Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Представлен протокол для записи циклов восстановления мышечной скорости (MVRCs), новый метод изучения свойств мышечной мембраны. MVRCs позволяют in vivo оценку потенциала мышечной мембраны и изменения в функции ионного канала мышц в связи с патологией, и это позволяет демонстрацию деполяризации мышц в нейрогенных мышц.

Аннотация

Хотя обычные исследования нервной проводимости (NCS) и электромиографии (ЭМГ) подходят для диагностики нервно-мышечных расстройств, они предоставляют ограниченную информацию о свойствах мембраны мышечного волокна и основных механизмах заболевания. Циклы восстановления мышечной скорости (MVRCs) иллюстрируют, как скорость потенциала мышечного действия зависит от времени после предыдущего потенциала действия. MVRCs тесно связаны с изменениями в мембранном потенциале, которые следуют потенциал действия, тем самым предоставляя информацию о свойствах мембраны мышечного волокна. MVRCs могут быть записаны быстро и легко путем прямой стимуляции и записи из нескольких волоконных расслоений in vivo. MVRCs были полезны в понимании механизмов болезни в нескольких нервно-мышечных расстройств. Исследования у пациентов с channelopathies продемонстрировали различные эффекты конкретных мутаций ионного канала на возбудимость мышц. MVRCs были ранее протестированы у пациентов с нейрогенными мышцами. В этом предыдущем исследовании, период относительной преломления мышц (MRRP) был продлен, и ранние сверхнормальные (ESN) и поздней супернормальности (LSN) были сокращены у пациентов по сравнению со здоровым ими контроля. Таким образом, MVRCs может обеспечить in vivo доказательства деполяризации мембраны в нетронутых человеческих мышечных волокон, которые лежат в основе их снижение возбудимости. Представленный здесь протокол описывает, как записывать MVRCs и анализировать записи. MVRCs может служить в качестве быстрого, простого и полезного метода для выявления механизмов заболевания в широком диапазоне нервно-мышечных расстройств.

Введение

Исследования нервной проводимости (NCS) и электромиографии (ЕМГ) являются обычными электрофизиологическими методами, используемыми для диагностики нервно-мышечных расстройств. NCS позволяет обнаружить аксональной потери и демиелинизм в нервах1, в то время как ЭМГ может дифференцировать ли миопатия или нейрогенные изменения присутствуют в мышце из-за повреждения нерва. Тем не менее, NCS или EMG предоставляют ограниченную информацию о свойствах мембраны мышечного волокна и основных механизмов заболевания. Эта информация может быть достигнута с помощью внутриклеточных электродов в изолированных мышцах от биопсии мышц2,3,4. Тем не менее, это имеет клиническое значение для использования методологий с использованием записей из нетронутых мышц у пациентов.

Скорость второго действия мышечного волокна потенциальноизменения в качестве функции задержки после первых5, и эта функция восстановления скорости (или цикл восстановления) было показано, что изменения в дистрофических или деверватированных мышц. Выход таких записей из одномышечных волокон был, однако, слишком низким, чтобы быть в использовании в качестве клинического инструмента6. Тем не менее, З'Грагген и Босток позже обнаружили, что мульти-волоконные записи, полученные путем прямой стимуляции и записи из того же пучка мышечных волокон, обеспечивают быстрый и простой метод получения таких записей in vivo7. Последовательность парных импульсных электрических стимулов с различными интервалами интерстимула (ISIs) используется в этом методе7,8,9,10,11.

Оцененные параметры MVRC включают в себя следующее: 1) мышечный относительный огнеупорный период (MRRP), который является длительностью после потенциала мышечного действия до следующего потенциала действия может быть получен; 2) ранняя сверхнормальность (ESN); и 3) поздняя сверхнормальность (LSN). ESN и LSN – это периоды после огнеупорного периода, в течение которого потенциалы действия проводятся вдоль мышечной мембраны быстрее, чем обычно. Деполяризующий afterpotential, и накопление калия в т-трубах мышцы соответственно, предположили в качестве основных причин для двух периодов сверхнормальности.

