Оценка исходных показателей связности моторных единиц диафрагмы крыс в качестве количественных биомаркеров дегенерации и компенсации диафрагмальных моторных нейронов

Резюме

В этом исследовании мы представляем метод in vivo для оценки количества и размера моторных единиц для количественной оценки связности моторных единиц диафрагмы крысы. Описан пошаговый подход к этим методикам.

Аннотация

Потеря функции вентиляционных мышц является следствием повреждения двигательных нейронов и нейродегенерации (например, повреждения шейного отдела спинного мозга и бокового амиотрофического склероза соответственно). Диафрагмальные моторные нейроны являются конечным звеном между центральной нервной системой и мышцами, а их соответствующие моторные единицы (группы мышечных волокон, иннервируемых одним моторным нейроном) представляют собой самую маленькую функциональную единицу нервно-мышечной вентиляционной системы. Комбинированный потенциал действия мышц (CMAP), потенциал одиночной моторной единицы (SMUP) и оценка количества двигательных единиц (MUNE) являются установленными электрофизиологическими подходами, которые позволяют продольно оценивать целостность двигательных единиц в животных моделях с течением времени, но в основном применяются к мышцам конечностей. Таким образом, цели данного исследования заключаются в том, чтобы описать подход в доклинических исследованиях на грызунах, который может быть использован в лонгитюдном отношении для количественной оценки диафрагмального MUNE, размера моторной единицы (представленной как SMUP) и CMAP, а затем продемонстрировать полезность этих подходов в модели потери двигательных нейронов. Чувствительные, объективные и трансляционно значимые биомаркеры повреждения нейронов, дегенерации и регенерации при повреждении и заболеваниях двигательных нейронов могут значительно помочь и ускорить экспериментальные исследования до клинических испытаний.

Введение

Диафрагмальные моторные нейроны (МН), простирающиеся от уровня С3 до С6 миотома, образуют конечное звено от центральной нервной системы (ЦНС) к мышце диафрагмы¹. Диафрагмальные моторные единицы (МЧ) состоят из одной спинномозговой МН и ее иннервированных мышечных волокон диафрагмы, образующих наименьшую функциональную единицу дыхательной нервно-мышечной системы. Вентиляционная функция требует адекватного сокращения мышцы диафрагмы, достигаемого за счет скоординированной активации диафрагмального пула^{MU 2,3}. Многие неврологические заболевания, включая бо....

протокол

Все процедуры были утверждены и проведены в соответствии с руководящими принципами, установленными Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию в Университете Миссури. Эксперименты проводились на взрослых самцах крыс Спрэг-Доули в возрасте от 11 до 15 недель. Эти крысы были размещены парами и содержались в соответствии с циклом свет-темнота 12:12, при этом доступ к стандартному коммерческому гранулированному корму и воде, обработанной HCl, был доступен в любое время.

1. Подготовка животных и проведение анестезии

1. Надевайте подходящие средства индивидуальной....

Результаты

Методы CMAP, SMUP и MINE, описанные в этом отчете, позволяют регистрировать нервно-мышечную функцию в мышце диафрагмы с использованием минимально инвазивного размещения электродов (Рисунок 1). Параметры амплитуды и площади могут быть использованы для характ.......

Обсуждение

При дегенеративных заболеваниях МП, таких как БАС, крайне важно оценить МН, участвующие в вентиляции^{легких 28}. Несмотря на возникновение респираторной дегенерации МН у пациентов с БАС, конкретное начало и прогрессирование смерти от МН остаются до конца не.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 mL Glass Syringe	Kent Scientific Corporation	SOMNO-2ML
50 mL, Model 705 RN syringe	Hamilton Company	7637-01	Utilized to conduct intrapleural injection
5008 - Formulab Diet	LabDiet	0001325
Autoclavable 26 G needles (26S RN 9.52 mm 40°)	Hamilton Company	7804-04	Utilized to conduct intrapleural injection
Cholera toxin B-subunit (CTB)	MilliporeSigma	C9903	Utilized for intrapleural injection to label surviving motor neurons
Cholera toxin B-subunit conjugated to saporin (CTB-SAP)	Advanced Targeting Systems	IT-14	Utilized for intrapleural injection to cause motor neuron death
Detachable Cable	Technomed	202845-0000	to connect the recorder electrode to the electrodiagnostic machine
Disposable 2" x 2" disc electrode with leads	Cadwell	302290-000	ground electrode
disposable monopolar needles 28 G	Technomed	202270-000	cathode and anode stimulating electrodes- recording electrodes
EMG needle cable (Amp/stim switch box)	Cadwell	190266-200	to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator
Helping Hands alligator clip with iron base	Radio Shack	64-079	Maintaining recording electrode placement
Isoflurane (250 mL bottle)	Piramal Healthcare
monoject curved tip irrigating syringe	Covidien	81412012	utilized for application of electrode gel
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming	Kent Scientific Corporation	PS-RT	Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe
Pro trimmer Pet Grooming Kit	Oster	078577-010-003	clippers for hair removal
Saporin (SAP)	Advanced Targeting Systems	PR-01	Utilized for intrapleural injection (control agent when injected by itself)
Sierra Summit EMG system	Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA		portable electrodiagnostic system
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System	Kent Scientific Corporation	SOMNO	Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter
Sprague-Dawley rat	Envigo colony 208a, Indianapolis, IN
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment	Puralube	26870	applied during anesthesia to avoid corneal injury