado de no apretar el propio músculo. </li><li> Mantener baño miografía a 25 ° C. </li></ol> 3. Myo-mecánica Análisis A. tensión tic <ol><li> Ajustar la longitud inicial en el baño por lo que no hay laxitud del músculo. </li><li> Determinar el estímulo máximo (duración 0,5 ms) mediante el ajuste de la tensión con el fin de obtener la tensión máxima de contracción, a continuación, establecer estímulos en un 20% por encima de la máxima (para lograr un estímulo supramáxima). En nuestros estudios, el estímulo supramáxima se logra generalmente en una salida de 40 voltios. </li><li> Compruebe que la salida del estimulador con un osciloscopio. </li><li> Determinar la longitud óptima de forma gradual estirar el músculo hasta que no haya aumento de la tensión nerviosa. </li><li> Permita que los músculos en reposo durante 3 min. </li><li> Ofrecer estímulo supramáxima cuadrados (0,5 m) en longitud óptima con hierba S44 estimulador electrónico, y la producción sin precedentes. </li><li> Registro: contracción curva de tensión (P t frente al tiempo; Fig.2a). </li></ol> B. tensión contra el tétanos <ol><li> Permita que los músculos en reposo durante 3 minutos. </li><li> Aplicar un tren de estímulos supramáxima para 300msec a 150 Hz en condiciones óptimas con hierba S44 estimulador electrónico, y la producción sin precedentes. </li><li> Registro: La curva de tensión contra el tétanos (P o frente al tiempo; Fig.2b). </li></ol> C. Fuerza de frecuencia <ol><li> Permita que los músculos en reposo durante 3 minutos. </li><li> Fuerza-frecuencia: se aplican los trenes de estímulos supra-a los 30, 60, 100, 140 y 160 Hz con 3 minutos de descanso entre cada estímulo (Fig. 3). Por otra parte, los trenes se puede aplicar 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 100 140 y 160 Hz para una mejor resolución en frecuencias más bajas, donde los cambios de fuerza de manera sustancial. </li><li> Parcela: fuerza-frecuencia (% frente a la fuerza máxima frecuencia de estimulación). </li></ol> D. La fatiga <ol><li> Aplicar tren de corto tetani: 60 Hz para 300 ms (o frecuencia ajustada para producir el 50% del pico de fuerza), cada 3 segundos durante 10 minutos. A los 10 minutos, la fuerza tetánica debe reducirse a un nivel de la meseta de ~ 15% del valor inicial (Fig. 4). </li><li> Parcela: la fatiga de baja frecuencia (% máximo el tiempo frente a la fuerza). </li></ol> E. recopilación de datos adicionales al final del protocolo <ol><li> Antes de desmontar el músculo de la miografía, establecer el muscle a la longitud óptima según lo determinado en el paso III.A.4 y medir su diámetro utilizando un ocular en el microscopio o con pinzas. Calcular el área transversal (m 2). </li><li> Medir la masa muscular (mg) por la eliminación de puntos de sutura y un peso de músculo. </li><li> Pesar del ratón para evaluar la masa corporal (g). </li></ol> 4. Cálculos <ol><li> Músculo: proporción de masa corporal = la masa muscular / masa corporal </li><li> La tensión nerviosa, P t (mN) = máxima tensión generada durante el movimiento </li><li> La tensión nerviosa específica (N / cm 2) = tensión nerviosa (mN) / área de sección transversal (m 2) x 10 5 N / m 2 • mN / cm 2 </li><li> Es hora de pico de tensión (ms) = tiempo desde el inicio de la contracción a la tensión máxima </li><li> Medio tiempo de relajación (ms) = tiempo de pico de tensión al 50% del pico de tensión </li><li> La tensión tetánica, P O (mn) = máxima tensión generada durante el tétanos </li><li> Tensión específica tetánica (N / cm 2) = tetánica tensión (mN) / área de sección transversal (m 2) x 10 5 N / m 2 • mN / cm 2 </li><li> La máxima tasa de aumento del tétanos (N / s) = tasa máxima de aumento de la tensión durante la subida de tensión en el tétanos, es decir, la pendiente máxima de la curva de tensión tetánica (o, O dP / dt) </li><li> De media tensión relajación tetánica (ms) = tiempo desde el cese de la estimulación en un 50% de la tensión en la terminación de la estimulación </li><li> Contracción de tensión a la tensión tetánica relación, P T / P = O contracción máxima tensión y / o máxima tensión tetánica </li><li> = Índice de fatiga relación de tensión después de dos minutos de la fatiga de baja frecuencia para la tensión isométrica máxima </li></ol> 5. Resultados representante <img src="/files/ftp_upload/2582/2582fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. La disección del músculo EDL. Una exposición, de la extremidad posterior muscles.TA, el tibial anterior. B, la exposición de EDL (extensor largo de los dedos) del músculo. C, la unión de las suturas de tendones EDL. D, baño de tensión del transductor (vista lateral). E, EDL montada en el baño (vista desde arriba). El músculo en forma incompleta inmerso en el buffer con fines ilustrativos, en la práctica, el músculo debe estar completamente sumergido para evitar que se seque. <img src="/files/ftp_upload/2582/2582fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Ejemplo de curvas de tensión. Un ejemplo, de la curva de contracción tensión que ilustra la tensión de contracción máxima (P t), tiempo de contracción (TC) y el tiempo medio de relajación (HRT). Bar, 1s. B, Ejemplo de la curva de tensión tetánica que muestra la tensión tetánica máxima (P o) y de media tensión relajación tetánica (HRTT). Bar, 1s. <img src="/files/ftp_upload/2582/2582fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Ejemplo de análisis de la relación fuerza-frecuencia. A las tensiones generadas por las frecuencias de estimulación incremental. B, Ejemplo de tren de pulsos a 30MHz. Bar, 80 ms. C, Ejemplo de tren de pulsos a 140MHz. Bar, 80 ms. D, ejemplo de la curva de fuerza-frecuencia derivada de los datos se muestra en una. La forma de la curva fuerza-frecuencia es característico de la fuerza muscular, y puede ser comparado entre los músculos de diferentes animales. <img src="/files/ftp_upload/2582/2582fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Ejemplo de análisis de frecuencia de resistencia a la fatiga. A las tensiones, Decremento generados durante un periodo de stimulation.Examples baja frecuencia de los trenes de pulso en los puntos de tiempo indicado (B, C, D) se muestran a continuación. E, Ejemplo de curva de baja frecuencia de la fatiga derivada de los datos se muestra en una. La forma de la curva de frecuencia de la fatiga bajo es característico de la fuerza muscular, y puede ser comparado entre los músculos de diferentes animales.