Широкая применимость MVRCs к мышечным расстройствам было показано в обнаружении мембранной деполяризации в ишемии7,10,12 и почечной недостаточности13, а также предоставление информации о мышечной мембраны аномалии при критических заболеваний миопатии14 и включения тела миозит15. Частота рампы и прерывистый 15 Гц и 20 Гц моделирования протоколы с тех пор были введены. MVRCs, вместе с этими дополнительными протоколами, продемонстрировали различные эффекты на возбудимости мышечной мембраны, связанные с потерей функции или усиления функции мутаций в различных ионных каналов мышц в наследственных ионных каналов (т.е. натриевый канал миотонии, парамиотония congenita16, миотоническая дистрофия17, Андерсен-Tagenawil18, и миотонияconit0.

В недавнем исследовании, применимость MVRCs к нейрогенным мышцам было показано в первый раз. Термин "нейрогенная мышца" относится к вторичным изменениям в скелетных мышцах, которые развиваются как денервация и реиннервация после любого повреждения передних клеток рога или моторных аксонов. Денервация характеризуется в ЭМГ как спонтанная активность (т.е. фибрилляция и положительные острые волны), в то время как крупные потенциалы моторных единиц с длительной длительностью и повышенной амплитудой настоящего реиннервации21. Изменения ЭМГ проявляются в отрицаемых мышцах, но основные клеточные изменения в потенциале мембраны мышечного волокна были продемонстрированы только в экспериментальных исследованиях на изолированной мышечной ткани2,3,4. MVRCs обеспечивают дальнейшее понимание in vivo человеческих мышечных мембранных свойств в отношении процесса денервации.

В настоящем документе подробно описывается методология МВРЦ. Он также обобщает изменения в нейрогенных мышц в подгруппе пациентов из ранее сообщалось исследования22 и здоровых субъектов контроля, что позволяет определить, является ли метод подходит для запланированного исследования.

Записи выполняются с помощью протокола записи, который является частью программного обеспечения. Другое используемое оборудование представляет собой изолированный линейный биполярный стимулятор постоянного тока, шумоподалин 50 Гц, изолированный усилитель электромиографии и аналог цифрового преобразователя.

протокол

Все субъекты должны предоставить письменное согласие до рассмотрения, и протокол должен быть одобрен соответствующим местным советом по этике. Все описанные здесь методы были одобрены Региональным комитетом по научной этике и Датским агентством по защите данных.

1. Подготовка предмета

  1. Оцените медицинские истории субъектов, чтобы убедиться, что они не имеют каких-либо предыдущих расстройств нервной системы, кроме группы болезни, которые будут исследованы.
  2. Подробно сообщите субъекту об экзаменах и попросите получить письменное согласие.
    1. Сообщите субъекту о вставке двух игл в мышцу ноги и о том, что мышечные волокна будут стимулироваться слабым током.
    2. Объясните, что ощущение может чувствовать себя немного неприятно.
    3. Сообщите субъекту, что стимуляция может быть немедленно отключена в любой момент во время записи в случае какого-либо дискомфорта.
  3. Очистите нижнюю ногу субъекта с алкоголем.
  4. Вставьте стимулирующий монополярный электрод иглы (25 мм х 26 G) над передней мышцей и клеевым поверхностным электродом в виде анода 1 см дистальной к монополярной игле(рисунок 1).
  5. Поместите молотый электрод дистальный к аноду.
  6. Вставьте запись концентрического электрода иглы (25 мм х 30 G) около 2 см проксимальна к стимулирующему монополярному электроду иглы вдоль мышечных волокон(рисунок 1).
  7. Соедините концентрическую иглу записи и молотые электроды к преусилительу.
  8. Попросите испытуемую хранить молчание и избегать передвижения во время осмотра.
  9. Нулевой выход стимулятора и подключить стимулирующие электроды к стимулятору(Рисунок 1).
  10. Поддерживайте температуру кожи между 32-36 градусов по Цельсию с помощью нагревающей лампы.

2. Запись МВРК

  1. Запустите полуавтоматизированное программное обеспечение для записи с помощью протокола записи возбудимости мышц и включите стимулятор. Стимуляция начнется в 2,5 мА с 1 Гц.
  2. Увеличьте интенсивность стимулов вручную, нажав клавишу Insert до тех пор, пока не будет зафиксирован ответ (максимум 10 мА).
    1. Отрегулируйте стимулирующие и записывающие иглы при необходимости, до записи приемлемого ответа с интенсивностью стимула менее 10 мА. Форма потенциала мышечного действия должна быть трипхасической, если это возможно, и стабильной. Избегайте больших подергивания всей мышцы.
    2. Инвертировать потенциал мышечного действия, попав в минус ключ (-) если потенциал появляется с ног на голову.
      ПРИМЕЧАНИЕ: на экране появляется пурпурная горизонтальная линия, указывающая на ширину потенциала действия.
  3. Отрегулируйте положение и длину пурпурной линии, перетащив линию с помощью мыши. Зеленая горизонтальная линия представляет базовую линию.
  4. Нажмите OK, чтобы начать запись MVRCs.
  5. Выберите отношение реакции стимула от основных вариантов.
  6. Увеличьте интенсивность стимулов, нажав клавишу Insert максимум 10 мА или терпимо.
  7. Нажмите OK, чтобы начать спуск кривой реакции стимула.
  8. Нажмите OK, когда тест стимул достигает нуля.
  9. Установите интенсивность стимула до уровня для стабильной задержки.
  10. Нажмите OK, чтобы вернуться в основное меню.
  11. Выберите опцию 1/2/5 кондиционирования стимулы для RC.
  12. Выберите протокол из вариантов цикла восстановления (например, начните цикл быстрого восстановления (пропустить альтернативные задержки), который является по умолчанию.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Запись продолжается автоматически в течение 34 шагов с уменьшением межстимулирующих интервалов (ISI).
  13. Убедитесь, что потенциал мышечного действия стабилен во время записи и что игла не переехала. Экран автоматически изменяется на основные параметры, когда 34 шага завершены.
  14. Нажмите на запись Готово (ru) Закрыть файл OK,если наращивание частоты или 20 Гц записи выполняется.
  15. Закончите запись и сохраните данные, нажав на кнопку Close и сохраните кнопку данных.

3. Анализ MVRC

  1. Запустите программное обеспечение для анализа в автономном режиме.
  2. Выберите запись, которая будет проанализирована, и нажмите на кнопку OK.
  3. Нажмите на параметры загрузки из меню Файлов.
  4. Выберите вариант MANAL9 для анализа. Если этого нет в списке, нажмите на Browse, чтобы найти этот файл. Нажмите OK, чтобы продолжить.
  5. Когда появляется описание анализа возбудимости мышц MAnal9, нажмите OK, чтобы продолжить.
    1. Инвертировать потенциал мышечного действия, введя ММ-1, если потенциал появляется с ног на голову.
    2. Нажмите на мышь, чтобы сделать пурпурную линию видимой. Установите окно к основанию пикового ответа и с шириной, соответствующей примерно ширине потенциала действия на этой высоте. Перетащите с помощью мыши, чтобы настроить окно. Окно определяет просрочку, в пределах которой измеряются высота и задержка, как указано бледно-голубыми линиями, а зеленая линия указывает базовую линию. Нажмите OK, чтобы продолжить.
  6. Нажмите OK, чтобы переизмерить опоздания и пики. Это будет сделано автоматически.
    ПРИМЕЧАНИЕ: При отображении переизмеримых просрочки, просрочки измеряются более короткими задержками, чем первоначальные. Это потому, что ответы на кондиционирования стимулы только были вычтены из ответов на кондиционирование плюс тест. Это гарантирует, что стимулы кондиционирования не мешают измерениям задержки. Как указано в быстрой коробке, один плохие точки могут быть устранены путем позиционирования курсора (вертикальная красная линия) над точкой и удара по ключу. Плохая точка заменяется средним значением по обе стороны в одном канале. Если нет плохих точек, установите DE (конец дисплея) сразу после последней задержки требуется.
  7. Нажмите OK, чтобы создать файл RMC.
  8. Игнорировать большинство вариантов, появляющихся в форме "Создать RCC или RMC", так как они касаются измерений C-волокна, а не MVRCs. Нажмите Сохранить и выход продолжать. После сохранения файла RMC, быстрая коробка предоставляет различные варианты
  9. Если были записаны данные частотного пандуса и/или повторяющихся данных стимуляции, следуйте инструкциям по их анализу. В противном случае выберите Перейти прямо для создания опции файла MEM для создания файла MEM. Нажмите OK, чтобы продолжить.
  10. Нажмите Сохранить и выйти, чтобы продолжить.
  11. Нажмите OK, чтобы добавить данные RMC в файл MEM.
  12. Нажмите Добавить из файла Ввода RMC, чтобы добавить эти данные в файл MEM, а затем изменить каталог, чтобы сохранить составной файл MEM. Затем нажмите Сохранить и выйти, чтобы сохранить его.
  13. Нажмите OK, чтобы сохранить измеренный файл ЗД, чтобы позволить дифференциацию от исходного файла ЗД с помощью знака «Кью».

Результаты

Следующие результаты были получены в подгруппе пациентов из недавнего исследования22, в котором были fibs / psws во всех сайтах, показывающих обильные активности денервации. Результаты показали, что изменения в мышечных волокнах после денервации были оценены in vivo с использован...

Обсуждение

MVRCs, как запрограммировано в программном обеспечении для записи, является высокоавтоматизированной процедурой, но для получения надежных результатов необходимо внимательное обслуживание. На этапе записи, при регулировке игл, важно, чтобы избежать стимулирования зоны конца пластины и...

Раскрытие информации

H.B. получает роялти от UCL за продажу своего программного обеспечения, используемого в данном исследовании. У других авторов нет потенциальных конфликтов интересов. Все авторы одобрили заключительную статью.

Благодарности

Это исследование было финансово поддержано в основном двумя грантами от Фонда Лундбека (Грант номер R191-2015-931 и Грант номер R290-2018-751). Кроме того, исследование было финансово поддержано Novo Nordisk Foundation Challenge Program (Грант номер NNF14OC0011633) в рамках Международного консорциума диабетической нейропатии.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
50 Hz Noise EliminatorDigitimer LtdHumbug
Analogue-to-Digital ConverterNational InstrumentsNI-6221
Analysing software programDigitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London)QtracP, MANAL9
Disposable concentric needle electrode, 25 mm x 30GNatusDantec DCN
Disposable monopolar needle electrode, 25 mm x 26GNatusTECA elite
Isolated EMG amplifierDigitimer LtdD440
Isolated linear bipolar constant-current stimulatorDigitimer LtdDS5
Software and recording protocolDigitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London)QtracW software, M3REC3 recording protocol written by Hugh Bostock, Istitute of Neurology, London, UK)

Ссылки

  1. Tankisi, H., et al. Pathophysiology inferred from electrodiagnostic nerve tests and classification of polyneuropathies. Suggested guidelines. Clinical Neurophysiology. 116 (7), 1571-1580 (2005).
  2. Gregorio, C. C., Hudecki, M. S., Pollina, C. M., Repasky, E. A. Effects of denervation on spectrin concentration in avian skeletal muscle. Muscle and Nerve. 11 (4), 372-379 (1988).
  3. Kotsias, B. A., Venosa, R. Role of sodium and potassium permeabilities in the depolarization of denervated rat muscle fibers. Journal of Physiology. 392, 301-313 (1987).
  4. Kirsch, G. E., Anderson, M. F. Sodium channel kinetics in normal and denervated rabbit muscle membrane. Muscle and Nerve. 9 (8), 738-747 (1986).
  5. Stalberg, E. Propagation velocity in human muscle fibers in situ. Acta Physiologica Scandinava Supplementum. 287, 1 (1966).
  6. Mihelin, M., Trontelj, J. V., Stalberg, E. Muscle fiber recovery functions studied with double pulse stimulation. Muscle and Nerve. 14 (8), 739-747 (1991).
  7. Z'Graggen, W. J., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials and their sensitivity to ischemia. Muscle and Nerve. 39 (5), 616-626 (2009).
  8. Bostock, H., Tan, S. V., Boerio, D., Z'Graggen, W. J. Validity of multi-fiber muscle velocity recovery cycles recorded at a single site using submaximal stimuli. Clinical Neurophysiology. 123 (11), 2296-2305 (2012).
  9. Z'Graggen, W. J., Troller, R., Ackermann, K. A., Humm, A. M., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials: repeatability and variability. Clinical Neurophysiology. 122 (11), 2294-2299 (2011).
  10. Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Sarcolemmal excitability changes in normal human aging. Muscle and Nerve. 57 (6), 981-988 (2018).
  11. Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Physiological differences in sarcolemmal excitability between human muscles. Muscle and Nerve. 60 (4), 433-436 (2019).
  12. Humm, A. M., Bostock, H., Troller, R., Z'Graggen, W. J. Muscle ischaemia in patients with orthostatic hypotension assessed by velocity recovery cycles. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 82 (12), 1394-1398 (2011).
  13. Z'Graggen, W. J., et al. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials in chronic renal failure. Clinical Neurophysiology. 121 (6), 874-881 (2010).
  14. Z'Graggen, W. J., et al. Muscle membrane dysfunction in critical illness myopathy assessed by velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 122 (4), 834-841 (2011).
  15. Lee, J. H., Boland-Freitas, R., Liang, C., Ng, K. Sarcolemmal depolarization in sporadic inclusion body myositis assessed with muscle velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 19 (31205-2), 1388 (2019).
  16. Tan, S. V., Z'Graggen, W. J., Hanna, M. G., Bostock, H. In vivo assessment of muscle membrane properties in the sodium channel myotonias. Muscle and Nerve. 57 (4), 586-594 (2018).
  17. Tan, S. V., et al. In vivo assessment of muscle membrane properties in myotonic dystrophy. Muscle and Nerve. 54 (2), 249-257 (2016).
  18. Tan, S. V., et al. Membrane dysfunction in Andersen-Tawil syndrome assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 46 (2), 193-203 (2012).
  19. Tan, S. V., et al. Chloride channels in myotonia congenita assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 49 (6), 845-857 (2014).
  20. Boland-Freitas, R., et al. Sarcolemmal excitability in the myotonic dystrophies. Muscle and Nerve. 57 (4), 595-602 (2018).
  21. Stalberg, E., et al. Standards for quantification of EMG and neurography. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1688-1729 (2019).
  22. Witt, A., et al. Muscle velocity recovery cycles in neurogenic muscles. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1520-1527 (2019).
  23. Kristensen, R. S., et al. MScanFit motor unit number estimation (MScan) and muscle velocity recovery cycle recordings in amyotrophic lateral sclerosis patients. Clinical Neurophysiology. 130 (8), 1280-1288 (2019).
  24. Marrero, H. G., Stalberg, E. V. Optimizing testing methods and collection of reference data for differentiating critical illness polyneuropathy from critical illness MYOPATHIES. Muscle and Nerve. 53 (4), 555-563 (2016).
  25. Allen, D. C., Arunachalam, R., Mills, K. R. Critical illness myopathy: further evidence from muscle-fiber excitability studies of an acquired channelopathy. Muscle and Nerve. 37 (1), 14-22 (2008).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

156MVRCs

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены