The authors have no acknowledgements.

次の手順では、ブリガム・ヤング大学の制度審査委員会（IRB）の基準に準拠しています。 1.収縮プロトコルを準備します注：以下のプロトコル命令はBiodexアドバンテージソフトウェアに基づいています。ソフトウェアのナビゲートし、異なるシステムが使用されている場合ダイナモメータを操作することは異なることになります。 <ol><li>等速強度試験プロトコル<ol><li>コンピュータ上の等速プロトコル、オープンダイナモメータ制御ソフトウェアを作成し、「プロトコル」タブを選択し、画面の上部にあるツールバーの「録音」タブを選択します。ドロップダウンリストから「新しいプロトコル」を選択します。 </li><li> 「研究の種類」ボックスで、「テスト」オプションを選択します。 </li><li>ドロップダウンメニューから、次のパラメータを選択します。「モード」メニューで等速性を選択します。 「共同」メニューの下に膝を選択します。下 ＆＃34;パターン」メニューを選択し拡張/屈曲延長および屈曲運動の両方のための同心の収縮を選択を選択します。「ドロップダウンメニュー」によって終了」の下に「担当者を。 </li><li>離れの両方のためと収縮に向かって60°/秒の速度で3回の繰り返しの「一方的」タブプログラム1セットに。これを行うには、「1」は「＃セット」フィールドに入力し、「担当者によって終了」の行に「3」と入力します。その後、行「アウェイスピード &quot;と&quot;に向けてスピード」の両方に60を入力します。 </li><li>約10°離れたと110°（0°=フルエクステンション、135°に向けに、解剖学的基準点と運動の制限の設定範囲として90°を使用します =完全屈曲）がこれを行う.TO、画面の左側にある「ROMを設定」ボタンを選択します。 90°（コンピュータ画面上に設けられたレバーアーム角度インジケータを用いて示されているように）床と平行になるようにレバーアームを較正します。その後、解剖学的再として90°を使用して、フェレンス点は、離れて110°（0°=フルエクステンション、135°=完全屈曲）に向かって約10°までの動きの制限の範囲を設定します。 注：ここで指定された関節角度の設定が好ましいが、しかし、これらの設定は、固定された屈曲変形または他の制限を有する被験者で作業する場合は特に、ケースバイケースで修正する必要があります。 </li><li>画面左下の「説明」フィールドに、プロトコルに名前を付け、上部メニューバーの[保存]ボタンを選択します。 </li></ol></li><li>アイソメトリック強度試験プロトコル<ol><li>手順を繰り返し1.1.1はアイソメトリックプロトコルを作る開始します。 </li><li> 「調査タイプ」ボックスから「テスト」オプションを選択します。 </li><li>ドロップダウンメニューから、次のパラメータを選択します。「モード」メニューで「アイソメトリック」を選択します。 「共同」メニューの下に &quot;ひざ&quot;を選択します。 「パターン」メニューで「拡張/屈曲 &quot;を選択します。 「Contractioの下でN方向離れ」メニューを選択し &quot;&quot;。で「担当者」を「選択メニュー」とは、終了します。 </li><li>プログラム70°の関節角度で5秒ずつ続く3等尺性収縮の1セットでテスト。 「一方的」タブで「体位」フィールドに、この、タイプ「1」を行うには。 「担当者によって終了」の行の位置＃1列、タイプ「3」の下で。 「アングル」というラベルの付いた行で &quot;70&quot;を選択します。 </li><li>解剖学的基準点と70°に離れ限度として90°を選択します。 </li><li>画面左下の「説明」フィールドに、プロトコルに名前を付け、上部メニューバーの[保存]ボタンを選択します。 </li></ol></li><li>エキセントリック運動プロトコルを損なうマッスル<ol><li>コンピュータ上の偏心運動プロトコル、オープンダイナモメータ制御ソフトウェアを作成し、「プロトコル」タブを選択します。その後、画面の上部にあるツールバーの「レコード」タブを選択します。今、新しいプロトコル＆ &quot;をクリックしてください＃34;ドロップダウンリストから。 </li><li> 「調査タイプ」ボックスから「エクササイズ」オプションを選択します。 </li><li>ドロップダウンメニューから、次のパラメータを選択します。「モード」メニューで「等速」を選択します。 「共同」メニューの下に &quot;ひざ&quot;を選択します。 「パターン」メニューで「拡張/屈曲 &quot;を選択します。 「収縮」メニューの下に &quot;コン/ ECC」を選択します。 </li><li> 「一方的」タブ、プログラムセット間の60秒の残りの部分とに向かって180°/離れ秒、120°/秒の速度で10回の繰り返しの10セットで。 <ol><li> 「＃・セット」フィールドに「10」と入力します。 </li><li>最初の列（ラベル＃1）では、行のタイプ「10」は、「担当者によって終了」と表示されました。そして、「アウェイスピード」と表示された次の行に「180」と入力します。次の行では、タイプ &quot;120&quot;」を目指してスピード」と表示されました。 「トルク」というラベルの付いた行では、複数の予想される強度に応じて600に200を入力しubject。 </li><li> ＃10を介してセット＃2のステップ1.3.4.2を繰り返します。 </li><li>フィールド「秒で休憩時間」で60を入力します。 </li></ol></li><li> 「解剖リファレンス」フィールドに90度を入力します。 </li><li> （0°=フルエクステンション、135°=完全屈曲）に向けて「ROMの設定」画面の左側にあるボタンと40離れ°、110°の運動制限の設定範囲を選択します。これらの設定は、被験者が動力計のアームに対する耐性を提供する必要があり、それを通して動きの範囲を提供します。安全対策として、ダイナモメータは、被験者が運動のこの指定された範囲内の抵抗を提供しなくなった場合、移動を停止します。 <ol><li>動きの範囲を設定するには、画面の左側にある「設定ROM」ボタンを選択します。 90°（コンピュータ画面上に設けられたレバーアーム角度インジケータを用いて示されているように）床と平行になるようにレバーアームを較正します。次いで、解剖学的基準点として90°を使用して、よ他の方の40離れ°、110°の動きの制限の範囲（0°=フルエクステンション、135°=完全屈曲）。 注：これらの関節角度の設定は、一般的な健常者のための提案です。これらは、別の個々の能力に合わせて変更する必要があります。 </li></ol></li><li> 「説明」フィールドに、プロトコルに名前を付け、上部のツールバーで「保存」ボタンを選択します。 </li></ol></li></ol> 2.ベースライン測定<ol><li>痛みの測定<ol><li>ページの横方向に水平に100ミリメートルラインを描画することにより、視覚的アナログ尺度を作成します。 </li><li>行の左側には「いいえ痛み」を示さないと、ラインの右側に「エクストリーム痛」（ 図1）を示します。この方法は、一般的に遅延発症筋肉痛1,10,11を評価するために使用されます。 </li><li> 2体重スクワットを行うには、被験者に指示します。 straigh開催された腕を両方スクワットを行います離れて肩と足を肩幅の前でのt。上側脚が開始位置に戻る前に床に平行である場合、適切な深さに到達します。 </li><li>彼または彼女は視覚的アナログ尺度上の適切なスポットに垂直線を描画することにより、スクワット中に筋肉を大腿四頭筋に感じた痛みの強さを示すために、被写体を確認して下さい。 </li><li>被験者のマークに視覚的アナログ尺度の無痛端からミリメートル単位での距離を測定することにより、痛みの対象のレベルを定量化します。 </li></ol></li><li>血清クレアチンキナーゼ 注意：血液を取り扱う前には保護手袋を着用し、すぐに病院や大学の方針に従って、シャープコンテナで使用した後の針を処分。 <ol><li>血液12の5〜6ミリリットルを得るために、絶食条件下で被験者の腕の肘前領域から血液を引き出すために標準化された瀉血の手順に従ってください。 </li><li>遠心分離機3で15分間15×gで血液試料 血液細胞から分離した血清に°C。 </li><li>トランスファーピペットを用いて、対象と時点について適切に標識されたマイクロチューブに血清試料を移します。 </li><li>後で使用するために-80℃でサンプルを保管してください。 </li><li>製造業者のプロトコルに従って市販のキットを用いて、クレアチンキナーゼ活性のための血清サンプルをアッセイします。代替的に、血清試料は、分析のためにローカルの医療診断実験室に輸送することができます。 </li></ol></li><li>件名の準備<ol><li>被検者の訪問の48時間前に、激しい又は不慣れな運動、非ステロイド性抗炎症薬やアルコールを避けるために、それらを指示します。 </li><li>被験者が到着すると、体重、身長、性別、およびセットアップの前脚支配情報を収集します。脚の支配は、彼らがボールを蹴ることを選択することになるレッグに対象を求めることによって決定することができます。 </li><li> subjecを持っていますトン強度試験を行う前に、自転車エルゴメータに10分間、50〜150 Wでウォームアップ。 </li><li>ウォームアップ後ダイナモメータの椅子に座って、被写体をお願いします。被写体に合わせて傾斜、高さ、深さ、リクライニング、シートとシャフトアームの回転を調整します。基準として、外側大腿顆を使用し、ダイナモメータの軸アームのそれと膝の回転軸を揃えます。それは内果のすぐ近位であるように、シャフトのアームの長さを調整し、ストラップで固定します。対象は、動きのフルレンジで快適フレックス足底することができる必要があります。 </li><li>ピンチや不快感なしに、膝関節の最大屈曲を可能にするために、シートの前縁部と脚の背面との間に十分なスペース（25ミリメートル）のままにしておきます。 </li><li>肩、腰、足首と太ももストラップ付き主題安定化させます。膝の伸筋を分離し、補助的な筋肉の関与を回避するためには、被写体が確実に安定化することが必須です。 </li><li>被験者が行う必要があり3-5実際の拡張収縮プロトコルを開始する前に存在し、必要に応じて調整することができる/屈曲膝の操縦、動きの監視範囲と不快感の兆候。 </li><li>今ダイナモメータの調整可能なコンポーネントが適切に対象に取り付けられていること、次にそのサイトに訪問するときに、反復セットアップ用のシートポジションの設定とシャフトアーム位置を記録。 注：これは、被験者が安全で快適であることが重要です。ダイナモメータは、緊急の場合に対象とオペレータの両方のための緊急停止ボタンが装備されています。 </li></ol></li><li>力測定<ol><li>被写体が適切に座席に向いているとアイソメトリック強度試験プロトコルがロードされた後、テストを実行する方法についての対象を指示します。 <ol><li>彼または彼女は静止したままになりますレバーアームに対して収縮される対象を教えてください。 5秒EAC続く3収縮を行うコンピュータの画面の指示に従うように、被写体に知らせます時間。 </li><li>各収縮のために最大限の努力を維持するために、被験者に知らせます。収縮時に息をする対象を教えてください。テスト中に胸に自分の腕を交差するように、被写体を確認して下さい。 </li><li>アイソメトリックプロトコルを起動し、被験者が最大下努力でテストを練習することができます。この練習試験では、試験の対象を理解だけでなく、テスト特有のウォームアップを提供します。被験者が試験を2〜3回練習することができます。 </li></ol></li><li>対象の準備ができたら、テストを開始し、口頭で各収縮のために最大限の努力を提供するために、対象を奨励します。 </li><li>レコードトルク、パワー、および仕事。ソフトウェアはまた、変動係数を算出する（性能の再現性に基づいて試験の有効性の統計的表現を、低い値は、より高い再現性を示しています）。変動係数が15％を超える場合、試験を繰り返します。 4回にテストを繰り返します。被験者は、係数Oを生成することができない場合F 4試みが分散値の最も低い係数が得られたセットからのデータを使用した後に15％分散少ないです。 </li><li> 2〜3分被験者は休息してから、アイソキネティック強度データを取得するために等速プロトコルをロードすることができます。 </li><li>被写体が座席に固定された後、等速テストを実行する方法について指示します。 <ol><li>彼らは一定の速度で移動するレバーアームに対して3拡張および屈曲収縮ことになるだろう主題を教えてください。目標は、各収縮の運動範囲全体を通じてとして強制的に可能な限り縮小している対象を教えてください。 </li><li>彼らは運動の範囲の終わりに達したときにレバーアームが停止することそれらを教えてください。テスト中に胸に彼の腕を交差するように、被写体を確認して下さい。収縮時の息を保持するためにない被写体を思い出させます 注：収縮の屈曲コンポーネントから収集されたデータは、研究者にとって関心の首題ではないかもしれないが、両方の屈曲と伸展操縦のために最大限の努力を提供ECTSは、拡張操作中、より良い力の一貫性になる傾向にあります。 </li></ol></li><li>テストを開始し、口頭で最大限の努力を提供するために、対象を奨励します。 </li><li>レコードトルク、パワー、および仕事。ソフトウェアはまた、変動係数を算出する（性能の再現性に基づいて試験の有効性の統計的表現を、低い値は、より高い再現性を示しています）。変動係数が15％を超える場合、試験を繰り返します。 <ol><li> 4回にテストを繰り返します。対象は、4回の試行後に15％未満の変動係数を生成する分散値の最も低い係数が得られたセットからのデータを使用することができない場合。 </li></ol></li></ol></li></ol> 3.被害の誘導<ol><li> 1〜3日間パート2のベースライン測定後、の損傷誘導部分のためのラボの対象とリターンを持っていますプロトコル</li><li> 50 W. 150で10分間のサイクルエルゴメーター上の被写体ウォームアップを持っています</li><li>ウォームアップ、東洋とステップ2.3.7で記録された調整設定を使用して、ダイナモに件名を確保した後、偏心運動プロトコルに損傷を与え、筋肉をロードし、適切な運動を実行する方法について対象を指示します。 <ol><li>彼らはそれぞれの収縮を軸アームの動きを開始するためのレバーアームに対して収縮する対象を教えてください。シャフトアームが固定レートでそれらに向かって移動すると、彼らの目標は、のように強制的に可能な限り、それに対して収縮していることを主題に知らせます。 </li><li>被験者は座席の両側に位置グリップを把握することができます。 </li><li>収縮時に息をする被写体に知らせます。偏心フェーズ中に息を吐きます。 </li></ol></li><li>対象の準備ができたら、画面上のスタートボタンを押すことによって収縮の最初のセットを開始します。 </li><li>口頭で最大のEFを維持するために、被写体を奨励各収縮のための砦。 </li><li>セット間の1分の休止期間に10回の繰り返しの10セットを介して被写体を案内します画面の指示に従ってください。 </li><li> 10セットが完了すると、5分の対象に1プロトコルを繰り返す前に休息することができます。 注：これは使用ダイナモメータやソフトウェアによって異なりますが偏心プロトコルの下で入手可能なセットの最大数は10です。残りは、必要に応じてプロトコルをリロードするオペレータのための時間を提供します。 </li><li> 300主に偏心収縮の合計手順をさらに2回繰り返します。 </li></ol> 4.筋損傷評価<ol><li>等速性と、すぐに損傷運動後や後24、48、72、および96時間で2.4で説明したようにアイソメトリック強度試験の両方を繰り返します。 </li><li> 24、48、72で部分2.1で説明したように痛みの測定を繰り返し、運動にダメージを与える後96時間。それぞれのための新しい視覚的アナログ尺度を使用してください評価対象は、以前の回答を見ることができないように。 </li><li>運動にダメージを与えた後、48および120時間でクレアチンキナーゼアッセイのためのパート2.2で説明したように採血を繰り返し、または実験プロトコルによって決定の時点で。 </li><li> x軸上の時間に対するグラフのY軸上のクレアチンキナーゼ、強度および痛みデータをプロットします。 </li><li>これらの変数から外れるか確認し、運動後の日でベースライン値に向かって戻り、それぞれの損傷と修復を示します。 </li></ol>

<ol>
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J., Hoffman, E. P., Thompson, P. D., Clarkson, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+responses+of+human+muscle+to+eccentric+exercise.">Molecular responses of human muscle to eccentric exercise.</a> J. Appl. Physiol. 95 (6), 2485-2494 (2003).</li><li>Stasinger, S. K., Di Lorenzo, M. 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> Phlebotomy Textbook. , 188-203 (2011).</li><li>Hubal, M. J., Chen, T. C., Thompson, P. D., Clarkson, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammatory+gene+changes+associated+with+the+repeated-bout+effect.">Inflammatory gene changes associated with the repeated-bout effect.</a> Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. 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The authors have nothing to disclose.

いくつかのステップは、このプロトコルの所望の結果を得るために重要です。まず、被験者は十分に収縮プロトコル、特に力の測定に精通する必要があります。被験者は、彼らが行うと、それらをデータ収集に先立って強度試験を練習する機会を与えることが期待されている正確に何を理解していることを確認してください。適切にこれらの手順に慣れていない被験者は、損傷の誘導後日間?...

The overall goal of this procedure is to induce exertional damage to the quadriceps femoris muscles using voluntary lengthening (eccentric) contractions in human subjects.
Contraction-induced skeletal muscle damage is a common consequence of exercise that is marked by delayed onset muscle soreness1, transient strength loss, and elevated muscle-specific enzymes in the blood2. Exertional muscle damage is most pronounced following exercise to which the subject is unaccustomed, particularly when eccentric contractions are involved3. Exertional muscle damage is typically benign. Soreness subsides, and both serum proteins and strength typically return to pre-damage levels within a few days to weeks after the damaging insult. In extreme cases, exertional muscle damage can lead to a life-threatening syndrome know as rhabdomyolysis. However, exertional muscle damage is usually insufficient to cause clinical rhabdomyolysis in healthy individuals4 in the absence of compounding factors including heat stress, dehydration5, infection6 or rare genetic predispositions7. 
Contraction-induced muscle damage is typically less severe than toxin-induced or freezing-induced injury, methods often used in rodent studies8,9. Yet, contraction-induced injury provides a useful method to study the muscle damage response with notable advantages. First, it is a safe and ethical method for use with human subjects1-3. Thus, interspecies translation of the results is not needed as data can be obtained directly from human subjects. Moreover, translating data obtained from rodent studies is very difficult given that the severity of injury seen in the rodent injury models exceeds the level of damage that would be ethical to induce in human subjects. Second, contraction-induced damage is commonly experienced and a natural process of exercise. Therefore, this mode of damage induction is useful for studying muscle damage in the context of exercise, adaptation to exercise as well as overt muscle injury. Here we describe a safe and reliable method to induce and evaluate skeletal muscle damage using lengthening contractions in humans.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="924">
	<tbody>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">Biodex Dynomometer</td>
			<td style="width:167px;">Biodex Medical Systems</td>
			<td style="width:119px;">850-000</td>
			<td style="width:423px;">Other models are available and should produce similar results</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Creatine Kinase kit</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>MAK116</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Serum Vacutainers</td>
			<td style="width:167px;">BD Bioscience</td>
			<td style="width:119px;">367812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Winged safety push button blood collection set</td>
			<td style="width:167px;">BD Bioscience</td>
			<td style="width:119px;">367338</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cryogenic vials</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">V5007</td>
			<td>We use the 2mL vials to store serum aliquots</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

induction and assessment of exertional skeletal muscle damage in humans

自主的な偏心（延長）の収縮を介した収縮誘発性筋損傷は、ヒトにおける筋肉の適応と回復を研究するための優れたモデルを提供しています。ここで我々は強さ、痛み、および血漿クレアチンキナーゼレベルの変化によってマーク大腿四頭筋、内損傷を誘導するために偏心運動プロトコルの設計を議論します。それは人間の参加者で実行され、結果の種間の変換を排除しているので、この方法は、単純な倫理的な、広く適用可能です。被験者は、の速度で膝伸筋の300最大の偏心収縮を行います 等速ダイナモメーター上で120°/秒。損傷の程度は、運動後数日間の強度損失、痛み、および血漿クレアチンキナーゼレベルの比較的非侵襲的な等速及び等角尺度を使用して測定可能です。したがって、その適用は、筋肉のための機構を同定する試みにおいて、特定の集団に向けることができます適応と再生。

ここで紹介する方法を使用して、ベースラインの痛み、血清クレアチンキナーゼ活性、および強度（等尺性および等速性）の測定値は、7訓練を受けていない若い男性に採取しました。次の日、被験者は、上述の伸張性収縮プロトコルに損傷を与える筋肉を施行しました。筋損傷の指標を提供するために、強度の評価をフォローアップし、痛みと血清クレアチンキナー...

