Este trabalho foi financiado pelo National Institutes of Health (NIH) K12 para físicos e terapeutas ocupacionais abrangente Oportunidades de Capacitação em Pesquisa em Reabilitação (K12 HD055931), a Fundação de Fisioterapia e do Pittsburgh Claude D. Pimenta americanos mais velhos Independência Centro (P30 AG024827 ).

1. Preparação do eletrodo <ul><li> Corte de 1 cm x 1 cm de seção da placa de circuito vetor. </li><li> Estabilize 2 pinos WIREWRAP usando uma pegada vice, com pinos espaçados cerca de 3,5 mm. As extremidades bifurcadas dos pinos deve ser voltada para cima. </li><li> Dobre WIREWRAP pinos em um ângulo de 90 °, aproximadamente a meio caminho ao longo de seu comprimento, usando alicates needlenose. </li><li> Expor os fios de cobre de conectores, de aproximadamente 7 cm de conexão chumbo, por retirar o isolamento do fio. </li><li> Solda um dos fios de cobre para a extremidade bifurcada de um dos pinos WIREWRAP. Repita o passo de solda para o pino WIREWRAP outro. </li><li> Puxe encolher tubulação na conexão soldada entre fios de cobre e alfinetes de ouro, a fim de isolar e estabilizar. Aquecer a tubagem usando a ponta de solda. </li><li> Coloque as pontas dos pinos unsoldered WIREWRAP nas aberturas adjacentes da placa de circuito breadboard. </li><li> Assegurar que os pinos WIREWRAP são paralelos um ao outro, e stick através da breadboard de modo que as pontas estão localizados à mesma distância quando colocado através da placa. </li><li> Encaixe as extremidades soldadas dos pinos em epóxi claro. Permitir que o epoxi para curar durante aproximadamente 10 minutos, ou até completamente seca. </li><li> Repetir a aplicação de epóxi até que os pinos e placa de circuito vector são completamente imersos no fim de proporcionar uma integridade estrutural e de alívio de tensão para os cabos. </li><li> Areia para baixo o epoxi utilizando uma lima de metal para expor as pontas dos pinos de ouro. </li><li> Use um multímetro para garantir que os dois protagonistas não são eletricamente curto-circuito e que os cabos tenham continuidade adequada </li><li> Fixe o eletrodo conduz a partir do dispositivo EENM para conector de fios fêmea de 2 vias (Pomona patch cord). </li></ul> 2. Preparação dos animais <ul><li> Os animais são anestesiados por inalação usando isofluorano 2% (Abbott Laboratories, North Chicago, IL) em 100% de O2 de gás. O animal deve permanecer anestesiado durante tele NMES sessão. </li><li> Antes de iniciar o protocolo de EENM executar uma pitada dedo do pé para assegurar que o animal é totalmente anestesiado. </li><li> Animal deve ser regularmente verificados para a resposta à estimulação de modo a assegurar o nível de anestésico é suficiente. A anestesia deve ser ajustada conforme necessário. Outro movimento do que a da perna estimulada, alterações na profundidade respiratória, e cor das membranas mucosas devem todos ser avaliada regularmente para monitorizar a profundidade da anestesia. </li><li> Coloque o animal em decúbito lateral. </li><li> Aplicar lubrificante oftálmica para os olhos, a fim de evitar a secagem da córnea durante o procedimento. </li><li> Raspar a área membro posterior a ser tratada, e limpar com álcool. </li><li> Limpe o eletrodo com água sanitária 3%, em seguida, enxaguar com água. </li><li> Aplicar uma camada de gel condutor sobre o local onde o eléctrodo será aplicado. Reaplique quando necessário durante todo o protocolo de EENM para garantir o fluxo de corrente entre o eletrodo ea pele. </li><li> Um calor da lâmpada or cobertor de água circulante deve ser usado para manter gamas normais do corpo do núcleo. </li><li> Nota: Todos os procedimentos foram revistos e aprovados pelo Animal Care Universidade de Pittsburgh e do Comitê Institucional de Uso e realizado em PHS segurados ea AAALAC Int. programa credenciado e instalações. </li></ul> 3. Estimulação <ul><li> A colocação do eletrodo: <ul><li> Para a estimulação dos músculos