筋肉の膜の特性を調べるために筋肉の速度回復サイクル

要約

ここでは、筋肉の膜特性を調べる新しい方法である筋肉速度回復サイクル(MVRC)の記録のためのプロトコルです。MVRCは、筋肉膜の電位および病理に関する筋肉イオンチャネル機能の変化のインビボ評価を可能にし、神経原性筋における筋脱分極の実証を可能にする。

要約

従来の神経伝導研究(NCS)と筋電図(EMG)は神経筋障害の診断に適していますが、筋線維膜の特性や基礎疾患のメカニズムに関する情報は限られています。筋肉速度回復サイクル (MVRCs) 筋肉の作用電位の速度が先行作用電位の後の時間に依存する方法を示します。MVRCは、作用電位に従う膜電位の変化と密接に関連しており、それによって筋線維膜特性に関する情報を提供する。MVRCは、生体内のマルチファイバーバンドルからの直接刺激および記録によって迅速かつ容易に記録され得る。MVRCは、いくつかの神経筋疾患における疾患メカニズムの理解に役立っています。チャネオパシーを有する患者の研究は、筋肉興奮性に対する特定のイオンチャネル突然変異の異なる効果を実証している。MVRCは、神経原性筋肉を有する患者において以前に試験された。この以前の研究では、筋肉相対屈折期間(MRRP)が長引き、患者では早期超常性(ESN)および後期超常態(LSN)が健康なコントロールと比較して減少した。それにより、MVRCsは、その興奮性の低下の根元にある無傷のヒト筋線維における膜脱分極の証拠を生体内に提供することができる。ここで提示されるプロトコルは、MCVRC を記録し、記録を分析する方法を説明します。MVRCは、広範囲の神経筋疾患にわたる疾患メカニズムを明らかにするための迅速で簡単で有用な方法として機能する。

概要

神経伝導研究(NCS)と筋電図(EMG)は、神経筋障害の診断に使用される従来の電気生理学的方法です。NCSは、神経¹における軸索喪失および脱髄の検出を可能にするが、EMGは、筋障害または神経原性変化が神経損傷のために筋肉に存在するかどうかを区別することができる。しかし、NCSまたはEMGは、筋線維膜の特性および基礎疾患メカニズムに関する限られた情報を提供する。この情報は、筋肉生検^2、3、4から孤立した筋肉の細胞内電極を使用して達成することができる。しかし, 患者の無傷の筋肉からの記録を使用して方法論を使用することは臨床的に重要です。.

第2の筋線維作用電位の速度は、第¹⁵の後の遅延の関数として変化し、そしてこの速度回復関数(または回復サイクル)は、ジストロフィーまたは変性筋の変化を示している。一本の筋線維からの記録量は、しかし、臨床用具⁶として使用するには低すぎた。しかしながら、Z'GraggenおよびBostockは後に、マルチファイバー記録を、同じ繊維繊維束から直接刺激および記録することによって得られ、このような記録を生体⁷で得る高速かつ簡単な方法を提供することを発見した。この方法7、8、9、10、11では、様々な相互刺激間隔(ISI)を伴う対パルス電気刺激のシーケンスが使用される。

評価されたMVRCパラメーターには、次の筋肉相対耐火期間(MRRP)が含まれます。2)初期超常現象(ESN);そして3)後期超常現象(LSN)。ESNおよびLSNは、作用電位が通常よりも速く筋肉膜に沿って行われる耐火期間の後の期間である。脱分極後電位、およびそれぞれ筋肉のt-尿細管中のカリウム蓄積は、超常現象の2つの期間の主な原因として仮説される。

MVRCの筋障害への広い適用性は、虚血^7、10、12および腎障害¹³における膜脱分極の検出に示されているが、重篤な疾患筋障害¹⁴および封入体筋炎¹⁵における筋膜異常に関する情報を提供する。周波数ランプと間欠的な15 Hzおよび20 Hzシミュレーションプロトコルが導入されました。MVRC は、これらの追加プロトコルと共に、 遺伝性筋イオン性チャネルにおける様々な筋肉イオンチャネルにおける機能喪失または機能低下の突然変異に関連する筋膜興奮性に対する異なる効果を実証している(すなわち、ナトリウムチャネル筋内筋症、パラメタニア短大症、筋緊張性ジストロフィー^17、アンデルセン-Tawil症候群^18、およびミオコンゲン^190)。

