Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
В этом техническом отчете описывается вариация модифицированной техники Бергстрёма для биопсии передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждение волокна.
Механические свойства контрактных скелетных волокон являются важнейшими показателями общего здоровья мышц, функции и производительности. Биопсия скелетных мышц человека часто собирается для этих начинаний. Тем не менее, относительно мало технических описаний процедур биопсии, за пределами широко используемых musculus vastus lateralis, доступны. Хотя методы биопсии часто корректируются с учетом характеристик каждой изучаемой мышцы, лишь немногие технические отчеты разделяют эти изменения для большего сообщества. Таким образом, мышечная ткань от человеческих участников часто впустую, как оператор изобретает колесо. Расширение доступного материала по биопсии из различных мышц может уменьшить инцидент неудачной биопсии. В этом техническом отчете описывается вариация модифицированного метода Бергстрёма на передней передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждения волокна и обеспечивает длину волокна, достаточную для механической оценки. Операция является амбулаторной процедурой, которая может быть завершена в течение часа. Период восстановления для этой процедуры является немедленным для легкой активности (т.е. ходьба), до трех дней для возобновления нормальной физической активности, и около одной недели для ухода за ранами. Извлеченные ткани могут быть использованы для механических экспериментов силы и здесь мы представляем репрезентативные данные активации. Этот протокол подходит для большинства целей сбора, потенциально адаптируется к другим скелетным мышцам, и может быть улучшена путем модификации коллекции иглы.
Изучение физиологии мышц человека в клинических или исследовательских целях часто требует биопсии мышц. Например, основная проблема в физиологии мышц человека и биомеханики заключается в том, чтобы различать и понимать различные адаптации мышечной производительности для физических упражнений. Адаптация производительности включает в себя не только структурные адаптации (например, изменения в контрактильные белки, мышечная архитектура), но ивключают в себя нейронные адаптации 1, которые очень трудно, если не невозможно, чтобы оценить отдельно при тестировании нетронутыми на месте человеческих мышц. Эксперименты на уровне волокна удаляют эти компоненты более высокого порядка и позволяют более прямой оценки сокращения мышц и могут быть собраны с помощью методов биопсии. Биопсия мышц была собрана по крайней мере с 1868года 2. Сегодня преобладающей техникой для сбора биопсии мышц является модифицированная техникаБергстрёма 3,,4,5, хотя другие методы доступны, включая использование Конхотома Вейл-Блейксли6 или так называемой тонкойиглы 7,8. Все эти методы используют специальные иглы, как инструменты, которые предназначены для прохода в мышцы и сократить кусок ткани. В частности, модифицированная техника Бергстрёма использует большую модифицированную иглу (размер иглы 5 мм здесь; Рисунок 1) который имеет окно близко к кончику иглы и меньший внутренний трокар, который движется вверх и вниз по игле, сокращая мышцы при прохождении через окно иглы. В этом священном трокаре находится ramrod, который движется вверх и вниз по валу трокара и толкает биопсию к окну иглы. Для того чтобы вытянуть мышцу в окно иглы, шланг всасывания прикреплен, который всасывает воздух из иглы и вытягивает мышцу в окно иглы через отрицательное давление.
Биопсия мышц часто приобретаются для изучения изменений в содержании белка, экспрессии генов или морфологии, вызванных болезнью или вответ на программу упражнений 1,,9,,10,,11. Другим важным использованием для биопсии мышц является механические эксперименты, такие как измерение волоконно-контрактной силы, жесткость мышечного волокна, иисторико-зависимые свойства мышц 12,,13,,14,,15,16. Одноволокнистая или оптоволоконная механика измеряются путем крепления волокон между двигателем длины и предуцом силы на специализированных установках, которые контролируют длину волокна, одновременно измеряя силу. Путем проницаемого (например, skinning) волокон, мембрана сарколеммы становится проницаемой для химических веществ в растворе ванны, что позволяет контролировать активацию путем изменения концентрации кальция. Кроме того, влияние контрактиловых свойств на химические вещества/фармацевтику/другие белки можно легко оценить, добавив реагент, о котором идет речь, в раствор ванны. Однако, в то время как этот метод хорошо используется в других моделях животных, заметно меньше исследований, проведенных механических тестов на кожуройволокон из биопсии мышц человека 17,18,19. Одна из причин заключается в том, что инструменты и протоколы биопсии предназначены для удаления как можно больше мышечной ткани, как это возможно с меньшим уважением к уровню структурных повреждений, полученных во время извлечения тканей. Действительно, недавний протокол биопсии предлагает диск биопсии иглы в мышцу и собирать 2-4 кускимышцы 3. Сам процесс наносит небольшой ущерб ДНК или белковому материалу, но часто разрушает волокна и саркомерные структуры таким образом, что активация мышечных волокон становится нестабильной или невозможной. Кроме того, относительная длина волокон в рамках биопсии, как правило, короткие (Lt;2 мм) и не легко обрабатываются для механического тестирования. Для механических испытаний идеальные волокна длинные (3-5 мм) и не повреждены структурно.
Более продвинутые методы извлечения тканей могут быть использованы для ограничения повреждения волокна. Например, однагруппа 20 воспользовалась ранее запланированными «открытыми операциями» предплечья (например, ремонт перелома костей), где мышцы были полностью открыты, а хирург смог визуализировать структуру мышц и тщательно вскрыть относительно большие и структурно неповрежденные образцы мышечной ткани (15 мм х 5 мм х 5 мм). Этот метод "открытой биопсии" благоприятствует, когда участники проходят ранее запланированную процедуру, и поэтому ограничивает пул потенциальных участников, особенно для здоровых взрослых, где никаких операций в противном случае не было бы. Таким образом, многие биопсии, проводимые в исследовательских целях, проводятся амбулаторно, а место разреза хранится как можно меньше, чтобы ограничить риск заражения, рубцов и времени заживления. Таким образом, большинство биопсий собираются вслепую (т.е. оператор не может видеть коллекционую иглу, когда она проходит через фасцию в мышцу). Это означает, что качество биопсии почти полностью основано на мастерстве и опыте оператора. Каждая мышца имеет свои собственные трудности при сборе тканей, таких как риски нарушения нервов и кровеносных сосудов, выбор идеальной глубины сбора и расположение, и решение о соответствующем положении тела, чтобы сохранить мышцы как можно слабее. К сожалению, большинство мышц конкретных skillsets не записаны, и поэтому каждый врач должен "изобретать колесо" при выполнении биопсии на мышцах, новых для них. Это отсутствие опыта обычно приводит к нескольким коллекциям с низким качеством, пока врач не определяет лучшие практики для биопсии на этой мышце. Начинающие врачи часто учатся навыкам через беседы со своими более опытными коллегами, но относительно мало информативных и рецензируемых текстов существуют по этому вопросу, особенно для мышц, которые традиционно не используются для сбора биопсии. Если мы рассмотрим вышеупомяпную информацию, а также трудности с набором добровольцев для биопсии, то ясно, что требуется больше учебной информации, которая максимизирует шансы на успех для каждого участника.
Таким образом, цель этой работы состояла в том, чтобы представить метод биопсии мышц, который обеспечивает протоколы для успешного сбора биопсии мышц с длинными, неповрежденными фрагментами волокна для механических испытаний. Биопсия мышц человека, как правило, осуществляется на, и основная часть биопсии учебный материал находится на, musculus vastus lateralis. Его относительно большой размер мышц и поверхностное расположение по отношению к коже позволяет для сбора адекватной мышечной ткани, при минимизации дискомфорта пациента ифизической травмы 1,21. Тем не менее, Есть некоторые ограничения на использование vastus lateralis для продольных учебных исследований. Например, во время экспериментальных протоколов, которые включают учебную программу, участники должны воздерживаться от дополнительной подготовки вне исследования в течение периода, который часто охватывает 2-6 месяцев. Для спортсменов это часто невозможно, так как vastus lateralis обычно тренируется во время типичных упражнений (например, приседания, прыжки), или обычно используется для спорта (например, бег, езда на велосипеде). Эти отдельные учебные опыты вдали от цели исследования может привести к мышечной адаптации, которые изменяют механику мышц, архитектуру и физиологию таким образом, что трудно или невозможно знать истинное влияние экспериментального протокола исследования на мышечные свойства. Для этих типов исследований, было бы идеально, чтобы выбрать целевую мышцу, которая часто не находится в центре внимания учебных полков. Musculus tibialis передней (TA) является идеальной целевой мышцы, которая удовлетворяет требованиям выше. Кроме того, учебные мероприятия могут быть направлены на TA с использованием контролируемых подходов, таких как с использованием динамометра. Существует почти нет учебных материалов, относящихся к биопсии мышц TA. Поэтому мы разработали модифицированный протокол для сбора относительно неповрежденной биопсии мышц из TA.
ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже мы наметим протокол для сбора механически неповрежденных волокон из TA добровольцев, которые были зачислены в отдельное текущее исследование. Этот протокол аналогичен тому, что описано Shanely et al.3, которые описали модифицированную технику Бергстрёма в vastus lateralis. Информация, представленная здесь, была уточнена нашей исследовательской группой, но не может быть идеальной для всех лабораторных групп или организационных установок. Мы даем только руководящие принципы, и настоятельно рекомендуем, чтобы лаборатории, новые для сбора биопсии, консультировались с опытными лабораторными группами, прежде чем пытаться провести какие-либо испытания на людях.
Все исследования, проведенные в этой работе, были одобрены Комитетом по этике факультета спортивных наук Рурского университета Бохума. Участники дали бесплатное письменное информированное согласие до участия в исследовании.
1. Экспериментальная подготовка
2. Визуализация передней Tibialis с B-режим ультразвука
3. Процедура биопсии
4. После биопсии уход
5. Обработка и хранение биопсии мышц
Все время обязательства для участника было около одного часа (10 мин консультации, 10 мин УЗИ, 20 мин подготовки хирургии и анестезии администрации, 10 мин хирургии, и 10 мин восстановления). Часто участники бессознательно активировали свой TA и нуждались в последовательных напоминаниях, чтоб...
В этом докладе мы описали метод биопсии структурно неповрежденной мышечной ткани от TA. Мы обнаружили, что эта процедура дает приемлемое содержание годных к использования мышечных волокон (5-10 волоконных расслоечек препаратов на 50 мг собранной ткани) для механического тестирования. Кро?...
Авторов нечего раскрывать.
Мы благодарим Микаэлу Рау, Леа-Федю Риссман, Майкла Марша, Янина-Софи Теннлер, Килиана Киммескамп и Вольфганга Ликсе за помощь в проекте. Финансирование этого проекта было предоставлено Фондом МЕРКУР (ID: Ан-2016-0050) в DH.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
26 guage subcutaneous needle with 2 ml glass syringe | B. Braun Melsungen AG Carl-Braun-Straße 1 34212 Melsungen, Hessen Germany | 4606027V | Drug administration |
5mm Berstöm needle | homemade | N/A | Tissue collection. Similar to other Berstöm needles |
Acrylastic | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 269700 | elastic compression bandage |
Complete protease inhibitor cocktail | Roche Diagnostics, Mannheim, Germany | 11836145001 | Protease inhibitor tabeletes added to all solutions that hold muscle tissue. |
Cutasept | PAUL HARTMANN AG Paul-Hartmann-Straße 12 89522 Heidenheim Germany | 9805630 | Disenfectant spray for the skin |
Leucomed T plus | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 7238201 | Transparent wound dressing with wound pad to seal the wound and protect against infection |
Leukostrip | Smith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road, Hull Great Britain | 66002876 | wound closure |
Surgical disposable scalpels | Aesculap AG Am Aesculap-Platz 78532 Tuttlingen Germany | BA200 series | Incision |
Unihaft cohesive elastic bandage | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 4589600 | cohesive elastic bandage that protects against mechanical impact |
Xylocitin 2% with Epinephrin | Milbe GmbH Münchner Straße 15 06796 Brehna Germany | N/A | Controlled substance anesthesia, vasoconstriction |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены