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

הערכות של תכונות התכווצות של סיבי שריר שלד יחידים permeabilized משמשות לחקור את תפקוד שרירים במגוון רחב של הקשרים. דוגמאות כוללות מחקרים שהעריכו את ההשפעות של הזדקנות 12, לממש 10,13,14, טיסה לחלל 15, פציעה 2,3,16, טיפולים תרופתיים 17,18, 19 ומחל מניפולציה גנטית 20,21 במבנה סיבים ותפקוד. בשל היכולת להעריך ישירות את ביצועי ההתכווצות של myofibrils בתצורה המקורית שלהם, טכניקה זו מספקת פלטפורמה אטרקטיבית שממנו ניתן ליצור הבנה נעדרה פונקצית myofibrillar של השפעות שעלולים להיות מבלבלות שנמצאות כאשר אות שידור עצבית-שרירית ושחרור סידן מושרה עירור כלולים במערכת הנחקרת. יתר על כן, בדיקות פונקציונליות של סיבים יחידים יכולות לשמש כדי להשלים את תוצאות זיהוי חלבון התכווצות כגון אלהשהושג באמצעות אימונוהיסטוכימיה או ג&#39;ל אלקטרופורזה + מערבי כתם 22. אחד מתפקידיו העיקריים של שרירי שלד הוא ליצור כוח. כתוצאה מכך o SF, מדד ליכולת כוח יצירת הפנימית של מערכת התכווצות, הוא עניין רב לפיזיולוגים שריר. אומדנים מהימנים של o SF דורשים אמצעים מדויקים של שני CSA הסיבים וo F. מאז סיבים הם, באופן כללי, לא עגול בחתך, ולא אחיד בCSA לאורך שלהם, יש לנקוט זהירות רבה באמידת CSA. לשם כך, מדידות נעשות בכמה מקומות לאורך הסיבים ו, ​​בכל מקום, משתי נקודות מבט מופרדים על ידי 90 מעלות. אמצעים אמין של o F דורשים תשומת לב לכמה פרטים כוללים היווה כוח פסיבי, התאמת אורך sarcomere למקסם חפיפה של חוטים עבים ודקים, המעסיק פתרון המפעיל עם T ריכוז סידןתוצאות כובע בהפעלה מקסימלי, שמירה על טמפרטורת הניסוי הרצויה, ושמירה על תנאים אופטימליים לאחסון (טמפרטורה ומשך זמן) של הסיבים לפני היום של הניסוי. בעוד השלבים המתוארים כאן מתארים את ההליך להערכת כוח איזומטרי מרבי, הוא לעתים קרובות רצוי להעריך איכויות פונקציונליות חשובות אחרות של סיבי שריר שלד. זו יכולה להיות מושגת על ידי הרחבת פרוטוקול הניסוי לכולל מניפולציות מכאניות נוספות של הסיבים. לדוגמא, מדידה של המהירות שבה הסיבים מקצר נגד שורה של עומסים שונים מאפשרת קביעת יחסי כוח-מהירות, שממנו ניתן לחשב יחסי כוח-כוח ומהירות-כוח 10,23,24. בנוסף, המהירות של קיצור טעון יכולה להיקבע על ידי המעסיק את &quot;המבחן הרפוי&quot; 25, אשר מורכבים של יישום שורה של צעדי קיצור ישכנע רפויים וmeasuring הזמן הנדרש על ידי הסיבים כדי להסיר את החסר. עוד פרמטר הקינטית שלעתים קרובות הוא דיווח k TR, שיעור קבוע לכוח שיפוץ הבא ההפרעות מכאניות שאופן זמני מתנתקת כל crossbridges 26. לבסוף, את הקשר בין ריכוז סידן ודור כוח פעיל (&quot;יחסי הכוח-PCA&quot;) הוא לעתים קרובות עניין 18 ויכול להיקבע על ידי חשיפת הסיבים לסדרה של פתרונות עם ריכוזי סידן נעים בין מתחת לסף להפעלת ההתכווצות מערכת מספקת אלה כדי לעורר הפעלה מקסימלי ולכן כוח מרבי (o F). למרות שהחלק גדול מהציוד שהוזכר יש צורך להערכת התכווצות סיב בודד, ציוד אחר הוא לא הכרחי. האורך-בקר, לדוגמא, הוא חיוני לכל פרוטוקול ניסוי שדורש הארכה או קיצור מהירים או מדויקת של הסיבים,אבל לא הכרחי להערכת כוח איזומטרי מרבי (אם כי ברמת אפס-כוח בשיא הכוח עדיין חייבת להיות מזוהה על ידי כמה אמצעים). המנסרות המאפשרות תצפית של הסיבים מהצד, בזמן ששימושי להערכת שטח חתך, אינן הכרחיים כאשר מיצוב הסיבים בתוך תא הניסוי. יתר על כן, אמצעים חלופיים לחשיפת הסיבים לפתרונות הניסיוניים השונים יכול להיות מועסקים, כולל תכנון מערכת-הפעלה ידנית של תאים או תא בודד שמאפשר למילוי מהיר וריקון של פתרונות. לבסוף, בעוד טמפרטורות ניסיוניות תת-פיסיולוגיות כמו 15 מעלות צלזיוס משמשות בדרך כלל כדי לשפר את שחזור של מדידות מכאניות 1,2,3,5,8,12,17,27, ניתן להפיק נתונים תקפים בטמפרטורות אחרות 23 , 28, כל עוד את ההשפעות של טמפרטורה על תכונות פתרון (ריכוז סידן, pH, וכו &#39;) נלקחים בחשבון. </p&gt; היצירות של פתרונות הבדיקה הן בין ההיבטים הקריטיים ביותר של טכניקות סיבי permeabilized המתוארות כאן. שיקולים לגבי הרכב פתרון הם מורכבים ומעבר להיקף של מאמר זה. הפתרונות מתוארים בשלב 5 של סעיף הפרוטוקול נועדו עם דגש על הפעלה מהירה של סיבי permeabilized עם העברתה מקדם-הפעלה להפעלת פתרונות תוך שמירה על כוח קבוע יוני, הרכב קטיוני, וosmolarity 6,29. גישות אחרות להרכב פתרון כבר מועסקות בהצלחה ראויה לציון על ידי קבוצות מחקר אחרות, ובדרך כלל עושות שימוש בקבועים מחייבים שפורסמו וכלים חישוביים 27,30,31. הריכוזים של יוני סידן בפתרונות המפעיל השונים חשוב במיוחד במחקרים שכלל הפעלת submaximal כגון הערכות הכוח-PCA. בניסויים שבי סיבים מופעלים באופן מלא, כמו אלה שתארוד כאן, ריכוז סידן בפתרון המפעיל בדרך כלל עולה בהפרש נוח שנדרש כדי להשיג את הכוח מקסימאלי, מה שהופך את הידע המדויק שלה פחות קריטי. תוספת של קריאטין פוספט היא חשובה לחציצת תנודות ATP וADP intramyofibrillar שאחרת היה קשורות לפעילות התכווצות. קריאטין קינאז נדרש לזרז את העברת פוספט מקריאטין פוספט לADP. תחת תנאי ניסוי שמובילים לשיעורים גבוהים ATP מחזור, כוללים עבודה בטמפרטורות גבוהות או מדידת קיצור במהירות גבוהה בסיבים מהירים 32, קריאטין קינאז יש להוסיף לפתרון להשלים קריאטין קינאז אנדוגני שנשאר קשור לסיבים. לתנאי ניסוי פחות תובעניים, מערכת התחדשות ATP היא פחות קריטית 27. מגבלות של טכניקת הסיב בודדת permeabilized כוללות את הבאים. נתונים שנוצרו על ידי בדיקות אלה מגדיריםתכונות התכווצות של יחידת myofibrillar הספציפית שצורפה למכשיר הניסיוני. כתוצאה מכך, זה לוכד רק חלק קטן של סיבי multinucleated כל שממנו הקטע הושג ש, בתורו, מייצג חלק קטן מהמספר הכולל של סיבים בתוך השריר. חוקרים צריכים לשקול בזהירות ובכך הדגימה הדרושה כדי לתמוך בכל מסקנות מהניסויים. בנוסף, בוחן את ההשפעה של התערבות אימון גופני על תפקוד סיבים מניח כי הסיבים העריכו גויסו אכן במהלך האימון. למרות שהפרוטוקול מנסה לחקות את הסביבה תאית הטבעית של הסיבים, תהליך permeabilization sarcolemma הוא לא ספציפי ובהכרח מאפשר מרכיבים תאיים מסיסים לנטרל באופן חופשי לפתרוני הרחצה. תוצאה נוספת של חדירות הקרום היא שינוי במאזן האוסמוטי שמעיד נפיחות בסיבים נפח 33.נפיחות סיבים מגדילה את המרחק בין סיבי אקטין ומיוזין וכתוצאה מכך רגישות מופחתת של סידן במערכת myofilament 34,35, אבל יכולות להיות הפוכה על ידי ההקדמה של תרכובות גדולות, אוסמוטי פעילה 34. הגבלה סופית לשקול היא התוצאה של הטכניקה המשמשת לחיבור סיבים למנגנון הניסיוני. זה תמיד דורש לעוות את הקשר המרחבי בתוך מערכת נימה ובסמוך לנקודות המצורף, עם השתתפות גירעונות תפקודיים. באופן ספציפי, האזורים של הסיבים ובסמוכים לנקודות החיבור באופן פונקציונלי בסכנה ובכך לתרום גמישות סדרת artifactual למערכת המדידה. לסיכום, יש לנו תארנו אמצעי שבעזרתו להעריך את יכולת כוח-יצירת של סיבי שריר שלד permeabilized כימית במבחנה. למרות ההתמקדות של מאמר זה הייתה על הערכת generatin כוח איזומטרי המרביקיבולת גרם של סיבי שריר שלד אדם, הגישה הניסויית יכולה להיות משונית והרחיבה כדי לקבוע מגוון רחב של פרמטרים ויחסים הקינטית במגוון מינים, יונקים או אחר.

התפקיד העיקרי של שרירי שלד הוא ליצור כוח. כוח השריר שהושרו בvivo דרך רצף אירועים מורכב הכולל פוטנציאלי עצב מוטורי פעולה, העברת עצבית-שרירית, פוטנציאל פעולת סיב שריר, שחרור של סידן תוך תאי, והפעלה של המערכת של חלבונים רגולטוריים והתכווצות. בגלל דור כוח הוא התוצאה הסופית של רצף זה, גירעון בכוח יכול להיגרם על ידי כישלון של אחד או יותר מהצעדים הבודדים. תכונת מפתח של הכנת סיבי permeabilized היא שזה מבטל את רוב הצעדים הנדרשים לדור כוח in vivo, עם רק את הפונקציות רגולטוריות והתכווצות הקשורים למנגנון myofibrillar שנותר. החוקר מניח את שליטה על האספקה ​​של הפעלת סידן ואנרגיה (ATP), וזוכה למערכת פשוטה המאפשרת הערכה של המבנים רגולטוריים והתכווצות המבודדים בשיתוף מולדתםnfiguration. מדידות של כוח באמצעות סיבי שריר שלד permeabilized הן כך יקרות כאשר להערכת שינויים בתפקוד שרירים נצפה in vivo. לדוגמא, השתמשנו בטכניקה זו כדי לאפיין את יכולת כוח יצירת של סיבים מעכברים חסרי מיוסטטין 1 ולהעריך את הגורם לחולשת שרירים מתמשך הציגה הבא דמעות שרוול מסובב כרוני 2,3. המתודולוגיה סיבי permeabilized מודרנית ניתן לייחס ללימודי השפעה מוקדמים 4,5 ונמצאת כעת בשימוש על ידי מספר קבוצות מחקר. למרות הטכניקות תוארו בספרות, הם עדיין לא הוצגו בפורמט וידאו. מטרתו של מאמר זה היא להמחיש טכניקה מעודכנת, תקפה ומהימנה למדידת קיבולת כוח להפקת המקסימום של סיבים בודדים מדגימות שריר שלד permeabilized כימית. כדי להשיג זאת, קטע סיבים בודד (ייקרא להלן ̶0; סיבים &quot;) מופק מחבילה-permeabilized מראש של סיבים והניחו בתא ניסוי המכיל פתרון מרגיע, התכונה המגדירה של אשר היא ריכוז סידן שהם &lt;10 ננומטר. הסיבים מחוברים אז בקצה אחד לכוח-רגשי ובקצה השני לאורך-בקר. עם הסיבים שנערכו באורך sarcomere אופטימלי, הוא מועבר לפתרון המפעיל שיש ריכוז סידן מספיק כדי לעורר הפעלה המרבית וכוח כיווץ איזומטרי כך מרבי. נתוני כוח נרכשים, מאוחסנים ונותחו באמצעות מחשב אישי.

<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.

סיבים בריאים, permeabilized כימית יחיד אמורים להופיע בצורה אחידה ויש מרווח striation עקבי כאשר צפו בהגדלה גבוהה. סיבים שהם לא גמישים כאשר מניפולציות עם המלקחיים או נזק מבני ברור צריכים להיות מושלכים. תמונות דיגיטליות בהגדלה גבוהה צולמו במהלך שלב 15 מנותחות במשך 5 מדידות קוטר לזווג לאורך הבטן של הסיבים. CSA סיבים נאמד בהנחת חתך אליפטי וממוצע 5 מדידות CSA בודדות כמתוארים באיור 7 א. איור 7 משמש גם כדי להמחיש כיצד ממדי סיבים בתצוגה אחת יכולים להיות שונים באופן משמעותי בהשוואה לממדים לזווג בתצוגה אחרת (כלומר, צולבת חלקים לא, ב, עגול כללי). עקבות כוח נציג מסיבים איטיים ומהירים אנושיים מוצגות ב8A דמויות ו8B, בהתאמה. Voltagפלט דואר של הכוח-מתמר נרכש במהלך בדיקה והמיר לכפות (MN) באמצעות רכישת נתונים ותוכנת ניתוח (LabVIEW). איור 9 ממחיש את הגישה המשמשת להערכת כוח פעיל מרבי (o F), המחושבת על ידי הפחתה את הכוח הדרוש כדי לשמור על הסיבים באורך sarcomere אופטימלי ואילו במצב רגוע (כוח פסיבי, F P), מהכח הגדול ביותר איזומטרי פיתח במהלך הפעלת סיבים מקסימלי (הכוח מוחלט, F T). מאז התפוקה של הכוח-רגשי שמתאים לאפס כוח הוא, באופן כללי, שונה לכל אחד מתאי הרחצה השונים, אנו ירפו לרגע הסיבים בשני הקדם-ההפעלה והפעלת פתרונות כדי ללכוד את רמת אפס-הכוח ב שיא ניסיוני. נורמליזציה של כוח פעיל מרבי על ידי CSA סיבים משמשת להפקת הערך של כוח ספציפי (o SF) יותר אינפורמטיבי. כי זה לוקח בחשבון את CSA של הסיבים, o SF </sUB&gt; מספק מידה מסוימת של יכולת ייצור כוח הפנימית של מנגנון ההתכווצות של הסיבים, ובכך לאפשר השוואות תפקודיות בין סיבים בגדלים שונים. צריך, עם זאת, לציין כי מדידות CSA אינן מסוגלות להבחין השיעור של הסיבים שנכבשו על ידי חוטי התכווצות לעומת השיעור שנכבש על ידי מבני subcellular אחרים. מאפיינים טיפוסיים של בריא, סיבים מבוגרים מקלאפלין et al. 2011 10 לאדם, Mendias et al. 2011 1 לעכבר וGumucio et al. 2012 2 לחולדה הם מפורטים בטבלה 3. כל הנתונים המוצגים בלוח 3 היו שנוצרו באמצעות טכניקות מתוארות במאמר זה. <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"> אדם (Lateralis vastus) </stronז&gt; </td><td> עכבר (אדי) </td><td nowrap="nowrap"> עכברוש (Infraspinatus) </td></tr><tr><td colspan="2"> זכר </td><td colspan="2"> נקבה </td><td> זכר </td><td> זכר </td></tr><tr><td> סוג 1 </td><td> 2a סוג </td><td> סוג 1 </td><td> 2a סוג </td><td> (לא הוקלד) </td><td> (לא הוקלד) </td></tr><tr><td> CSA (מיקרומטר 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> o F (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> o SF (kPa) </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> n </td><td> 129 </td><td> 160 </td><td> 149 </td><td> 207 </td><td> 37 </td><td> 94 </td></tr></tbody></table> 3. מאפיינים טיפוסיים השולחן של סיבים מvastus אדם בריאים, מבוגר lateralis 10, infraspinatus longus פושטי עכבר digitorum 1 והעכברוש 2 שרירים. אורכי sarcomere אופטימליים נקבעו על 2.7 מיקרומטר לסיבים אנושיים 7,8 ו -2.5 מיקרומטר לשני העכבר (36, 37) וסיבי חולדה (38). טווחים ו L ניסיוני (25 וה 75 רבעונים ה) היו 1.39-1.73 מ&quot;מ, 1.17-1.53 ​​מ&quot;מ ו1.32-1.59 מ&quot;מ לאדם, עכבר וחולדה בהתאמה. הטווחים המוצגים מצביעים רבעונים -25 ו -75 וה n הוא מספר הסיבים נבדקו. הבעיות הנפוצות ביותר שחוו במהלך הבדיקה כוללות תלוש תפר לולאה, וכתוצאה מכך respons כוחדואר עם &quot;לתפוס&quot; כמו שמודגם באיור 10 א, ודמעת עובי חלקית או מלאה של הסיבים, מה שגורם בתגובת כוח שחוזרת בפתאומיות לכיוון או ל( הפסקה) אפס ואילו הסיבים עדיין שקוע בהפעלת פתרון (איור 10 ב). אם להחליק, דמעה או הפסקה מתרחשת במהלך ניסוי, הסיבים צריכים להיות מושלכים ונתונים לא נכללו, למרות שמירה על תיעוד של כשלי סיבים יכולות להיות גם 11 אינפורמטיבי. עוד תוצאה שלילית שעשויים להיות נתקלה היא ההפעלה המוקדמת של הסיבים ואילו בפתרון (10C איור) הפעלה מראש. הפעלה חלקית בפתרון מראש המפעיל מרמזת זיהום משמעותי צלב היטב (כלומר, גידול מכוון בריכוז סידן בטרום הפעלה גם). במקרה זה, יש להישאף כל האמבטיות ושטפה היטב במים ללא יונים. ייבוש משטחי החלוקה בין התאים הוא גם recommenטוליפ אין כמו לחות או עיבוי באזורים אלה עלולים להוביל לפתילה של פתרון בין אמבטיות. ההחלטה לכלול או לא לכלול נתונים סופו של דבר יהיו תלויים במוקד הניסיוני ולכן יש לשקול בעת תכנון המחקר. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig1.jpg" /> איור 1: תפר לולאה (תפר ניילון 10-0 monofilament). <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig2.jpg" /> איור 2:. נתיחת Bundle מלקחיים נמצאים ביד שמאל, מספריים microdissection נמצאים ביד ימין. קו אדום מציין את הכיוון החיובי של שורש כף היד ומספריים עם צירי האורך של הסיבים. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig3.jpg" /> איור 3: </stronז&gt; () מנגנון בדיקה עם רכיבים שכותרת. (א) תאי ניסיוני עם תחתית שקופה. (ב) אורך-בקר. חיל-מתמר (ג). מקור אור (ד). כונן מיקרומטר XYZ אורך-בקר עם תצוגה דיגיטלית (ה). (ו) כונן מיקרומטר הבמה עם תצוגה דיגיטלית. כונן מיקרומטר XYZ חיל-מתמר (ז). פלטפורמה (ח) למסך יעד לייזר עקיפה מכויל. שולחן בידוד רעידות (i). מבט מקרוב תאי הניסוי (B). משטח מצורף פלדה (י) נירוסטה המשתרע לאורך-בקר. משטח מצורף פלדה (k) נירוסטה המשתרע מהכח-רגשי. פריזמה צד להציג (L). שיכון (מ &#39;) עבור מודולים קירור חימום. (N) צמד תרמי לte תא דיווחmperature. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig4.jpg" /> איור 4: 100 השתנה קצה pipet μl משמש להעברת סיבים מצלחת לנתיחה לתא ניסוי. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig5.jpg" /> איור 5:. התקנה יחיד סיבים על מנגנון ניסיוני () לולאות תפר מוכנות מושחלות על משטחים מצורפים נירוסטה. (ב) סיבים הועברו לתא ניסוי. סיבים (ג) מעוגנים למשטחים מצורפים נירוסטה על ידי הזוג הראשון של לולאות תפר עם תפר עודף הוסר. זוג שני של לולאות תפר הליכי מעל לולאות תפר הראשונות וקשורות במקום (ד &#39;). <img alt="איור 6"src = &quot;/ קבצים / ftp_upload / 52,695 / 52695fig6.jpg&quot; /&gt; איור 6: אורך sarcomere נבחנים על ידי ההקרנה של תבנית התאבכות לייזר על גבי מסך יעד מכויל (א) מקור לייזר.. (ב) מראה. מסך יעד (ג). תבנית התאבכות לייזר (ד). <img alt="איור 7 א" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7A.jpg" /><img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig7B.jpg" /> איור 7: קביעה (א) לאזור סיבי חתך באורך sarcomere האופטימלי (אדם = 2.7 מיקרומטר). בהנחת חתך אליפטי, CSA מחושב לכל אחד מחמישה מקומות לאורך בטן הסיבים והממוצע של חמש המדידות בודדות הוא כפי שדווח CSA סיבים. 2a מייצג קוטר מבט מלמעלה, והוא<html> ציר אחד של האליפסה, 2b מייצג קוטר מבט מצד, והוא הציר האחר של האליפסה. (ב) תמונות סיבי נציג הממחישות כל אחד מחמש מדידות הקוטר המקבילה נלקחו בשני מבט מלמעלה וצד. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig8.jpg" /> איור 8: עקבות כוח נציג מvastus אדם הבריא lateralis סיבי שריר () סוג הסיב 1 (CSA: 5710 מיקרומטר 2, o F: 0.89 Mn וo SF: 156 kPa).. (ב) סוג סיבי 2a (CSA: 9510 מיקרומטר 2, o F: 1.66 Mn וo SF: 174 kPa). סוג שרשרת כבדה שרירן סיבים נקבע באמצעות השימוש בטכניקות הפרדת electrophoretic וכסף מכתים 22. oad / 52,695 / 52695fig9.jpg &quot;/&gt; איור 9: חישוב של כוח המרבי פעיל (o F) (א) תצוגה מורחבת של כוח סיבי תגובה במהלך תנועה וישכנע רפויה של אורך-בקר יזם בפתרון ההפעלה מראש.. F P הוא את הכוח הדרוש כדי לשמור על אורך sarcomere של 2.7 מיקרומטר עם הסיבים במנוחה. תצוגה מורחבת של תנועה וישכנע רפוי אורך-בקר (ב). שים לב שo F = F T - F P. <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/52695/52695fig10.jpg" /> איור 10: להחליק () תפר לולאה, שמעיד &quot;לתפוס&quot; בכוח העקבות בעלייה בכוח. לבדוק כדי להיות בטוחים והמאובטח לולאות לפני הפעלת הסיבים. הפסקה (ב) סיבים במהלך הפעלה. יכול להיות בגלל יושרת סיבים עניה או טיפול אגרסיווי בסיבי מקום לולאת תפרment. הפעלת סיבים חלקית מוקדמת (ג) עקב זיהום של תא קדם-הפעלה עם Ca 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

ניתוח של מאפייני ההתכווצות של סיבי שריר כימי עור, או permeabilized, שלד מציע אמצעי רב עוצמה שבאמצעותו להעריך את תפקוד שרירים ברמה של תא השריר הבודד. במאמר זה אנו מתארים טכניקה תקפה ומהימנה להכנה ובדיקת permeabilized סיבי שריר שלד במבחנה.

מדידה המרבית איזומטרי הכוח שנוצרה על ידי סיבי שריר שלד permeabilized

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.  ניתוח של מאפייני ההתכווצות של סיבי שריר כימי עור, או permeabilized, שלד מציע אמצעי רב עוצמה שבאמצעותו להעריך את תפקוד שרירים ברמה של תא השריר הבודד. במאמר זה אנו מתארים טכניקה תקפה ומהימנה להכנה ובדיקת permeabilized סיבי שריר שלד במבחנה. 

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.

מדידה של לכידות צבירה ידי Tensiometry Surface רקמות

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).

Immobilization חיידקית עבור הדמיה על ידי מיקרוסקופית כוח אטומי

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.

רקמות שריר שלד הנדסה מתאי Murine היצמדות מולידו ויישום של גירוי חשמלי

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.

Biosensor לאיתור של חיידקי סטפילוקוקוס עמידים לאנטיביוטיקה

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.

הכנה של ממברנות אור תגובה על ידי הארכת משטח משולבת ותהליך 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.

משטח מדידת פוטנציאל של חיידקים באמצעות קלווין Probe מיקרוסקופית כוח

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.

איתור של Exosomal ביומרקר על ידי שחרור מושרה שדה חשמלי ומדידה (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.

יישומים של<em&gt; In vivo</em&gt; בדיקות פונקציונליות של עכברוש השוקה הקדמי להערכת רקמות מהונדסות תיקון שרירי שלד

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.

מדידה של דינמיקה רגישים ל"כוח הפזורים חלבונים בתאים חיים באמצעות שילוב של טכניקות פלורסנט

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.