compartimento anterior, incluindo o músculo tibial anterior e do músculo longus extensor digitorum, colocar o eléctrodo de superfície directamente sobre o nervo profunda do animal fibular, que é uma sucursal distai fora do nervo fibular comum, e está localizado apenas anterior à do cabeça da fíbula. </li><li> Para a estimulação dos músculos do compartimento anterior, a colocação do eletrodo é confirmada quando a estimulação provoca dorsiflexão do tornozelo plena e completa extensão dos dígitos. Por outro lado, dorsiflexão, na ausência de extensão dígito sugere que apenas ante o tibialrior do músculo está sendo estimulada. Tal resposta contráctil alvo pode ser desejável, dependendo desenho do estudo. </li><li> A contracção muscular é dividido em 2 fases de estimulação: um movimento livre, fase concêntrica, que ocorre durante o processo inicial ~ 0,5 segundos. Durante esta primeira fase, a pata se move de uma posição de descanso para dorsiflexão máxima e extensão dígito. A segunda fase de estimulação é uma contração isométrica sustentada no fim-range dorsiflexão e extensão dígito. </li></ul></li><li> Os parâmetros de estimulação: <ul><li> Este modelo utiliza a EENM 300 PV Empi dispositivo eletroterapia multifuncional, que oferece 2 canais de EENM convencionais (ver tabela). Para os fins do presente modelo, apenas o canal 1 é usado. </li><li> Parâmetros utilizados incluem simétrica forma de onda, uma duração de pulso de 150 ms e uma frequência de 50Hz. Tempo de estimulação é definido como 5 segundos, com uma rampa de 0,5 segundo e 0,5 segundo de uma rampa para baixo. Isto irá permitir que o músculo se mais gradualmente acclicompanheiro à estimulação. No protocolo de corrente, tempo de pausa entre as contrações foi ajustado para 10 segundos, mas este pode ser ajustado em função do efeito desejado. Diminuiu off vezes irá resultar em uma iniciação mais rápida da fadiga muscular. Estes parâmetros de estimulação foram baseados em protocolos clínicos concebidos para melhorar a força muscular usando estimulação eléctrica neuromuscular, sem induzir danos músculo esquelético significativo 1, 15, 16. </li><li> Ratos concluir duas séries de 10 contrações, com um descanso de 5 minutos entre as séries. </li><li> Para animais adultos, a intensidade da EENM é geralmente iniciada às 9 mA. Pela nossa experiência, este é aproximado com a intensidade máxima de partida que não induz uma alteração da marcha perceptível imediatamente após a estimulação. Para as sessões subsequentes NMES, a intensidade é aumentada de 1 mA cada vez que os animais são capazes de completar 20 dorsiflexions completos. </li></ul></li><li> Após a conclusão da estimulação protocolo e recomuito da anestesia, os animais normalmente demonstram uma marcha normal e postura. Gait deve permanecer intacta durante toda a duração do programa EENM. </li></ul> 4. Os resultados representativos O protocolo de EENM descrito neste artigo foi implementada em várias linhagens de camundongos, incluindo: tipo selvagem (B6/10), B6.SCID e mdx / mice SCID. Os resultados representativos da EENM realizadas durante 4 semanas (20 sessões) em 3-5 meses de idade mdx / SCID são apresentados. Os animais foram sacrificados humanamente por deslocamento cervical e sob anestesia. O músculo tibial anterior foi colhido e imediatamente congelados em C. 2-metil-butano pré-arrefecidos em azoto líquido e armazenado a -80 ° Serial secções transversais (10 mm) foram obtidos e montado em lâminas. As análises estatísticas foram realizadas utilizando padrão de pacotes de software de estatística (SPSS, v19.0 software). Primeiro, teste de Levene foi utilizado para avaliar se há was igualdade de variâncias. Amostras independentes t-teste foi então realizada para investigar as diferenças entre EENM e grupos de controle. Hematoxilina e eosina (H &amp; E) as manchas foram realizados para investigar se o protocolo de EENM poderia resultar em lesões aumentou