Évaluation des mesures de résultats de la connectivité des unités motrices du diaphragme du rat en tant que biomarqueurs quantitatifs de la dégénérescence et de la compensation des motoneurones phréniques

Résumé

Dans cette étude, nous présentons une méthode in vivo d’estimation du nombre et de la taille de l’unité motrice afin de quantifier la connectivité de l’unité motrice à diaphragme de rat. Une approche étape par étape de ces techniques est décrite.

Résumé

La perte de la fonction du muscle ventilatoire est une conséquence d’une lésion des motoneurones et de la neurodégénérescence (par exemple, une lésion de la moelle épinière cervicale et une sclérose latérale amyotrophique, respectivement). Les motoneurones phréniques sont le lien final entre le système nerveux central et le muscle, et leurs unités motrices respectives (groupes de fibres musculaires innervées par un seul motoneurone) représentent la plus petite unité fonctionnelle du système ventilatoire neuromusculaire. Le potentiel d’action musculaire composé (CMAP), le potentiel d’unité motrice unique (SMUP) et l’estimation du nombre d’unités motrices (MUNE) sont des approches électrophysiologiques établies qui permettent l’évaluation longitudinale de l’intégrité des unités motrices dans des modèles animaux au fil du temps, mais ont principalement été appliquées aux muscles des membres. Par conséquent, les objectifs de cette étude sont de décrire une approche dans les études précliniques sur les rongeurs qui peut être utilisée longitudinalement pour quantifier la MUNE phrénique, la taille de l’unité motrice (représentée par SMUP) et la CMAP, puis de démontrer l’utilité de ces approches dans un modèle de perte de motoneurones. Des biomarqueurs sensibles, objectifs et pertinents sur le plan translationnel pour les lésions neuronales, la dégénérescence et la régénération dans les lésions et les maladies des motoneurones peuvent considérablement aider et accélérer les découvertes de la recherche expérimentale jusqu’aux tests cliniques.

Introduction

Les motoneurones phréniques (MN), s’étendant des niveaux de myotome C3 à C6, forment le lien final entre le système nerveux central (SNC) et le muscle du diaphragme¹. Les unités motrices phréniques (UM) sont composées d’une seule MN spinale et de ses fibres musculaires diaphragmales innervées, formant la plus petite unité fonctionnelle du système neuromusculaire respiratoire. La fonction ventilatoire nécessite une contraction adéquate du muscle du diaphragme obtenue par l’activation coordonnée de la piscine phrénique MU ^2,3. De nombreuses maladies neuro....

Protocole

Toutes les procédures ont été approuvées et menées conformément aux directives établies par le Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux de l’Université du Missouri. Les expériences ont été réalisées sur des rats Sprague-Dawley mâles adultes, âgés de 11 à 15 semaines. Ces rats ont été logés par paires et gardés sous un cycle lumière-obscurité de 12:12, avec un accès à de la nourriture commerciale standard en granulés et à de l’eau traitée au HCl disponible en tout temps.

1. Préparation de l’animal et administration de l’anesthésie

1. Portez un équipement de pro....

Discussion

Dans les maladies dégénératives MN, telles que la SLA, il est crucial d’évaluer les MU impliquées dans la ventilation²⁸. Malgré l’apparition d’une dégénérescence respiratoire de la MN chez les patients atteints de SLA, l’apparition et la progression spécifiques de la mort par MN restent incomplètement comprises 29,30,31. Reconnaissant l’importance de .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 mL Glass Syringe	Kent Scientific Corporation	SOMNO-2ML
50 mL, Model 705 RN syringe	Hamilton Company	7637-01	Utilized to conduct intrapleural injection
5008 - Formulab Diet	LabDiet	0001325
Autoclavable 26 G needles (26S RN 9.52 mm 40°)	Hamilton Company	7804-04	Utilized to conduct intrapleural injection
Cholera toxin B-subunit (CTB)	MilliporeSigma	C9903	Utilized for intrapleural injection to label surviving motor neurons
Cholera toxin B-subunit conjugated to saporin (CTB-SAP)	Advanced Targeting Systems	IT-14	Utilized for intrapleural injection to cause motor neuron death
Detachable Cable	Technomed	202845-0000	to connect the recorder electrode to the electrodiagnostic machine
Disposable 2" x 2" disc electrode with leads	Cadwell	302290-000	ground electrode
disposable monopolar needles 28 G	Technomed	202270-000	cathode and anode stimulating electrodes- recording electrodes
EMG needle cable (Amp/stim switch box)	Cadwell	190266-200	to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator
Helping Hands alligator clip with iron base	Radio Shack	64-079	Maintaining recording electrode placement
Isoflurane (250 mL bottle)	Piramal Healthcare
monoject curved tip irrigating syringe	Covidien	81412012	utilized for application of electrode gel
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming	Kent Scientific Corporation	PS-RT	Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe
Pro trimmer Pet Grooming Kit	Oster	078577-010-003	clippers for hair removal
Saporin (SAP)	Advanced Targeting Systems	PR-01	Utilized for intrapleural injection (control agent when injected by itself)
Sierra Summit EMG system	Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA		portable electrodiagnostic system
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System	Kent Scientific Corporation	SOMNO	Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter
Sprague-Dawley rat	Envigo colony 208a, Indianapolis, IN
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment	Puralube	26870	applied during anesthesia to avoid corneal injury