Method Article
Kas fonksiyonunun measurements kas patoloji için potansiyel terapötik değerlendirilmesi yanı sıra, bu dokuda fizyolojik altında yatan mekanizmaların belirlenmesi için katkıda bulunur. Biz fonksiyonel testleri için ekstansör digitorum longus ve diyafram kaslarının hazırlanması gösterecektir. Izometrik ve eksantrik kasılmalar için Protokoller patolojik bir devleti temsil eden distrofik kaslar arasındaki sonuçlar farklılıklar, ve yabani-tip kaslar yanı sıra görünecek.
Kas hastalığı için potansiyel tedavilerin değerlendirilmesi Kritik kas fonksiyonlarının hassas ve tekrarlanabilir fizyolojik değerlendirmeler vardır. Birçok klinik öncesi çalışmalarda bu hastalıklar için fare modelleri dayandıklarından izole kas fonksiyonu hastaların içine doğru ilaç adayları hareketli Go / NoGo kararları için standartlardan biri haline gelmiştir. Biz bu çalışmalar için kullanılan baskın kasların fonksiyonel test için ekstansör digitorum longus (EDL) ve diyafram kaslarının hazırlanması gösterecektir. EDL kasının geometrisi iki kolayca erişilebilir tendonlar ve bir banyo superfusion tarafından desteklenen küçük bir boyutu olan, izole kas hazırlıkları için idealdir. Diyafram distrofik hayvanlarda derin ilerleyen patolojiyi sergiler ve fibrozis karşı birçok potansiyel tedaviler değerlendirmek ve myofiber istikrarı teşvik etmek için bir platform olarak hizmet verebilir. Izometrik ve eccen gibi rutin testler için Protokoller,mide kasılmaları, görünecek. İzometrik kuvvet gücü değerlendirmesini sunar ve eksantrik kasılmalar kas distrofiler birçok çeşit bozulur sarcolemma istikrar değerlendirmek için yardımcı olur. Yabani-tip ve distrofik kasların kaslar arasındaki beklenen sonuçların karşılaştırılması da sağlanacaktır. Bu önlemler, doku homeostazında ve morfolojik ve biyokimyasal ölçümler, hem de kas fonksiyonunun tüm hayvan değerlendirmeler tamamlayıcı olabilir.
Kas fonksiyonunun measurements kas patoloji yanı sıra, bu dokuda fizyolojik altında yatan mekanizmaların tayin etmek için potansiyel tedavi değerlendirme katkıda bulunur. Kas hastalığı için, fare modellerinin kullanımı ve potansiyel tedavi tasarım ve test içine bu bilgiyi genişletmek için genotip ve fenotip arasındaki bağlantıları anlamak için merkezi bir bileşeni haline gelmiştir. Müsküler distrofi, özellikle de, bu maddeler değerlendirmek ve hastalardaki denemeler için ileriye doğru hareket ettirmek için gerekli ön-klinik veri bağlantısı kurmak için fareler yararlanmıştır. Bir sık sonuç ölçüsü çalışmalar çeşitli uygulanabilir güç belirlemek için izole kas fonksiyonunu kullanır. Başka bir önlem eksantrik veya uzatma kullanımı, kasılmalar Duchenne müsküler distrofi eksiktir kas zarı bütünlüğü değişiklikler, ve bu hastalık (mdx) için fare modelini belirlemek için. Bu nedenle, bu tür measurem için gereklidirveliler hassas ve tekrarlanabilir.
Fare ekstansör digitorum longus (EDL) kas üniform elyaf oryantasyonu ve kati tendonlar 2, 5, 6, 10, 12 gibi ideal geometrisi ve boyutu nedeniyle izole kas fonksiyonu için yaygın olarak kullanılır olmuştur. EDS, kaslar izometrik fonksiyonel ölçümleri için yöntemler Treat-NMD SOP 1 içinde bir önceki Jüpiter yayın 8, yanı sıra içinde tarif edilmiştir. Biz izometrik ve eksantrik kasılmalar hem dahil etmek için bu yöntemlerin tanımı genişletmiştir. Hastalığın karakteristik dejenerasyonu / rejenerasyon ve azalmış güç çıkışı heighted döngüleri de dahil olmak üzere, EDL belirgindir.
Fare diyafram fare 11 diğer kaslara oranla müsküler distrofi en hızlı patolojik ilerlemesi sergiler. 6 aylıktan göre, kümülatif fibrozis kas yaklaşık% 50 oluşturmaktadır. Önemli ölçüde bozuyor Bu sonuçd kuvvet çıkışı 11. Bu nedenle, fibrotik gitmesini engellemek için terapötik maddeler olarak etkili bir diyafram değerlendirilebilir.
Kas distrofin kaybı tüm kasları 9 arttı kırılganlık ve artan kasılma hasara yol açar. Duchenne müsküler distrofi Bu nedenle birçok tedaviler distrofin değiştirme içindir. Gibi, bu stratejileri değerlendirmek için gerekli hale geldi bir deneyde de kasılma hasarı 2, 3, 4 bir distrofik kas korumak için belirli bir strateji olmuştur yarar ne olduğunu belirlemek gibi, normal ve distrofik kas ayırabileceğini eksentrik, bir 12. Bu işlem / kayıt uzunluğu ve kuvvet veya kuvvet dönüştürücü itibaren hızla ayrı boy ayarlama yöntemi modüle olabilir ya bir çift modlu servo motor gerektirir.
Tüm prosedürler Pennsylvania IACUC Üniversitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır.
1. EDL Diseksiyon ve Hazırlama (yaklaşık 30 dk)
2. Diyafram Diseksiyon ve Hazırlama (yaklaşık 30 dk)
3. Mekanik Bath Montaj Kaslar
4. İzometrik Kasılmaları
5. Eksantrik Kasılmaları
6. Aparat gelen kas Kaldırma
12 haftalık hayvandan kaslarının EDS izometrik kuvvetleri için beklenen değerleri Şekil 1 'de gösterilmiştir. Mdx kasları kompansatuar hipertrofi sergilemek olduğundan, toplam tetanik kuvvet yaş uyumlu yabani-tip kontrollere göre mdx kas daha yüksek olabilir. Bununla birlikte, fonksiyonel üretiminin daha uygun bir ölçü kuvvet bu değer hesaplamak için enine kesit alanı için normalleştirilmiş bir spesifik kuvvet (Şekil 2) 'dir. Spesifik kuvvet mutlak güç ve kesit alanı hem muhasebeleştirilmesi sırasında distrofik kas zayıflığı daha belirgindir kas doğasında fonksiyonel kapasite, bağlıdır. Bizim ellerde, mdx fareler EDL kasları yaklaşık 20 üretir - yaşı 26 hafta - 10 yabani-tip farelerden yaştaki oranla% 25 daha düşük özel kuvvetler.
Hazırlık disse bağlı kas bir parça olduğundan, diyafram için, sadece bir spesifik kuvvet karşılaştırmaları için uygundurction. Yabani-tip ve mdx diyafram kasları arasındaki spesifik kuvvet Karşılaştırılması bu dokuda ilerleyen patolojiyi yansıtır. İzometrik kuvvet çıkış yaşı 6 ay, mdx fareler diyafram kasları daha fazla yaş uyumlu yabani-tip denetimler diyafram şeritler fonksiyonel çıkış yarısından üretmek, böylece yaş (Şekil 3) azalır.
Diyafram testlerinden eksantrik kasılmalar bir örneği Şekil 4'te gösterilmektedir. Sonraki her eksentrik ile kuvvet çıkışı yabani-tip (C57) ve mdx farelerde hem diyafram şeritler azalır. Bununla birlikte, güç kaybı distrofinin ve ilişkili proteinlerin yokluğunda dan muhtemelen, MDX fare kas örneklerde daha dramatik.
Şekil 1. Yabani-tip ve mdx EDL kasları f izometrik tetanik kuvvet rom 12 haftalık fareler. Mutlak güç kompansatuar hipertrofisine bağlı yaştaki mdx EDL kaslarında yüksek olabilir.
Kas kesit alanı ile normalize Şekil 2. İzometrik tetanik kuvvet Özgül Kuvvet ve yabani-tip farelerden kıyasla mdx fareler EDL kaslarının depresyona fonksiyonel kapasitesini ortaya koymaktadır. İzler Şekil 1 'de olduğu gibi aynı fareler elde edilmiştir.
Şekil 3,. Spesifik kuvvet ile değerlendirilmiştir güç üretim kapasitesinin sürekli bir şekilde azalması (mavi çizgi olarak C57) yabani-tip ile karşılaştırıldığında, MDX fareler (kırmızı bar) diyafram en belirgindir.
36/50036fig4.jpg "/>
Şekil 4. 12. Eski hafta C57 ve mdx fareler diyafram kasları için eksentrik sayısının bir fonksiyonu olarak güç kaybı. Veriler, ortalama ± olan genotip başına N SEM = 4 kasları.