no músculo distrófico. Uma seção foi selecionada e imagens foram obtidas utilizando um microscópio de luz (Nikon Eclipse E800, Nikon, Japão). O número total de fibras e do número de fibras com núcleos localizado centralmente foram manualmente contadas utilizando o National Institutes of Health (NIH) - software de análise de imagem desenvolvido, Imagem J. Não houve aumento significativo do índice de regeneração (número de fibras centralmente nucleadas / número total de fibras) nos animais submetidos à EENM, em comparação com os controlos (p = 0,802; Figura 1). Isto sugere que a aplicação de EENM não aumenta a cascata degeneração-regeneração observada em animais distróficos, e é, portanto, não é provávela ser induzir uma lesão do músculo aumentada. A coloração de imunofluorescência para CD31 foi realizada para investigar o efeito do protocolo de EENM de 4 semanas em vascularização do músculo. Resumidamente, as secções do músculo foram fixadas em formalina a 4% e bloqueadas com 5% de soro de cavalo (HS). As secções foram incubadas com um anticorpo de rato anti-rato primária (1:300 de diluição em HS 5%) e tratado com um 555-cabra marcado com anticorpo secundário anti-rato (1:300 de diluição em HS 5%). Para quantificar o número total de células positivas CD31, uma secção foi seleccionado, e fotografados usando microscopia de fluorescência (Nikon Eclipse E800, Japão). O número total de capilares foi manualmente contadas utilizando Northern Eclipse Software (Empix Imaging Inc.). Houve um aumento significativo no número de células positivas CD31 nos animais submetidos à EENM quando comparado com os controlos (p &lt;0,01; Figura 2), indicando que o protocolo de EENM como descrito promove a angiogénese do músculo esquelético. <strong&gt; Em testes in situ contrátil: Quatro semanas após a conclusão de um protocolo de EENM, testes contrátil dos músculos do compartimento anterior foi realizada, utilizando um aparelho de ensaios in situ (Modelo 809B, Aurora Scientific Inc, Canadá), estimulador (modelo 701C, Aurora Scientific Inc , Canadá), ea força de transdutor (Aurora Scientific Inc., Canadá). Resumidamente, o nervo peroneal de animais anestesiados foi isolado através de uma pequena incisão lateral para o joelho. Os ratinhos foram então colocado em decúbito dorsal em uma plataforma e do pé a ser testado foi posicionada sobre a platina. O membro posterior utilizado para testes foi estabilizado com fita de tecido no joelho e do pé. Músculos foram estimulados através de um gancho de eletrodos inseridos sob a pele. A contração muscular tetânica foi testado em uma freqüência de 150Hz 350ms para investigar se a 4 semanas de protocolo de EENM seria induzir melhorias na força muscular. Os resultados foram normalizados para peso do músculo molhado. Houve um aumento de aproximadamente 30% na tetanIC contração de animais submetidos à EENM, quando comparados aos controles (p = 0,005) (Figura 3), sugerindo que o protocolo descrito melhora a força muscular esquelética em mdx / SCID animais. <img alt="A Figura 1" src="/files/ftp_upload/3914/3914fig1.jpg" /> . Figura 1 Hematoxilina &amp; Eosina músculo esquelético de distrófica (mdx) / camundongos imunodeficientes (4-5 meses) (10x): A) controles não tratados, B) após 4 semanas de EENM. <img alt="A Figura 2" src="/files/ftp_upload/3914/3914fig2.jpg" /> Figura 2. CD31 imunofluorescência (vermelho), como um marcador de vascularização do músculo esquelético, no músculo esquelético de distrófica (MDX) / ratinhos imunodeficientes (4-5 meses) (ampliação de 20x) A) controlos não tratados, B) após 4 semanas de EENM. <img alt="A Figura 3" src="/files/ftp_upload/3914/3914fig3.jpg" /> Figura 3. Testes Contrátildos músculos compartimento anterior no controlo e animais tratados com EENM durante 4 semanas. mNm = metros mili Newton. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3914/3914fig3large.jpg">Clique aqui para ver maior figura</a> .

<ol>
	<li>Snyder-Mackler, L., Delitto, A., Bailey, S. L., Stralka, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+of+the+quadriceps+femoris+muscle+and+functional+recovery+after+reconstruction+of+the+anterior+cruciate+ligament.+A+prospective,+randomized+clinical+trial+of+electrical+stimulation.">Strength of the quadriceps femoris muscle and functional recovery after reconstruction of the anterior cruciate ligament. A prospective, randomized clinical trial of electrical stimulation.</a> Journal of Bone &#38; Joint Surgery - American. 77, 1166-1173 (1995).</li><li>Gibson, J. N., Smith, K., Rennie, 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=Prevention+of+disuse+muscle+atrophy+by+means+of+electrical+stimulation:+maintenance+of+protein+synthesis.">Prevention of disuse muscle atrophy by means of electrical stimulation: maintenance of protein synthesis.</a> Lancet. 2, 767-770 (1988).</li><li>Malatesta, D., Cattaneo, F., Dugnani, S., Maffiuletti, N. 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+electromyostimulation+training+and+volleyball+practice+on+jumping+ability.">Effects of electromyostimulation training and volleyball practice on jumping ability.</a> Journal of Strength &#38; Conditioning Research. 17, 573-579 (2003).</li><li>Maffiuletti, N. A., Dugnani, S., Folz, M., Di Pierno, E., Mauro, F. <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+combined+electrostimulation+and+plyometric+training+on+vertical+jump+height.">Effect of combined electrostimulation and plyometric training on vertical jump height.</a> Med. Sci. Sports Exerc. 34, 1638-1644 (2002).</li><li>Pichon, F., Chatard, J. C., Martin, A., Cometti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+and+swimming+performance.">Electrical stimulation and swimming performance.</a> Med. Sci. Sports Exerc. 27, 1671-1676 (1995).</li><li>Gondin, J., Guette, M., Ballay, Y., Martin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromyostimulation+training+effects+on+neural+drive+and+muscle+architecture.">Electromyostimulation training effects on neural drive and muscle architecture.</a> Med. Sci. Sports Exerc. 37, 1291-1299 (2005).</li><li>Mathieu-Costello, O., Agey, P. J., Wu, L., Hang, J., Adair, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary-to-fiber+surface+ratio+in+rat+fast-twitch+hindlimb+muscles+after+chronic+electrical+stimulation.">Capillary-to-fiber surface ratio in rat fast-twitch hindlimb muscles after chronic electrical stimulation.</a> Journal of Applied Physiology. 80, 904-909 (1996).</li><li>Ebina, T., Hoshi, N., Kobayashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+angiogenesis+in+electrically+stimulated+skeletal+muscle+in+rabbits:+characterization+of+capillary+sprouting+by+ultrastructural+3-D+reconstruction+study.">Physiological angiogenesis in electrically stimulated skeletal muscle in rabbits: characterization of capillary sprouting by ultrastructural 3-D reconstruction study.</a> Pathology International. 52, 702-712 (2002).</li><li>Zhao, M., Huai, B., Wang, E., Forrester, J. V., McCaig, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+directly+induces+pre-angiogenic+responses+in+vascular+endothelial+cells+by+signaling+through+VEGF+receptors.">Electrical stimulation directly induces pre-angiogenic responses in vascular endothelial cells by signaling through VEGF receptors.</a> Journal of Cell Science. 117, 397-405 (2004).</li><li>Nagasaka, M., Kohzuki, M., Fujii, T. <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+low-voltage+electrical+stimulation+on+angiogenic+growth+factors+in+ischaemic+rat+skeletal+muscle.">Effect of low-voltage electrical stimulation on angiogenic growth factors in ischaemic rat skeletal muscle.</a> Clinical &#38; Experimental Pharmacology &#38; Physiology. 33, 623-627 (2006).</li><li>Brutsaert, T. D., Gavin, T. P., Fu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+differences+in+expression+of+VEGF+mRNA+in+rat+gastrocnemius+following+1+hr+exercise+or+electrical+stimulation.">Regional differences in expression of VEGF mRNA in rat gastrocnemius following 1 hr exercise or electrical stimulation.</a> BMC Physiology. 2, 8 (2002).</li><li>Putman, C. T., Dusterhoft, S., Pette, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+satellite+cell+content+and+myosin+isoforms+in+low-frequency-stimulated+fast+muscle+of+hypothyroid+rat.">Changes in satellite cell content and myosin isoforms in low-frequency-stimulated fast muscle of hypothyroid rat.</a> Journal of Applied Physiology. 86, 40-51 (1999).</li><li>Monaghan, B., Caulfield, B., O'Mathuna, 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=Surface+neuromuscular+electrical+stimulation+for+quadriceps+strengthening+pre+and+post+total+knee+replacement.">Surface neuromuscular electrical stimulation for quadriceps strengthening pre and post total knee replacement.</a> Cochrane Database Syst. Rev. CD007177, (2010).</li><li>Jubeau, M., Gondin, J., Martin, A., Sartorio, A., Maffiuletti, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Random+motor+unit+activation+by+electrostimulation.">Random motor unit activation by electrostimulation.</a> Int. J. Sports Med. 28, 901-904 (2007).</li><li>Piva, S. R., Goodnite, E. A., Azuma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromuscular+electrical+stimulation+and+volitional+exercise+for+individuals+with+rheumatoid+arthritis:+a+multiple-patient+case+report.">Neuromuscular electrical stimulation and volitional exercise for individuals with rheumatoid arthritis: a multiple-patient case report.</a> Physical Therapy. 87, 1064-1077 (2007).</li><li>Delitto, A., Rose, S. J., McKowen, J. M., Lehman, R. C., Thomas, J. A., Shively, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+versus+voluntary+exercise+in+strengthening+thigh+musculature+after+anterior+cruciate+ligament+surgery.[erratum+appears+in+Phys+Ther+1988+Jul;68(7):1145].">Electrical stimulation versus voluntary exercise in strengthening thigh musculature after anterior cruciate ligament surgery.[erratum appears in Phys Ther 1988 Jul;68(7):1145].</a> Physical Therapy. 68, 660-663 (1988).</li></ol>

Não temos nada a divulgar.

Estes resultados sugerem que o nosso modelo desenvolvido murino de EENM promove a angiogénese no músculo esquelético (Figura 2) e reforço (Figura 3), mas não induz danos no músculo esquelético (Figura 1). Deve notar-se que os parâmetros de estimulação aqui descritos foram concebidos para induzir um músculo sobrecarga para os músculos do compartimento anterior. Tal como é o caso para cenários clínicos, a colocação do eléctrodo pode ser ajustada para estimular a outros grupos musculares, embora a resposta do músculo à EENM pode ser diferente, dependendo da composição do tipo de fibra. EENM duração, o número total de sessões de tratamento, eo número total de repetições pode ser modificada de acordo com a concepção do estudo. Como acontece com qualquer protocolo, este método apresenta limitações que devem ser observadas. No presente estudo, a estimulação foi realizada ao longo do nervo fibular profundo. No entanto, na prática clínica, a estimulação is tipicamente administrado na unidade de motor. No modelo animal, a estimulação do nervo exigiria uma menor intensidade, a fim de provocar a contração do músculo inteiro. Outra limitação do modelo, como é a de que somos incapazes de obter informações sobre nível de conforto durante a aplicação da EENM, dado que os animais são anestesiados. Portanto, a tolerabilidade de intensidades comparáveis ​​em uma população clínica é difícil de avaliar. No entanto, os nossos resultados sugerem histológicos nosso modelo EENM, como descrito, não induz lesões musculares. O desenvolvimento de modelos animais que imitam modalidades comumente implementadas na clínica nos fornecer ferramentas úteis de laboratório que permite uma melhor compreensão das respostas celulares e moleculares para intervenções terapêuticas. Além disso, tais modelos são úteis para conduzir estudos pré-clínicos tanto para refinar protocolos de reabilitação existentes e desenvolver novos indicações.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Vector mensagens wire wrap com terminal de solda bifurcada </td><td> Newark </td><td> T68 </td></tr><tr><td> Vector placa de circuito </td><td> Newark </td><td> 3662-2 </td></tr><tr><td> Pomona patch cord </td><td> Newark </td><td> P-36-0 </td></tr><tr><td> 5 minutos epóxi </td><td> VO Baker Co. </td><td> 4001 </td></tr><tr><td> Spectra Gel Eletrodo 360 </td><td> Milliken Medical </td><td> MR41217 </td></tr><tr><td> Dispositivo de estimulação portátil neuromuscular </td><td> EMPI </td><td> 300PV </td></tr></tbody></table>

a murine model of muscle training by neuromuscular electrical stimulation

Estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é uma modalidade clínica comum, que é amplamente usado para restaurar 1, manter 2 ou melhorar a capacidade muscular funcional 3-5. Estimulação da superfície transcutânea do músculo esquelético envolve um fluxo de corrente entre um cátodo e um ânodo, provocando assim a excitação da unidade de motor e as fibras musculares circundantes. EENM é uma modalidade atraente para avaliar as respostas do músculo esquelético adaptativos por várias razões. Primeiro, ele fornece um modelo reprodutível experimental, no qual adaptações fisiológicas, tais como fibra muscular hipertrofia muscular e fortalecimento 6, a angiogénese 7-9, a secreção do factor de crescimento 9-11, e activação de células de músculo precursor 12 estão bem documentados. Tais respostas fisiológicas podem ser cuidadosamente titulada utilizando diferentes parâmetros de estimulação (para revisão Cochrane, ver 13). Além disso, a EENM recrutasunidades motoras não-selectivamente, e de uma forma espacialmente fixada e temporalmente síncrono 14, oferecendo a vantagem de exercer um efeito do tratamento sobre todas as fibras, independentemente do tipo de fibra. Apesar de existirem contra-indicações específicas para EENM em populações clínicas, incluindo doenças venosas periféricas ou neoplasias, por exemplo, a EENM é seguro e viável, mesmo para aqueles que estão doentes e / ou acamados e para as populações em que o exercício rigoroso pode ser um desafio. Aqui, nós demonstrar o protocolo para a adaptação eléctrodos comercialmente disponíveis e realizando um protocolo de EENM utilizando um modelo de murino. Este modelo animal tem a vantagem de utilizar um dispositivo clinicamente disponível e fornecendo feedback instantâneo sobre o posicionamento do eléctrodo para eliciar o efeito desejado músculo contráctil. Para o propósito deste manuscrito, vamos descrever o protocolo para a estimulação do músculo dos músculos compartimento anterior de um membro posterior do rato.

Watch this Scientific Journal Video about A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation at JoVE.com

A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

Um modelo murino de estimulação eléctrica neuromuscular (EENM), uma modalidade segura e barata clínica, para os músculos do compartimento anterior é descrito. Este modelo tem a vantagem de a modificação de um dispositivo facilmente disponível clínica para a finalidade de obter contracções musculares segmentados e específicos em ratos.

Um modelo murino de treinamento muscular por eletroestimulação neuromuscular

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional ...

a-murine-model-muscle-training-neuromuscular-electrical

Research

JoVE Journal

Medicine

20.8K visualizações.  University of Pittsburgh. Um modelo murino de estimulação eléctrica neuromuscular (EENM), uma modalidade segura e barata clínica, para os músculos do compartimento anterior é descrito. Este modelo tem a vantagem de a modificação de um dispositivo facilmente disponível clínica para a finalidade de obter contracções musculares segmentados e específicos em ratos.

Vídeo: A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

Programmed Electrical Stimulation in Mice

Genetically-modified mice have emerged as a preferable animal model to study the molecular mechanisms underlying conduction abnormalities, atrial and ventricular arrhythmias, and sudden cardiac death.1 Intracardiac pacing studies can be performed in mice using a 1.1F octapolar catheter inserted into the jugular vein, and advanced into the right atrium and ventricle. Here, we illustrate the steps involved in performing programmed electrical stimulation in mice. Surface ECG and intracardiac electrograms are recorded simultaneously in the atria, atrioventricular junction, and ventricular myocardium, whereas intracardiac pacing of the atrium is performed using an external stimulator. Thus, programmed electrical stimulation in mice provides unique opportunities to explore molecular mechanisms underlying conduction defects and cardiac arrhythmias.

Programmed electrical stimulation provides the ability to determine conduction properties of the heart, and the possibility to induce and terminate cardiac arrhythmias using various pacing protocols. Using a transvenous catheter, intracardiac electrogram recordings can be obtained in mice following programmed electrical stimulation protocols to identify arrhythmogenic substrates.

Estimulação elétrica programada em Ratos

Genetically-modified mice have emerged as a preferable animal model to study the molecular mechanisms underlying conduction abnormalities, atrial and ...

Medicina

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana para o Estudo do sistema neuromuscular humano

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

Breathing-controlled Electrical Stimulation (BreEStim) for Management of Neuropathic Pain and Spasticity

Electrical stimulation (EStim) refers to the application of electrical current to muscles or nerves in order to achieve functional and therapeutic goals. It has been extensively used in various clinical settings. Based upon recent discoveries related to the systemic effects of voluntary breathing and intrinsic physiological interactions among systems during voluntary breathing, a new EStim protocol, Breathing-controlled Electrical Stimulation (BreEStim), has been developed to augment the effects of electrical stimulation. In BreEStim, a single-pulse electrical stimulus is triggered and delivered to the target area when the airflow rate of an isolated voluntary inspiration reaches the threshold. BreEStim integrates intrinsic physiological interactions that are activated during voluntary breathing and has demonstrated excellent clinical efficacy. Two representative applications of BreEStim are reported with detailed protocols: management of post-stroke finger flexor spasticity and neuropathic pain in spinal cord injury.

Breathing-controlled Electrical Stimulation BreEStim for Management of Neuropathic Pain and Spasticity

The purpose is to present a new method, breathing-control electrical stimulation (BreEStim) for management of neuropathic pain and spasticity.

Respiração controlada Estimulação Elétrica (BreEStim) para tratamento de dor neuropática e espasticidade

Electrical stimulation (EStim) refers to the application of electrical current to muscles or nerves in order to achieve functional and therapeutic goals. ...

Murine Model of Wound Healing

Wound healing and repair are the most complex biological processes that occur in human life. After injury, multiple biological pathways become activated. Impaired wound healing, which occurs in diabetic patients for example, can lead to severe unfavorable outcomes such as amputation. There is, therefore, an increasing impetus to develop novel agents that promote wound repair. The testing of these has been limited to large animal models such as swine, which are often impractical. Mice represent the ideal preclinical model, as they are economical and amenable to genetic manipulation, which allows for mechanistic investigation. However, wound healing in a mouse is fundamentally different to that of humans as it primarily occurs via contraction. Our murine model overcomes this by incorporating a splint around the wound. By splinting the wound, the repair process is then dependent on epithelialization, cellular proliferation and angiogenesis, which closely mirror the biological processes of human wound healing. Whilst requiring consistency and care, this murine model does not involve complicated surgical techniques and allows for the robust testing of promising agents that may, for example, promote angiogenesis or inhibit inflammation. Furthermore, each mouse acts as its own control as two wounds are prepared, enabling the application of both the test compound and the vehicle control on the same animal. In conclusion, we demonstrate a practical, easy-to-learn, and robust model of wound healing, which is comparable to that of humans.

A murine model of cutaneous wound healing that can be used to assess therapeutic compounds in physiological and pathophysiological settings.

Modelo Murino de Cicatrização

Wound healing and repair are the most complex biological processes that occur in human life. After injury, multiple biological pathways become activated. ...

A Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of Willis perforation (CWp) and proven by intracranial pressure (ICP) monitoring. Thereby a homogenous blood distribution in subarachnoid spaces surrounding the arterial circulation and cerebellar fissures is achieved. Animal physiology is maintained by intubation, mechanical ventilation, and continuous on-line monitoring of various physiological and cardiovascular parameters: body temperature, systemic blood pressure, heart rate, and hemoglobin saturation. Thereby the cerebral perfusion pressure can be tightly monitored resulting in a less variable volume of extravasated blood. This allows a better standardization of endovascular filament perforation in mice and makes the whole model highly reproducible. Thus it is readily available for pharmacological and pathophysiological studies in wild type and genetically altered mice.

A standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage by intraluminal Circle of Willis perforation is described. Vessel perforation and subarachnoid bleeding are monitored by intracranial pressure monitoring. In addition various vital parameters are recorded and controlled to maintain physiologic conditions.

Um modelo murino de hemorragia subaracnóide

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid  hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of  Willis ...

Reproducable Paraplegia by Thoracic Aortic Occlusion in a Murine Model of Spinal Cord Ischemia-reperfusion

