הערכת תוצאות הקישוריות של יחידת הקישוריות המוטורית של דיאפרגמה חולדה מודדת כסמנים ביולוגיים כמותיים של ניוון ופיצוי של נוירונים מוטוריים פרניים

Summary

במחקר זה אנו מציגים שיטת in vivo להערכת מספר היחידה המוטורית וגודלה כדי לכמת את קישוריות היחידה המוטורית של דיאפרגמה חולדה. מתוארת גישה שלב אחר שלב לטכניקות אלה.

Abstract

אובדן תפקוד שרירי ההנשמה הוא תוצאה של פגיעה בנוירונים מוטוריים וניוון עצבי (למשל, פגיעה בעמוד השדרה הצווארי וטרשת אמיוטרופית צידית, בהתאמה). נוירונים מוטוריים פרניים הם החוליה המקשרת הסופית בין מערכת העצבים המרכזית לשריר, והיחידות המוטוריות שלהם בהתאמה (קבוצות של סיבי שריר המעצבבים על ידי נוירון מוטורי יחיד) מייצגות את היחידה התפקודית הקטנה ביותר של מערכת האוורור העצבית-שרירית. פוטנציאל פעולת שרירים מורכבים (CMAP), פוטנציאל יחידה מוטורית יחידה (SMUP) והערכת מספר יחידה מוטורית (MUNE) הן גישות אלקטרופיזיולוגיות מבוססות המאפשרות הערכה אורכית של שלמות היחידה המוטורית במודלים של בעלי חיים לאורך זמן, אך יושמו בעיקר על שרירי הגפיים. לכן, מטרות מחקר זה הן לתאר גישה במחקרי מכרסמים פרה-קליניים שניתן להשתמש בה לאורך זמן כדי לכמת את MUNE הפרני, גודל היחידה המוטורית (המיוצגת כ-SMUP) ו-CMAP, ולאחר מכן להדגים את התועלת של גישות אלה במודל אובדן נוירונים מוטוריים. סמנים ביולוגיים רגישים, אובייקטיביים ורלוונטיים מבחינה תרגומית לפגיעה עצבית, ניוון והתחדשות בפגיעות ומחלות של נוירונים מוטוריים יכולים לסייע באופן משמעותי ולהאיץ תגליות מחקריות ניסיוניות לבדיקות קליניות.

Introduction

נוירונים מוטוריים פרניים (MNs), המשתרעים מרמות C3 עד C6 מיוטומיים, יוצרים את הקישור הסופי ממערכת העצבים המרכזית (CNS) לשריר הסרעפת¹. יחידות מוטוריות פרניות (MUs) מורכבות מ- MN יחיד בעמוד השדרה וסיבי שריר הסרעפת העצביים שלו יוצרים את היחידה התפקודית הקטנה ביותר של המערכת העצבית-שרירית הנשימתית. תפקוד האוורור דורש כיווץ נאות של שריר הסרעפת המושג באמצעות הפעלה מתואמת של בריכת MU פרנית ^2,3. מחלות נוירולוגיות רבות, כולל טרשת אמיוטרופית צידית (ALS), גורמות לפגיעה חמורה בהנשמה, ובסופו של דבר תורמות לסיבת המוות⁴.

Protocol

כל הנהלים אושרו ונערכו בהתאם להנחיות שנקבעו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת מיזורי. ניסויים בוצעו על חולדות Sprague-Dawley זכרים בוגרים, בגילאי 11 עד 15 שבועות. חולדות אלה שוכנו בזוגות והוחזקו תחת מחזור בהיר-חושך ביחס של 12:12, עם גישה למזון מסחרי סטנדרטי.......

Discussion

במחלות ניווניות של MN, כגון ALS, חיוני להעריך את MUs המעורבים בהנשמה²⁸. למרות התרחשות של ניוון MN נשימתי בחולי ALS, ההתחלה וההתקדמות הספציפיות של מוות MN עדיין לא מובנות לחלוטין 29,30,31. מתוך הכרה בחשיבותו של היבט זה, מו.......

Materials

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