<ol>
	<li>Harcourt, L. J., Schertzer, J. D., Ryall, J. G., Lynch, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+dose+formoterol+administration+improves+muscle+function+in+dystrophic+mdx+mice+without+increasing+fatigue.">Low dose formoterol administration improves muscle function in dystrophic mdx mice without increasing fatigue.</a> Neuromuscul Disord. 17, 47-55 (2007).</li><li>Messina, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VEGF+overexpression+via+adeno-associated+virus+gene+transfer+promotes+skeletal+muscle+regeneration+and+enhances+muscle+function+in+mdx+mice.">VEGF overexpression via adeno-associated virus gene transfer promotes skeletal muscle regeneration and enhances muscle function in mdx mice.</a> FASEB J. 21, 3737-3746 (2007).</li><li>Danieli-Betto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sphingosine+1-phosphate+protects+mouse+extensor+digitorum+longus+skeletal+muscle+during+fatigue.">Sphingosine 1-phosphate protects mouse extensor digitorum longus skeletal muscle during fatigue.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 288, C1367-C1373 (2005).</li><li>MacIntosh, B. R., Willis, J. 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-frequency+relationship+and+potentiation+in+mammalian+skeletal+muscle.">Force-frequency relationship and potentiation in mammalian skeletal muscle.</a> J Appl Physiol. 88, 2088-2096 (2000).</li><li>Hayes, A., 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=Contractile+properties+of+clenbuterol-treated+mdx+muscle+are+enhanced+by+low-intensity+swimming.">Contractile properties of clenbuterol-treated mdx muscle are enhanced by low-intensity swimming.</a> J Appl Physiol. 82, 435-439 (1997).</li><li>Coulton, G. R., Curtin, N. A., Morgan, J. E., Partridge, T. 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+mdx+mouse+skeletal+muscle+myopathy:+II.+Contractile+properties.">The mdx mouse skeletal muscle myopathy: II. Contractile properties.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 14, 299-314 (1988).</li><li>Danieli-Betto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficiency+of+alpha-sarcoglycan+differently+affects+fast-+and+slow-twitch+skeletal+muscles.">Deficiency of alpha-sarcoglycan differently affects fast- and slow-twitch skeletal muscles.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 289, R1328-R1337 (2005).</li><li>Chan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gene+for+speed:+contractile+properties+of+isolated+whole+EDL+muscle+from+an+alpha-actinin-3+knockout+mouse.">A gene for speed: contractile properties of isolated whole EDL muscle from an alpha-actinin-3 knockout mouse.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 295, C897-C904 (2008).</li><li>Personius, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grip+force,+EDL+contractile+properties,+and+voluntary+wheel+running+after+postdevelopmental+myostatin+depletion+in+mice.">Grip force, EDL contractile properties, and voluntary wheel running after postdevelopmental myostatin depletion in mice.</a> J Appl. , (2010).</li><li>Donovan, J., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Euthanasia.">Euthanasia.</a> Curr Protoc Immunol. Chap 1, (2006).</li><li>Beekley, M. D., Wetzel, P., Kubis, P., Gros, G. <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+skeletal+muscle+fibre+bundles+from+mice+deficient+in+carbonic+anhydrase+II.">Contractile properties of skeletal muscle fibre bundles from mice deficient in carbonic anhydrase II.</a> Pflugers Arch. 452, 453-463 (2006).</li></ol>

Se describe un enfoque detallado para la evaluación de myo-propiedades mecánicas de los músculos de las extremidades traseras explantados el ratón. La EDL, aunque más difícil de diseccionar, debido a su posición posterior por detrás del músculo tibial anterior, es más fácil de evaluar que el tibial anterior, debido a sus anexos tendinosas prominente en el tobillo y la rodilla. Estos tendones facilitar el montaje en la miografía tira del músculo. Por el contrario, el de más fácil acceso tibial anterior tiene un archivo adjunto amplio, casi atendinous en la articulación de la rodilla, por lo que es sumamente difícil tanto para diseccionar sin comprometer el músculo, y montar de forma segura en la miografía. También señalan que aumentan rápidamente el músculo en un baño de oxigenados en tampón fisiológico y la temperatura es fundamental para conservar las propiedades mecánicas del músculo. Hemos encontrado que podemos repetir este análisis para un máximo de 30 minutos, sin cambios significativos en la respuesta del músculo en estas condiciones. Por último, es esencial que las fibras musculares no se toca durante la disección y los procedimientos de montaje, ya que esto puede tener efectos adversos sobre la función muscular, y el resultado de la subestimación de myo-mecánica de la fuerza. Siguiendo estos procedimientos, el análisis proporciona una aproximación cuantitativa sólida para evaluar los efectos de la modificación genética en la función muscular 6,7,8,9, así como la comparación entre las intervenciones terapéuticas en modelos de ratón de la enfermedad del músculo 1,2,3,5 .

Soluciones y los medios de comunicación Solución de Ringer lactato <ul><li> 100 mM NaCl </li><li> 30 mM CH3CH (OH) COONa (lactato de sodio) </li><li> 4 mM KCl </li><li> 1 mM CaCl 2 2H 2 O (cloruro de calcio dihidratado) <ul><li> ajustar el pH a 6,75 </li></ul></li></ul> Krebs Henseleit solución <ul><li> 118 mM NaCl </li><li> 4,7 mM KCl </li><li> 1,25 mM CaCl 2 </li><li> 1,2 mM de MgCl 2 </li><li> 1,2 mM KH 2 PO 4 </li><li> 25 mM de NaHCO3 </li><li> 11 mM de glucosa <ul><li> ajustar el pH a 7,2-7,4 por equilibrar con O 2 / CO 2 (95% / 5%) de gas </li></ul></li></ul> Pentobarbital <ul><li> 5 mg / ml de solución de trabajo en agua estéril </li></ul>

myo-mechanical analysis of isolated skeletal muscle

Para evaluar los efectos in vivo de las intervenciones terapéuticas para el tratamiento de enfermedades musculares 1,2,3, los métodos cuantitativos son necesarios para medir la fuerza y la generación de fatiga en el músculo tratado. Se describe un enfoque detallado para la evaluación de myo-propiedades mecánicas en el músculo recién explantados extremidad posterior del ratón. Se describe la cosecha atraumática del ratón músculo extensor largo de los dedos, el montaje del músculo en el músculo tira miografía (Modelo 820MS, Danés de Tecnología Myo), y la medición de la contracción máxima y la tensión tetánica, el tiempo de contracción y relajación de medio tiempo, con un pulso cuadrado estimulador (modelo S48, Tecnologías de la hierba). El uso de estas mediciones, se demuestra el cálculo de la contracción específica y la tensión muscular tetánica normalizado a la sección transversal, el tic-a-tetánica relación de tensión, la curva de la relación fuerza-frecuencia y la curva de la fatiga de baja frecuencia 4. Este análisis proporciona un método de comparación cuantitativa entre las intervenciones terapéuticas en modelos de ratón de la enfermedad del músculo 1,2,3,5, así como la comparación de los efectos de la modificación genética en la función muscular 6,7,8,9.

Watch this Scientific Journal Video about Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle at JoVE.com

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

Para evaluar la<em&gt; In vivo</em&gt; Efectos de las intervenciones terapéuticas para la enfermedad de los músculos, los métodos son necesarios para cuantificar la generación de fuerza y ​​fatiga en el músculo tratado. Se detalla un método para la evaluación de myo-propiedades mecánicas de los músculos explantados extremidad posterior del ratón. Este análisis proporciona un enfoque sólido para la cuantificación de los efectos de la modificación genética en la función muscular, así como la comparación de las terapias en modelos de ratón de la enfermedad muscular.

Myo-mecánico Análisis de músculo esquelético aislado

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force ...

myo-mechanical-analysis-of-isolated-skeletal-muscle

Research

JoVE Journal

Medicine

26.7K vistas.  University of California San Francisco. Para evaluar la In vivo Efectos de las intervenciones terapéuticas para la enfermedad de los músculos, los métodos son necesarios para cuantificar la generación de fuerza y ​​fatiga en el músculo tratado. Se detalla un método para la evaluación de myo-propiedades mecánicas de los músculos explantados extremidad posterior del ratón. Este análisis proporciona un enfoque sólido para la cuantificación de los efectos de la modificación genétic...

Video: Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

Músculo Esquelético dimorfismo de género de Proteómica

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Investigación

Medicina

Tibial Nerve Transection - A Standardized Model for Denervation-induced Skeletal Muscle Atrophy in Mice

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. Although originally developed and used extensively in the rat due to its larger size, the tibial nerve in mice is big enough that it can be easily manipulated with either crush or transection, leaving the peroneal and sural nerve branches of the sciatic nerve intact and thereby preserving their target muscles. Thus, this model offers the advantages of inducing less morbidity and impediment of ambulation than the sciatic nerve transection model and also allows investigators to study the physiologic, cellular and molecular biologic mechanisms regulating the process of muscle atrophy in genetically engineered mice. The tibial nerve supplies the gastrocnemius, soleus and plantaris muscles, so its transection permits the study of denervated skeletal muscle composed of fast twitch type II fibers and/or slow twitch type I fibers. Here we demonstrate the tibial nerve transection model in the C57Black6 mouse. We assess the atrophy of the gastrocnemius muscle, as a representative muscle, at 1, 2, and 4 weeks post-denervation by measuring muscle weights and fiber type specific cross-sectional area on paraffin-embedded histologic sections immunostained for fast twitch myosin.

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of skeletal muscle atrophy. The model surgical protocol is described and demonstrated in C57Black6 mice. &#160;

Transección del nervio tibial - Un modelo normalizado para la atrofia del músculo esquelético denervación inducida en ratones

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. ...

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&#246;m Technique

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly effective. This video describes the percutaneous biopsy technique using a modified Bergstr&#246;m needle to obtain skeletal muscle tissue samples from the vastus lateralis of human subjects. The Bergstr&#246;m needle consists of an outer cannula with a small opening (&#8216;window&#8217;) at the side of the tip and an inner trocar with a cutting blade at the distal end. Under local anesthesia and aseptic conditions, the needle is advanced into the skeletal muscle through an incision in the skin, subcutaneous tissue, and fascia. Next, suction is applied to the inner trocar, the outer trocar is pulled back, skeletal muscle tissue is drawn into the window of the outer cannula by the suction, and the inner trocar is rapidly closed, thus cutting or clipping the skeletal muscle tissue sample. The needle is rotated 90&#176;&#160;and another cut is made. This process may be repeated three more times. This multiple cutting technique typically produces a sample of 100-200 mg or more in healthy subjects and can be done immediately before, during, and after a bout of exercise or other intervention. Following post-biopsy dressing of the incision site, subjects typically resume their activities of daily living right away and can fully participate in vigorous physical activity within 48-72 hr. Subjects should avoid heavy resistance exercise for 48 hr to reduce the risk of herniation of the muscle through the incision in the fascia.

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&amp;#246;m Technique

The purpose of this video is to present the modified Bergstr&#246;m skeletal muscle biopsy technique on human subjects.

Procedimientos de biopsia de músculo esquelético humano utilizando la técnica de Bergström Modificado

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly ...

Preparation and Respirometric Assessment of Mitochondria Isolated from Skeletal Muscle Tissue Obtained by Percutaneous Needle Biopsy

Respirometric profiling of isolated mitochondria is commonly used to investigate electron transport chain function. We describe a method for obtaining samples of human Vastus lateralis, isolating mitochondria from minimal amounts of skeletal muscle tissue, and plate based respirometric profiling using an extracellular flux (XF) analyzer. Comparison of respirometric profiles obtained using 1.0, 2.5 and 5.0 &#956;g of mitochondria indicate that 1.0 &#956;g is sufficient to measure respiration and that 5.0 &#956;g provides most consistent results based on comparison of standard errors. Western blot analysis of isolated mitochondria for mitochondrial marker COX IV and non-mitochondrial tissue marker GAPDH indicate that there is limited non-mitochondrial contamination using this protocol. The ability to study mitochondrial respirometry in as little as 20 mg of muscle tissue allows users to utilize individual biopsies for multiple study endpoints in clinical research projects.

Methods for biopsy of Vastus lateralis, preparation of purified mitochondria, and respirometric profiling are described. The use of small muscle volume makes this technique suitable for clinical research applications.

Evaluación de Preparación y respirometría de mitocondrias aisladas de tejido músculo esquelético Obtenidos percutánea Biopsia con aguja

Respirometric profiling of isolated mitochondria is commonly used to investigate electron transport chain function. We describe a method for obtaining ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

Imágenes por resonancia magnética cuantitativa de la enfermedad del músculo esquelético

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and well tolerated technique. The Weil-Blakesley conchotome has a sharp biting tip with a 4 - 6 mm wide hollow. It is inserted through a 5 - 10 mm skin incision and can be maneuvered for controlled tissue penetration. The tip is opened and closed within the tissue and then rotated through 90 -180&#176; to cut the muscle. The amount of muscle obtained following repeated sampling can vary from 20 mg to 290 mg which can be processed for both histology and molecular studies. The wound needs to be kept dry and vigorous physical activity kept to a minimum for approximately 72 hr although normal levels of activity can restart immediately following the procedure. This procedure is safe and effective when close attention is paid to the selection of subjects, full asepsis and post procedure care. &#160;Both right and left vastus lateralis are suitable for biopsy dependent on participant preference.

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

This video demonstrates the technique of percutaneous muscle biopsy of the human vastus lateralis using the Weil-Blakesley conchotome.

Humano<em&gt; vasto externo</em&gt; Esquelético biopsia muscular utilizando el Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...

Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans

Contraction-induced muscle damage via voluntary eccentric (lengthening) contractions offers an excellent model for studying muscle adaptation and recovery in humans. Herein we discuss the design of an eccentric exercise protocol to induce damage in the quadriceps muscles, marked by changes in strength, soreness, and plasma creatine kinase levels. This method is simple, ethical, and widely applicable since it is performed in human participants and eliminates the interspecies translation of the results. Subjects perform 300 maximal eccentric contractions of the knee extensor muscles at a speed of 120&#176;/sec on an isokinetic dynamometer. The extent of the damage is measurable using relatively non-invasive isokinetic and isometric measures of strength loss, soreness, and plasma creatine kinase levels over several days following the exercise. Therefore, its application can be directed to specific populations in an attempt to identify mechanisms for muscle adaptation and regeneration.

This article describes a safe and reliable method to induce and quantify exertional skeletal muscle damage in human subjects.

Inducción y evaluación de daños de esfuerzo del músculo esquelético en seres humanos

Contraction-induced muscle damage via voluntary eccentric (lengthening) contractions offers an excellent model for studying muscle adaptation and recovery ...

Semi-automated Analysis of Mouse Skeletal Muscle Morphology and Fiber-type Composition

For years, distinctions between skeletal muscle fiber types were best visualized by myosin-ATPase staining. More recently, immunohistochemical staining of myosin heavy chain (MyHC) isoforms has emerged as a finer discriminator of fiber-type. Type I, type IIA, type IIX and type IIB fibers can now be identified with precision based on their MyHC profile; however, manual analysis of these data can be slow and down-right tedious. In this regard, rapid, accurate assessment of fiber-type composition and morphology is a very desirable tool. Here, we present a protocol for state-of-the-art immunohistochemical staining of MyHCs in frozen sections obtained from mouse hindlimb muscle in concert with a novel semi-automated algorithm that accelerates analysis of fiber-type and fiber morphology. As expected, the soleus muscle displayed staining for type I and type IIA fibers, but not for type IIX or type IIB fibers. On the other hand, the tibialis anterior muscle was composed predominantly of type IIX and type IIB fibers, a small fraction of type IIA fibers and little or no type I fibers. Several image transformations were used to generate probability maps for the purpose of measuring different aspects of fiber morphology (i.e., cross-sectional area (CSA), maximal and minimal Feret diameter). The values obtained for these parameters were then compared with manually-obtained values. No significant differences were observed between either mode of analysis with regards to CSA, maximal or minimal Feret diameter (all p &#62; 0.05), indicating the accuracy of our method. Thus, our immunostaining analysis protocol may be applied to the investigation of effects on muscle composition in many models of aging and myopathy.

Immunohistochemical staining of myosin heavy chain isoforms has emerged as the state-of-the-art discriminator of skeletal muscle fiber-type (i.e., type I, type IIA, type IIX, type IIB). Here, we present a staining protocol along with a novel semi-automated algorithm that facilitates rapid assessment of fiber-type and fiber morphology.

Análisis semi-automatizado de fibra tipo composición y morfología del músculo esquelético de ratón

For years, distinctions between skeletal muscle fiber types were best visualized by myosin-ATPase staining. More recently, immunohistochemical staining of ...

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic demand. Reactive hyperemia (in response to a brief period of tissue ischemia) is an independent predictor of cardiovascular events and provides important insight into vascular health and vasodilatory capacity. Skeletal muscle oxidative capacity is equally important in health and disease, as it determines the energy supply for myocellular processes. Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess each of these major clinical endpoints (reactive hyperemia, neurovascular coupling, and muscle oxidative capacity) during a single clinic or laboratory visit. Unlike Doppler ultrasound, magnetic resonance images/spectroscopy, or invasive catheter-based flow measurements or muscle biopsies, our approach is less operator-dependent, low-cost, and completely non-invasive. Representative data from our lab taken together with summary data from previously published literature illustrate the utility of each of these end-points. Once this technique is mastered, application to clinical populations will provide important mechanistic insight into exercise intolerance and cardiovascular dysfunction.

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with &#039;One Stop Shop&#039; Near-infrared Spectroscopy

Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess reactive hyperemia, neurovascular coupling and skeletal muscle oxidative capacity in a single clinic or laboratory visit.

Músculo esquelético Neurovascular acoplamiento, capacidad oxidativa y la función Microvascular con espectroscopia del infrarrojo cercano "Una parada tienda"

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force generating capacity. However, over 90% of all upper limb muscles and 85% of all lower limb muscles have optimal fascicle lengths longer than the field-of-view of common traditional ultrasound (T-US) probes. A newer, less frequently adopted method called extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) can enable direct measurement of fascicles longer than the field-of-view of a single T-US image. This method, which automatically fits together a sequence of T-US images from a dynamic scan, has been demonstrated to be valid and reliable for obtaining muscle fascicle lengths in vivo. Despite the numerous skeletal muscles with long fascicles and the validity of the EFOV-US method for making measurements of such fascicles, few published studies have utilized this method. In this study, we demonstrate both how to implement the EFOV-US method to obtain high quality musculoskeletal images and how to quantify fascicle lengths from those images. We expect that this demonstration will encourage the use of the EFOV-US method to increase the pool of muscles, both in healthy and impaired populations, for which we have in vivo muscle fascicle length data.

This study describes how to obtain high quality musculoskeletal images using the extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) method for the purpose of making muscle fascicle length measures. We apply this method to muscles with fascicles that extend past the field-of-view of common traditional ultrasound (T-US) probes.