Background 
Lower extremity paralysis continues to complicate aortic interventions. The lack of understanding of the underlying pathology has hindered advancements to decrease the occurrence this injury.&#160;The current model demonstrates reproducible lower&#160;extremity paralysis following thoracic aortic occlusion.
Methods 
Adult male C57BL6 mice were anesthetized with isoflurane. Through a cervicosternal incision the aorta was exposed. The descending thoracic aorta and left subclavian arteries were identified without entrance into pleural space. Skeletonization of these arteries was followed by immediate closure (Sham) or occlusion for 4 min (moderate ischemia) or 8 min (prolonged ischemia). The sternotomy and skin were closed and the mouse was transferred to warming bed for recovery.&#160; Following recovery, functional analysis was obtained at 12 hr intervals until 48 hr.
Results 
Mice that underwent sham surgery showed no observable hind&#160;limb deficit. Mice subjected to moderate ischemia for 4 min had minimal functional deficit at 12 hr followed by progression to complete paralysis at 48 hr. Mice subjected to prolonged ischemia had an immediate paralysis with no observable hind-limb movement at any point in the postoperative period. There was no observed intraoperative or post&#160;operative mortality.
Conclusion 
Reproducible lower extremity paralysis whether immediate or delayed can be achieved in a murine model. Additionally, by using a median sternotomy and careful dissection, high survival rates, and reproducibility can be achieved.

The lack of mechanistic understanding of spinal cord ischemia-reperfusion injury has hindered further adjuncts to prevent paraplegia following high risk aortic operations. Thus, the development of animal models is imperative. This manuscript demonstrates reproducible lower extremity paralysis following thoracic aortic occlusion in a murine model.

Reproducable Paraplegia por Thoracic Aorta Oclusão em um modelo murino de Medula Espinhal A isquemia-reperfusão

Background
Lower extremity paralysis continues to complicate aortic interventions. The lack of understanding of the underlying pathology has hindered ...

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.

Avaliação da Estrutura e Função do Ventrículo Direito em modelo de camundongo Pulmonary Artery constrição por Ecocardiografia transtorácica

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

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Excitotóxico Estimulação do Microslices cérebro como um<em&gt; In vitro</em&gt; Modelo de AVC

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and neurological patients1-4, but also in healthy older adults5,6. The quantitative gait analysis described in this protocol is performed with a recently-introduced photoelectric system (see&#160;Materials table) which has the potential to be used in the clinic because it is portable, easy to set up (no subject preparation is required before a test), and does not require maintenance and sensor calibration. The photoelectric system consists of series of high-density floor-based photoelectric cells with light-emitting and light-receiving diodes that are placed parallel to each other to create a corridor, and are oriented perpendicular to the line of progression7. The system simply detects interruptions in light signal, for instance due to the presence of feet within the recording area. Temporal gait parameters and 1D spatial coordinates of consecutive steps are subsequently calculated to provide common gait parameters such as step length, single limb support and walking velocity8, whose validity against a criterion instrument has recently been demonstrated7,9. The measurement procedures are very straightforward; a single patient can be tested in less than 5 min&#160;and a comprehensive report can be generated in less than 1&#160;min.

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

Avaliação Clínica de espaço-temporal parâmetros da marcha em pacientes mais velhas e adultos

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and ...

Reproducible Arterial Denudation Injury by Infrarenal Abdominal Aortic Clamping in a Murine Model

Percutaneous vascular interventions uniformly result in arterial denudation injuries that subsequently lead to thrombosis and restenosis. These complications can be attributed to impairments in re-endothelialization within the wound margins. Yet, the cellular and molecular mechanisms of re-endothelialization remain to be defined. While several animal models to study re-endothelialization after arterial denudation are available, few are performed in the mouse because of surgical limitations. This undermines the opportunity to exploit transgenic mouse lines and investigate the contribution of specific genes to the process of re-endothelialization. Here, we present a step-by-step protocol for creating a highly reproducible murine model of arterial denudation injury in the infrarenal abdominal aorta using external vascular clamping. Immunocytochemical staining of injured aortas for fibrinogen and &#946;-catenin demonstrate the exposure of a pro-thrombotic surface and the border of intact endothelium, respectively. The method presented here has the advantages of speed, excellent overall survival rate, and relative technical ease, creating a uniquely practical tool for imposing arterial denudation injury in transgenic mouse models. Using this method, investigators may elucidate the mechanisms of re-endothelialization under normal or pathological conditions.

Understanding the cellular and molecular mechanisms of re-endothelialization following arterial denudation injury is of paramount importance in preventing thrombosis and restenosis of arteries. Here we describe a protocol for reproducible arterial denudation injury of the infrarenal abdominal aorta. The procedure was developed to investigate the underlying mechanisms that regulate endothelial regeneration using mouse models.