最近の研究では、神経原性筋に対するMVRCの適用性が初めて示された。「神経原性筋」という用語は、前角細胞または運動軸索に対する傷害後の脱脳および再び発達する骨格筋の二次的変化を指す。デナー化はEMGにおいて自発的な活動(すなわち、フィブリルション[fibs]および正の鋭波[psws])として特徴付けられるが、大きなモーターユニット電位は持続時間が長く、振幅が増加するリナー化^は21である。EMGの変化は、変性筋において明らかであるが、筋線維膜電位の基礎となる細胞変化は、単離された筋肉組織^2、3、4に関する実験的研究においてのみ実証されている。MVRCは、変性プロセスに関するインビボヒト筋肉膜特性に関するさらなる洞察を提供する。

本稿では、MVRCの方法論について詳しく説明する。また、以前に報告された研究²²と、計画された研究に適しているかどうかを判断できる健康な対照被験者からの患者のサブグループにおける神経原性筋肉の変化を要約する。

記録は、ソフトウェア プログラムの一部である記録プロトコルを使用して実行されます。使用される他の装置は、絶縁された線形双極定電流刺激装置、50Hzノイズエリミネーター、絶縁された筋電図アンプ、およびアナログ-デジタルコンバータです。

プロトコル

すべての被験者は、審査の前に書面による同意を提供する必要があり、プロトコルは、適切な地元の倫理審査委員会によって承認されなければなりません。ここに記載されているすべての方法は、地域科学倫理委員会とデンマークのデータ保護庁によって承認されました。

1. 対象の準備

1. 被験者の医学履歴を評価して、調査対象となる疾患群以外の以前の神経系障害がないことを確認する。
2. 審査について詳しく知らせ、書面による同意を得るように依頼すること。
   1. 脚の筋肉に2本の針を挿入し、筋線維が弱い電流で刺激されることを被験者に知らせる。
   2. 少し不快に感じるかもしれないことを説明します。
   3. 不快感が発生した場合は、記録中にいつでも刺激をオフにできることを被験者に伝えます。
3. アルコールで下肢をきれいにします。
4. 刺激性単極針電極(25mm×26G)を前脛体筋及び接着面電極の上にアノード1cm遠位として単極針に挿入する(図1)。
5. アノードに遠位の接地電極を配置します。
6. 筋線維に沿って刺激する単極針電極に記録同心針電極(25mmx30G)約2cm近位に挿入する(図1)。
7. 記録の同心円針と接地電極をプリアンプに接続します。
8. 被験者に黙って、検査中の動きを避けるように頼みます。
9. 刺激装置の出力をゼロにし、刺激電極を刺激器に接続します(図1)。
10. 温暖ランプを使用して、32~36 °Cの間で肌の温度を維持します。

2. MVRCの記録

1. 筋肉興奮性記録プロトコルを使用して半自動記録ソフトウェアを起動し、刺激装置をオンにします。刺激は1 Hzで2.5 mAで始まります。
2. 応答が記録されるまでInsertキーを押して、手動で刺激強度を上げます (max = 10 mA)。
   1. 刺激針と記録針を必要に応じて調整し、刺激強度が10mA未満で許容可能な応答を記録するまで調整します。筋作用電位の形状は、可能であれば三乗性で、安定しているべきである。筋肉全体の大きなけいれんを避けてください。
   2. マイナスキー(-)を押して筋肉の作用の可能性を反転させる (-) 可能性が逆さまに表示される場合.
      注: アクションの可能性の幅を示すマゼンタの水平線が画面に表示されます。
3. マゼンタ線の位置と長さを調整するには、マウスで線をドラッグします。緑色の水平線はベースラインを表します。
4. [OK]をクリックして、MCVRC の記録を開始します。
5. メインオプションから刺激応答関係を選択します。
6. インサートキーを最大10 mAまたは許容可能に押すことで、刺激強度を高める。
7. [OK]をクリックして、刺激応答曲線の降下を開始します。
8. テスト刺激がゼロになったら[OK]をクリックします。
9. 安定した待ち時間を得るために、刺激強度をレベルに設定します。
10. [OK] をクリックしてメイン メニューに戻ります。
11. RC のオプション1/2/5 コンディショニング スティムを選択します。
12. デフォルトのリカバリサイクルオプション(クイックリカバリサイクルを開始する[代替遅延をスキップする])からプロトコルを選択します。
    メモ: 録音は、34 ステップの間、自動的に継続し、刺激間隔(ISI)が減少します。
13. 記録中に筋肉の作用の可能性が安定していること、および針が動いないことを確認してください。34 ステップが完了すると、画面は自動的にメイン オプションに変わります。
14. [記録の終了] をクリックします 。 |ファイルを閉じる|ランプアップ周波数または20 Hzの録音が実行されていない限り、OK。
15. 記録を終了し、[ファイルを閉じてデータを保存] ボタンをクリックしてデータを保存します。