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Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans

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

ヒトにおける労作骨格筋損傷の誘導および評価

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

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Research

JoVE Journal

Medicine

7.4K ビュー.  Brigham Young University. This article describes a safe and reliable method to induce and quantify exertional skeletal muscle damage in human subjects.

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Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

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 generation and fatigability in treated muscle. We describe a detailed approach to evaluating myo-mechanical properties in freshly explanted hindlimb muscle from the mouse. We describe the atraumatic harvest of mouse extensor digitorum longus muscle, mounting the muscle in a muscle strip myograph (Model 820MS; Danish Myo Technology), and the measurement of maximal twitch and tetanic tension, contraction time, and half-relaxation time, using a square pulse stimulator (Model S48; Grass Technologies). Using these measurements, we demonstrate the calculation of specific twitch and tetanic tension normalized to muscle cross-sectional area, the twitch-to-tetanic tension ratio, the force-frequency relationship curve and the low frequency fatigue curve 4. This analysis provides a method for quantitative comparison between therapeutic interventions in mouse models of muscle disease 1,2,3,5, as well as comparison of the effects of genetic modification on muscle function 6,7,8,9.

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for muscle disease, methods are needed to quantitate force generation and fatigability in treated muscle. We detail an approach to evaluating myo-mechanical properties in explanted mouse hindlimb muscle. This analysis provides a robust approach to quantitating the effects of genetic modification on muscle function, as well as comparison of therapies in mouse models of muscle disease.

単離骨格筋のミオ - 機械的分析

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 ...

医学

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.

プロテオミクスから骨格筋の性別二型

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

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

経胸壁心エコー検査による肺動脈狭窄のマウスモデルにおける右室の構造と機能の評価

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

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.

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

変更されたベルイストローム法を用いたヒト骨格筋生検手順

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.

経皮針生検によって得られた骨格筋組織から単離されたミトコンドリアの調製と呼吸計測評価

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.

骨格筋疾患の定量的磁気共鳴イメージング

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

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

マウスの圧負荷モデルを用いた冠動脈の流れと冠血流準備の超音波ベースのアセスメント

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for myocardial infarction and cardiac complications of thoracic surgery. The ability of certain drugs to precondition the myocardium against ischemia reperfusion injury has led to multiple clinical trials, with little success. The isolated heart model allows acute observation of the functional effects of ischemia reperfusion injury in real time, including the effects of various pharmacological interventions administered at any time-point before or within the ischemia-reperfusion injury window. Since brief periods of ischemia can precondition the heart against ischemic injury, in situ aortic cannulation is performed to allow for functional assessment of non-preconditioned myocardium. A saline filled balloon is placed into the left ventricle to allow for real-time measurement of pressure generation. Ischemic injury is simulated by the cessation of perfusion buffer flow, followed by reperfusion. The duration of both ischemia and reperfusion can be modulated to examine biochemical events at any given time-point. Although the Langendorff isolated heart model does not allow for the consideration of systemic events affecting ischemia and reperfusion, it is an excellent model for the examination of acute functional and biochemical events within the window of ischemia reperfusion injury as well as the effect of pharmacological intervention on cardiac pre- and postconditioning. The goal of this protocol is to demonstrate how to perform in situ aortic cannulation and heart excision followed by ischemia/reperfusion injury in the Langendorff model.

The isolated rat heart is an enduring model for ischemia reperfusion injury. Here, we describe the process of harvesting the beating heart from a rat via in situ aortic cannulation, Langendorff perfusion of the heart, simulated ischemia-reperfusion injury, and infarct staining to confirm the extent of ischemic insult.

ランゲンドルフ灌流ラット心臓における虚血再灌流傷害の誘導と評価

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

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.

人間<em&gt;外側広筋</emワイル・ブレークスリーConchotomeを使用&gt;骨格筋生検

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

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.

マウス骨格筋形態と繊維の種類組成の半自動解析

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