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사지 근육 수축성 및 수동 기계적 성질의 변화는 근육 질환에 중요한 생체 있습니다. 이 원고는 손쥐 신근의 digitorum longus의와 tibialis 앞쪽에 근육에서 이러한 속성을 측정하는 생리 assays에 대해 설명합니다.
몸의 움직임은 주로 골격근의 기계적 기능에 의해 제공됩니다. 골격근은 근육 결합 조직에 의해 끼 우고 아르 myofibers 수많은 번들로 구성되어 있습니다. 각 myofiber는 myofiber의 길이를 따라 길이 방향으로 실행 많은 myofibrils이 포함되어 있습니다. Myofibrils 근육의 수축성 장치이며, 그들은 sarcomeres으로 알려진 반복적으로 수축 단위로 구성되어 있습니다. sarcomere 단위는 Z 디스크와 titin 단백질에 의해 이격된다 고를와 마이 오신 필라멘트가 포함되어 있습니다. 골격근의 기계적 기능은 근육의 수축 및 수동 특성에 의해 정의됩니다. 수축성 속성은 근육 수축, 근육 휴식의 힘 생성 및 시간의 기간 동안 생성 된 힘의 양을 특징하는 데 사용됩니다. 근육 수축 (예 고를와 마이 오신 필라멘트의, 칼슘의 항상성, ATP / ADP 비율 등 간의 상호 작용 등)에 영향을 미치는 요인은 수축성 prope에 영향을 미칩니다rties. 수동적 인 속성이 수축의 부재에있는 근육의 탄성과 점성 특성 (강성 및 점도)을 참조하십시오. 이 속성이 1-2 (주로 콜라겐) 세포와 세포 구조 구성 요소 (예 : titin 등)와 결합 조직에 의해 결정됩니다. 수축성 및 수동 속성은 근육 기능의 두 분리 측면입니다. 예를 들어, 팔꿈치 굴곡은 팔 위쪽의 뒤쪽 칸의 상부 팔과 근육의 수동적 스트레칭의 앞 칸에 근육의 수축에 의해 달성된다. 진정한 근육 기능을 이해하려면 두 수축성 및 수동 속성은 공부를해야합니다.
근육의 수축 및 / 또는 수동적 인 기계적 성질은 종종 근육 질환에 손상됩니다. 좋은 예 Duchenne 근육질 영양 장애 (DMD), dystrophin 결핍증 세에 의해 발생 질병을 낭비 심한 근육입니다. Dystrophin은 cytoskeletal prote입니다그런 근육 수축 (4) 동안 근육 세포막 (sarcolemma)가 안정화. dystrophin의 부재에서 sarcolemma는 힘 전송 중에 발생하는 전단 힘에 의해 손상되었습니다. 찢어이 막 근육 세포의 죽음과 수축성 기계의 손실로 연결 연쇄 반응을 시작합니다. 결과적으로, 근육의 힘이 감소되어 죽은 myofibers는 fibrotic 조직 (5)에 의해 대체됩니다. 이 후 변경 사항은 근육 강성 6 증가시킵니다. 이러한 변화의 정확한 측정은 질병의 진행을 평가하고 새로운 유전자 / 세포 / 약리 개입의 치료 효능을 결정하는 것이 중요 가이드를 제공합니다. 여기, 우리는 신근 digitorum longus의 (편집 판단리스트) 근육과 tibialis 앞쪽 (TA) 근육의 수축 특성의 두 수축성 및 수동 기계적 특성을 평가하는 두 가지 방법을 제시한다.
1. 편집 판단리스트 근육 예를 생체의 수축성과 수동 등록 정보의 평가
편집 판단리스트 근육의 수축성 및 수동 속성은 체외 근육 테스트 시스템에 오로라 과학을 사용하여 예 생체을 측정하고 있습니다. 자료 및 장비 표 1을 참조하십시오.
1.1 장비 준비
1.2 편집 판단리스트 근육 해부
모든 동물 연구 기관 동물 케어 및 사용위원회의 승인을 받아야합니다.
1.3 편집 판단리스트 근육의 수축성 및 수동 속성을 측정
다음 측정의 각각에 대한 DMC 소프트웨어의 매개 변수를 설정 표 2를 사용하십시오. 동적 근육 분석 (DMA) 소프트웨어를 사용하여 데이터를 분석 할 수 있습니다.
1.3.1은 편집 판단리스트 근육의 수축 특성을 측정
1.3.2은 편집 판단리스트 근육의 수동적 인 속성을 측정
2. 현장에서는 TA 근육의 수축성 등록 정보의 평가
TA 근육의 수축 특성 시츄 근육 테스트 시스템에 오로라 과학을 사용하여 측정하고 있습니다. 자료 및 장비 표 1을 참조하십시오.
2.1 장비 준비
현장 힘 측정에 대한 TA 근육의 2.2 준비
2.3 TA 근육의 수축 특성을 측정
다음 결과는 이전 보고서 6,9에서 표현됩니다. 데이터가 평균의 평균 ± 표준 오차로 표시됩니다. 표 3은 정상 BL10, 연령 4 ~ 6 개월 dystrophin - 결함 (MDX) 마우스의 편집 판단리스트 근육의 morphometric 속성을 보여줍니다. 그림 4는 대표 수축성 및 수동 속성을 보여줍니다 BL10과 MDX 마우스에서 편집 판단리스트 근육. 편집 판단리스트 근육의 수축성 속성은 특정 (절대 CSA로 나누어 힘) 트 포스 (그림 4A), 특정 최대 파상풍의 힘 (그림 4B), TPT와 ½ 절대 최대 파상풍의 힘 RT를 포함하여 다음과 같은 조건이 설명되어 있습니다 (그림 4C와 D). TPT과 ½ RT도 절대 트 포스에서 계산 할 수 있습니다. 응력 - 변형 프로파일 (그림 4E)과 SRR (그림 4 층)편집 판단리스트 근육의 수동적 인 속성을 설명하는 데 사용되는 재.
dystrophin의 부재는 편집 판단리스트 근육 6,9의 수축성 및 수동 특성에 큰 영향을 미치고 있습니다. 특정 트와 파상풍의 힘이 크게 MDX 편집 판단리스트 근육에 감소된다. ½ RT는 MDX 편집 판단리스트 근육에 상당히 느린 반면 TPT는 상당히 빨라집니다. 응력 - 변형 프로파일은 강성이 크게 MDX 편집 판단리스트 근육에 증가 제안합니다. 포스트 피크 응력이 더 빠르게 감소하면서 MDX 편집 판단리스트 근육도 정상 응력에 도달하기 전에 훨씬 훨씬 더 높은 저항 힘 (수동 스트레스)를 산출. 또한, SRR은 BL10 편집 판단리스트 근육의 비교 MDX 편집 판단리스트 근육에 상당히 높은했습니다.
통계 분석
두 그룹 사이에 통계적 유의미성은 학생 t-테스트에 의해 분석된다. s에 대한여러 그룹 간의 tatistical 중요성, 편도 또는 Bonferroni 게시물 임시 분석에 이어 양방향 ANOVA 분석은 SAS 소프트웨어 (SAS 연구소 주식회사 캐리, NC)를 사용하여 권장합니다. 차이는 때 P는 <0.05 중요한 간주됩니다.
표 1. 재료 및 장비.
실험 | 휴식 긴장 (g) | 펄스 주파수 (Hz) | 펄스 폭 (밀리 초) | 자극 기간 (밀리 초) | 스트레치 길이 | 스트레치 기간 (밀리 초) | 스트레치 속도 | 코멘트 |
1. 편집 판단리스트 근육 예를 생체의 수축성 및 수동 특성 평가 | ||||||||
1.3.1은 편집 판단리스트 근육의 수축 특성을 측정 | ||||||||
1. 데우다 | 1.0 | 150 | 0.2 | 300 | 각 자극 사이에 60 초 동안 근육을 휴식. 이 예비 파상풍의 수축이 이후의 측정을 위해 근육을 안정. | |||
2. 최적 근육 길이 (소호) | 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0 | 1 | 0.2 | 300 | 근육은 각 자극 사이에 30 초에 휴식을 할 수 있습니다. 디지털 캘리퍼스를 사용하여 근육 최적의 길이를 측정합니다. | |||
3. 싱글 트위어tch 힘 (PT) | Lo라고하는 휴식 긴장을 조정 | 1 | 0.2 | 300 | ||||
4. 파상풍의 근육 힘 | Lo라고하는 휴식 긴장을 조정 | 50, 80, 100, 120, 150 및 200 | 0.2 | 300 | 근육이 각각의 자극 사이에 1 분을 위해 휴식을 취 할 수 있습니다. 최대 절대 파상풍의 힘 (PO)를 생성 빈도를 결정합니다. | |||
5. 편심 수축 | Lo라고하는 휴식 긴장을 조정 | 최대 파상풍의 힘 (PO)를 생성 주파수를 사용 | 0.2 | 700 | 10 % 로페즈 | 자극 기간의 마지막 200 밀리 초 | 0.5 소호 / 초 | 사이클 사이의 2 분 나머지 10 개 사이클에 대한 편심 수축을 반복합니다. |
6. 편집 판단리스트 근육의 CSA | CSA = (근육 질량 (g) / [1.06 g / cm 3 개 (소호 X 0.44)]. 1.06 g / cm 3 근육 밀도이며, 0.44는 비율을 Lo라고 할 수있는 편집 판단리스트 근육 섬유의 길이입니다. | |||||||
1.3.2은 편집 판단리스트 근육의 수동적 인 속성을 측정 | ||||||||
1. 여섯 단계는 프로토콜을 스트레칭 | Lo라고하는 휴식 긴장을 조정 | 10 % 로페즈 | 2cm / 초 | 160%의 소호에 도달 때까지 Lo라고 10 %의 증가와 스트레칭 프로토콜을 반복합니다. 신축성주기 사이의 Alow 1.5 초. | ||||
2. SRR | Lo라고하는 휴식 긴장을 조정 | 10 % 로페즈 | 2cm / 초 | SSR은 t과 스트레스의 차이를 나누어 계산합니다IME는 한 번 프레임에 두 개의 시간 사이에 경과 된 점. | ||||
2.3 TA 근육의 수축 특성을 측정 | ||||||||
1. 데우다 | 4.0 | 150 | 0.2 | 300 | 각 자극 사이에 60 초 동안 근육을 휴식. | |||
2. 최적 근육 길이 (소호) | 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 및 7.0 | 1 | 0.2 | 300 | 근육은 각 자극 사이에 30 초에 휴식을 할 수 있습니다. 디지털 캘리퍼스를 사용하여 근육 최적의 길이를 측정합니다. | |||
3. TA 근육의 CSA | CSA = (근육 질량 (g) / [1.06 g / cm 3 개 (소호 X 0.6)]. 0.6은 소호 RA에 TA 근육 섬유 길이티오. |
표 2. 편집 판단리스트와 TA 근육의 기계적 성질의 평가에 대한 매개 변수.
변형 | 연령 (월) | 바디 무게 (g) | 편집 판단리스트 중량 (MG) | 편집 판단리스트 소호 (mm) | 편집 판단리스트 CSA (mm 2) |
BL10 | 6 | 32.03 ± 0.57 | 13.90 ± 0.77 | 14.09 ± 0.04 | 2.12 ± 0.12 |
MDX | 6 | 35.44 ± 0.42 * | 16.73 ± 0.42 * | 13.93 ± 0.05 * | 2.57 ± 0.07 * |
표 3. MD의 편집 판단리스트 근육의 Morphometric 속성. * 값X 마우스는 그런 BL10 쥐를 나이에 일치에서 크게 다릅니다.
1 그림. 맞춤 제작 마우스 분해 보드의 개략도. 분해 보드가 ½ 인치 두께의 플렉시 글라스로 만든되며, 기관 가게에서 가짜가. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
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그림 2. MTJ의 루프 매듭에 이어 두 사각형 매듭을 묶는 단계를 보여주는 디지털 이미지의 시리즈. 리스크,편집 판단리스트 근육, 화살표, 편집 판단리스트 근육의 말초 힘줄.
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그림 3. 현장 TA 근육 기능 분석에 대한 맞춤 제작 플랫폼의 개략도. 플렉시 글라스 동물 플랫폼 및 스테인레스 스틸 무릎 홀더는 현장 마우스 장치의 809B에 탑재되도록 설계되었다. * 스테인리스 막대는 (CAT # MPR-2.0 , Siskiyou, 보조금 패스, OR), #, 유니버설 전극 홀더 (고양이 # MXB, Siskiyou, 보조금 패스, OR), §, 전극 부착로드 (고양이 # MPR-3.0, Siskiyou, 보조금 패스, OR) ** Sylgard 블록. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
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4 그림. 편집 판단리스트 근육의 수축성 및 수동 속성에 대한 대표 결과입니다. 편집 판단리스트 근육의 수축 특성 특정 트 포스 (A), 특정 파상풍의 힘 (B), 최대 인장 (C)와 반 휴식 시간 (D)에 시간을 특징으로하고 있습니다. 편집 판단리스트 근육의 수동적 인 속성은 스트레스 변형 프로파일 (E) 및 SSR에 의해 평가됩니다. * MDX 마우스는 BL10에서 쥐를 나이와 일치 크게 다릅니다.
이 프로토콜에서는, 우리는 수축성 및 수동 등록에게 편집 판단리스트 근육과 TA 근육의 수축 특성을 측정하기위한 생리 assays을 설명했습니다. 근육 생리학 연구의 주요 관심사는 대상 근육의 산소입니다. 벨소리의 버퍼에서 산소 확산이 시험 관내 분석에서의 근육의 중심에 도달 할 수 있기 때문에 큰 근육 (예 : TA 근육 등)의 경우, 현장 접근을 사용하는 것이 좋습니다. 현장 접근에 정상적인 혈액 공급 및 hypoxia - 관련을 방해하지 않도록 인공 효과는 피할 수 있습니다. 편집 판단리스트 근육 생리학 연구에서 가장 일반적으로 사용되는 근육 중 하나입니다. 전체 근육의 적절한 산소로 인해 근육의 작은 크기 체외 시스템에 달성 할 수 있습니다. 또한, 체외 시스템에서이 동봉 된 이온의 농도 (CA 2 +, NA +와 K +)을 조작하는 환경과 chemi을 제공합니다최적의 근육 힘 생성에 필요한 CAL을 (ATP과 포도당). 이 힘 생산에서 이러한 변수의 영향을 연구 할 수있는 좋은 기회를 제공합니다.
사지 근육의 수축성 및 수동 속성의 정확한 측정은 골격근 기능을 연구하는 것이 중요합니다. 이러한 속성 중 특성 변화는 종종 다양한 근육 질병의 특징으로 간주됩니다. 이러한 매개 변수의 변화는 실험 치료가 효과적인지 여부를 결정하는 중요한 지표입니다.
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
이 작품은 건강 (AR-49419, DD), 근육질 영양 장애 협회 (DD), 그리고 NIH 훈련 보조금 T90DK70105 (CH)의 국립 연구소에서 보조금에 의해 지원되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
자료 | 제조업 자 | 사양 및 의견 | |
조직 - 장기 목욕 | Radnoti LLC, CA, USA | 물 재킷 조직 목욕탕 (고양이 # 158351-LL), 산소 disperser 관 (고양이 # 160192), Luer 밸브 (고양이 # 120722) | |
물 목욕을 순환 | 피셔 과학, Waltham, MA, USA | ||
가스 혼합 | Airgas 국가, 샬롯, NC, USA | 95% O 2 5 % CO 2 | |
체외 근육 기능 분석 장치에 | 오로라 과학, 오로라, ON, 캐나다 | 이 시스템은 stimulator (모델 # 701A), 듀얼 모드 레버 시스템 (모델 # 300C 또는 305C), 신호 인터페이스 (모델 # 604B) 및 시험 AP의 구성paratus (모델 # 800A)은 수직 조직 장기 목욕을 마운트 할 수 | |
체외 근육 기능 분석 소프트웨어 | 동적 근육 제어 (DMC) 소프트웨어 및 동적 힘이 데이터 분석 (DMA)는 소프트웨어 | ||
0.9 % NaCl에 혼합 마우스 마취 칵테일 | 기관 가이드 라인을 참조 | 케타민 (25 MG / ML), xylazine (2.5 MG / ML)와 acepromazine (0.5 MG / ML). 수술 동안, 초기 용량의 10 %의 추가 요금이 부과가 마취에서 동물을 유지하는 데 필요한 될 수 있습니다. | |
Sylgard | 세계 정밀 악기 | 고양이 # SYLG184 | |
맞춤 제작 Plexiglas의 분해 보드 | 디자인 하우스에서 | 1 그림 참조 | |
가열 램프 | 텐서 조명 회사,보스턴, MA, USA | 해부하는 동안 마우스 따뜻하게 유지하는 15 와트 램프 | |
벨소리의 버퍼 | 화학 물질은 피셔 과학, Waltham, MA, USA에서 구입 | MM의 구성 : 1.2 아뇨 2 PO 4 (고양이 # S369), 1 MgSO 4 (고양이 # M63), 4.83 KCl (CAT # P217), 137 NaCl (CAT # 217), 24 NaHCO 3 (고양이 # S233), 2 CaCl 2 (고양이 # C79)와 10 포도당 (CAT # D16). 개별적으로 화학 물질을 분해하고 위에서 열거 한 순서로 섞는다. 4 ° C.에 저장 | |
스테레오 해부 현미경 | 니콘, 멜빌, NY, USA | ||
해부 도구 | 정밀 과학 도구, 포스터 시티, CA, USA | 거친 포셉, 굵은 가위, 고급 집게 (직선 및 45 ° 각도) | |
# 4-0 합 사형의 실크 봉합 | SofSilk USSC 쓰tures, 노르 워크, CT, USA | 고양이 # SP116 | |
맞춤 제작 스테인리스 스틸 훅 | 작은 부품 주식회사 | 이 '힘 변환기 305C 또는 2.5 오래 S / S 304V (0.18 '' 직경)'변환기 300C 오래 S / S 304V (0.012 '' 직경) (고양이 # ASTM A313) | |
현장 근육 기능 분석 시스템 | 오로라 과학, 오로라, ON, 캐나다 | 시스템 (809B, 현장 마우스 장치에서)는 stimulator (모델 # 701B), 듀얼 모드 레버 시스템 (모델 # 305C), 신호 인터페이스 (모델 # 604A) 및 온도 제어 footplate 장치 (모델 # 809A로 구성 ) | |
체외 근육 기능 분석 소프트웨어 | 오로라 과학, 오로라, ON, 캐나다 | 동적 근육 제어 (DMC) 소프트웨어 및 동적 힘이 데이터 분석 (DMA)는 소프트웨어 | |
맞춤 제작 TA 분석 동물 플랫폼 | 디자인 하우스에서 | 2 그림 참조 | |
맞춤 제작 스테인리스 스틸 훅 | 작은 부품 주식회사 | 고양이 # ASTM A313 | 0.5 '긴 S / S 304V (0.18 '' 직경) |
맞춤 제작 25g까지 백금 전극 | Chalgren 기업, 길로이, CA | 이 24G 전기 전선에 납땜이 0.016 '두꺼운 백금 와이어 |
표 1. 재료 및 장비.
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