3. MVRC分析

1. 分析ソフトウェア プログラムを起動して、オフラインで分析を実行します。
2. 分析する記録を選択し、[OK]ボタンをクリックします。
3. [ファイル] メニューの [ロード パラメータ] をクリックします。
4. 解析の [MANAL9] オプションを選択します。一覧にこのファイルがない場合は、[参照] をクリックしてこのファイルを検索します。[OK] をクリックして続行します。
5. MAnal9 筋肉興奮度解析の説明が表示されたら、[OK]をクリックして続行します。
   1. MM-1 を入力して、可能性が逆さまに表示される場合に筋肉のアクションの可能性を反転します。.
   2. マウスを右クリックしてマゼンタ線を表示します。ウィンドウをピーク応答の底部に設定し、幅がその高さでの動作電位の幅にほぼ対応するように設定します。マウスでドラッグしてウィンドウを調整します。ウィンドウは、淡い青の線で示されるように、高さと待機時間を測定する待ち時間を決定し、緑の線はベースラインを示します。[OK] をクリックして続行します。
6. [OK] をクリックして、待ち時間とピークを再測定します。これは自動的に行われます。
   注: 再測定されたレイテンシの表示では、遅延は元の遅延よりも短い遅延に測定されます。これは、コンディショニング刺激に対する応答のみで、コンディショニングに対する応答とテストを差し引いたためです。これにより、コンディショニングの刺激が遅延測定を妨げないようにします。プロンプトボックスに示されているように、ポイントの上にカーソル(垂直赤線)を置き、~キーを押すことで、単一の不良ポイントを排除することができます。不良ポイントは、同じチャネルの両側の値の平均値に置き換えられます。不良ポイントがない場合は、必要な最後の待ち時間の直後に DE (ディスプレイ終了) を設定します。
7. [OK] をクリックして、RMC ファイルを作成します。
8. 「RCC または RMC の作成」フォームに表示されるオプションの大部分は無視してください。 RMC ファイルを保存した後、プロンプト ボックスには異なるオプションが表示されます。
9. 周波数ランプや反復刺激データが記録されている場合は、指示に従ってこれらを分析します。それ以外の場合は、[直線で移動]を選択して MEM ファイルを作成するオプションを選択して、MEM ファイルを作成します。[OK] をクリックして続行します。
10. [保存して終了] をクリックして続行します。
11. [OK] をクリックして、MeM ファイルに RMC データを追加します。
12. 入力 RMC ファイルから追加をクリックしてこのデータを MEM ファイルに追加し、複合 MEM ファイルを保存するようにディレクトリを変更します。保存して終了をクリックして保存します。
13. 「OK」をクリックして再測定された QZD ファイルを保存し、#記号を使用して元の QZD ファイルと区別できるようにします。

結果

次の結果は、最近の研究²²から患者のサブグループで得られたが、その中で、多量の変性活性を示す全部位にフィブ/pswがあった。結果は、デナーブ化後の筋線維の変化がこのプロトコルに記載されているMVRC技術を用いて生体内で評価されたことを示した。MVRCsは神経性筋線維における安静膜電位の脱分極と一致する変化を示した。

14人の患者を29人の健?...

ディスカッション

記録ソフトウェアでプログラムされている MVRC は、高度に自動化された手順ですが、信頼性の高い結果を得るには注意が必要です。記録段階では、針を調整しながら、エンドプレートゾーンまたは神経を刺激しないようにすることが重要である。これは通常、筋肉全体の大きなけいれんを引き起こし、MCVRCの記録中に刺激および/または記録針の変位のリスクを高める。現在までに、この方法?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
50 Hz Noise Eliminator	Digitimer Ltd		Humbug
Analogue-to-Digital Converter	National Instruments		NI-6221
Analysing software program	Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London)		QtracP, MANAL9
Disposable concentric needle electrode, 25 mm x 30G	Natus		Dantec DCN
Disposable monopolar needle electrode, 25 mm x 26G	Natus		TECA elite
Isolated EMG amplifier	Digitimer Ltd		D440
Isolated linear bipolar constant-current stimulator	Digitimer Ltd		DS5
Software and recording protocol	Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London)		QtracW software, M3REC3 recording protocol written by Hugh Bostock, Istitute of Neurology, London, UK)