EDL ve diyafram - Bu makalenin amacı farelerin iki kasları izole kas fonksiyonu gerçekleştirmek için rehberlik sağlamaktır. Bu kasların değerlendirilmesi kas hastalığı için tedavi adaylar yararlı olup olmadığı konusunda bir fikir verebilir. Her iki kas için sağlam veri elde en önemli faktör temiz bir diseksiyon olduğunu. Bu nedenle, uygulama ve ilk izolasyon adım mükemmelleştirmek fonksiyonel test geçmeden önce esastır. Buna ek olarak, normal kas için işlevsel ölçütler oluşturma öncesinde distrofik kas ile karşılaştırma yapma, ya da tedaviler arasındaki kritik önem taşımaktadır. Bu çalışmanın sonuçları deney yapan kişinin yeteneği kazandırdığı yüksek değişkenlik tabi olmadıklarını temin edecektir. Bir Membran geçirgenliği olmayan boya kullanımı böyle bir boya en hasarlı lifleri işaretler içeren bir solüsyona herhangi bir kas kuluçka, diseksiyon hazırlık optimize yardımcı olabilir, ve d bir göstergesi olarak hizmet verebilirissection başarı. Kas hasar liflerinin sayısını en aza indirmek ölçüm optimize etmeye yardımcı olacaktır. Disseksiyon zarar lifler eksentrik sonucu tahrip olan çok daha parlak flüorışı, ve aynı zamanda boya mekanik işlemi sırasında kullanılır ise, yani bir hasar iki tür arasında ayırt etmek için boya yoğunluğunu kullanılabilir.
Diyafram şeritlerin Diseksiyon hemen hemen her zaman liflerin uzunluğu boyunca kesme, kaçınılmaz olarak bir imha, çünkü fiber zarar sahip olacaktır. Boya alımı bu hasarlı lifleri güçlü olduğunu ve bu normal hazırlık dış kenarları ile sınırlıdır. Ortalama olarak, kas şeridinin her iki yanında da genişlik ~ 3 fiberler (~ 120 um) olan bozuk bir lif bandı görüyoruz. Hasarlı bandı kas% 15'den fazla oluşuyorsa, o zaman veri atılır. Diyafram hazırlığı da işlevsel önlemler için optimum boyut kısıtlamaları vardır. Bulduk ki d parçalarınımerkezi tendon kravat tek bir noktadan olduğu için 5 mm daha geniştir iaphragm, kendilerini katlayın başlar. Bu sonuç olarak hazırlanmasında bir spesifik kuvvet azalmıştır. Ayrıca, disseksiyon sırasında zarar liflerin sayısının toplam lif sayısının daha büyük bir kısmını oluşturan çünkü dar şeritlere ayrıca olduğuna inanıyoruz düşük bir spesifik kuvvet, sahip olduğunu bulduk. Örneğin, her iki tarafta 0.1 mm bozuksa, o, zorla katkıda bulunmaz kas hazırlık% 5 (2x0.1 mm / 4 mm şerit) iken şerit sonra sadece 1 mm, 20 ise kas hazırlık% hasarlı. Böylece, hasarlı bölgenin genişliğini hem de tüm hazırlık enine hem de kontrol etmek için önemli bir faktördür.
Maksimum izometrik gerilim ölçümleri kas tüm kas lifleri uyarılır gerektirir. Bir işlev aygıtın bileşenlerinin büyük farklılıklar olmadığı için, bu tek tek her bir grubu için tespit edilmelidirkadar. Örneğin, boyut veya banyo stimülatörü kullanılarak tip uyarma yoğunluğunu etkileyebilir. Twitch stimülasyon supramaksimal uyarım koşulları belirlemek için makul bir yoludur. Bu, belirli bir kurulum ve kas için kurulmuş sonra, daha sonraki çalışmalar için kullanılabilir.
Buna karşın, verilen herhangi bir kas optimum uzunluğu yukarıda tarif edilen iteratif işlem kullanılarak her bir hazırlık için ölçülen gerekmektedir. Bu, kalın ve ince filament örtüşme optimum ve maksimum potansiyel kuvvet oluşturma kapasitesi ölçülür sağlar. Alternatif prosedürler kas çizikleri ile ilişkili kırınım desenleri güvenebilirsiniz, ama bu burada açıklanmayan ek donanım gerektirir.
Biz rutin bu alanda diğer araştırmacılar tarafından kullanılan bu parametre orta menzilli düşüyor 500 msn stimülasyon süreler kullanın. Bu kasılma sırasında kas bazı yorgunluğa sebep olabilir, ancak bu açıktırmaksimal kuvvet üretimi bir "sarkma" tarafından, kendi içinde bu bilgilendirici olabilir. Örneğin, yorgunluk bir fark dolayısıyla aktif kasılma sırasında yürürlükte sarkma iyileştirme için bir dizin olarak hizmet edebilir, bu hedef kalsiyum taşıma dahil tedavileri farklı tipleri ile elde edilebilir. Alternatif olarak, güç kaybı tendonları üzerinde dikişler yeterince sıkı olmadığını göstermektedir, ve onlar kasılması sırasında kayma olduğunu olabilir. Kas banyo kaldırılmış olması ve bu oluşursa dikişlerle yeniden bağlanmalıdır. Ayrıca preparat kararlılık değerlendirmesine olanak sağlar 3 tetanik kasılmalar, bir dizi kullanım. Yine, dikiş fişleri yeniden bağlama sütür gerektiren, kasılmalar arasında güç kaybına yol açacak. Büyük kaslar da protokol esnasında güç kayıplarına yol açan, anoksik çekirdek oluşturabilir. Kas boyutu izole kas fonksiyon testleri gerçekleştirmek için sınırlayıcı faktör, nerede 20 mg'ın kitleler ile EDL kasları her kontraktürü ile yürürlüğe kaybetmekğinde ve banyo superfusion tarafından desteklenen edilemez. Onlar banyoda uzun süre sürdürebilmesi için yeterince ince olduğu için Diyafram şeritler aynı komplikasyonlar olmaz.
Diğer kasları yaygın olarak kullanılan soleus dahil izole kas fonksiyonu için kullanılan, ancak burada açıklanan değildir olabilir. Aynı prosedürlerin çoğu hazırlanması ve fonksiyonel test açısından soleus için kabul edilebilir. Ancak, ana farklar stimülasyon frekansı vardır ve eksantrik kasılmalar için parametreleri. Fonksiyonu için soleus kullanımı diğer iki kas tamamlar, ve bu yüzden, distrofik fareler 7 4 değerlendirmek için bir "standart paket" bir parçası olarak kabul edilmelidir.
Eksantrik kasılma kasılma kırılganlığının bir göstergesi sağlar ve bir protokol kullanmak için önemli olduğunu yabani-tip hayvanların kaslarında kuvvet mütevazı kaybı ve kuvvet önemli bir kaybına nedenTedavi edilmeyen distrofik kas karşılaştırmalar için geniş bir dinamik aralık kalmayacak şekilde. Normal kaslarda herhangi bir kuvvet kaybı eksikliği eksentrik çok hafif olduğunu göstermektedir, ve etkin olmayan tedaviler ve gerçekten yararlı olduğunu ayırt etmek yeterli olmayacaktır. Ancak, eksentrik tabi normal bir kas kuvvet dramatik kaybı hastalığı ile ilişkili farklılıkların didiklemek için çok büyük olabilir. EDL ve diyafram Bizim protokol 10% uzunluğu değişimi üretmek için 0.5 Lo / sn streç hızını kullanır. Biz genellikle 5 eksantrik kasılmalar, normal kas kuvvet küçük bir kaybı ve distrofik kas kuvveti önemli bir kaybına neden gerçekleştirmek. Elbette, bu parametrelerin her hastalıklı ve sağlıklı kas arasındaki farklar, aynı zamanda mutasyon belirli bir tip üzerine etkisi ile ayırt etmek için toplam uzunluk değişimi, germe oranı, ya da eksantrik kasılmaları sayısını artırmak için değiştirilebilir ya da treatment birini okuyor. Sürece normal ve hastalıklı kasları arasında belirgin bir fark olduğu, daha sonra tedavileri açısından ulaşmak için bir altın standart yoktur.
Özetle, bu protokol izometrik ve eksantrik kasılmalar gerçekleştirmek için yönergeler kurar, ve umarım sizin laboratuarında bu tekniği kurarken önlemek için potansiyel tuzaklar tanımlar.
Bu makalenin Üretim ve Serbest Giriş Aurora Scientific tarafından desteklenmektedir.
Bu çalışma Paul D. Wellstone Kooperatif Araştırma Merkezi (AR052646) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif / Malzeme Adı | Şirket | Katalog Numarası | Yorumlar |
in vitro kas Test Sistemi içinde | Aurora Bilimsel | 1200A | |
Mikroskop Diseksiyon | Leica | MZ6 | |
ACE ışık kaynağı | Schott-Fostec | A20500 | |
Diseksiyon makas | Güzel Bilim Araçları | 14060-11 | |
Açılı kesme makası | Güzel Bilim Araçları | 15006-09 | |
Bisturi sapı | Güzel Bilim Araçları | 10003-12 | alternatif kesme aleti |
Kavisli neşter bıçakları # 12 | Güzel BilimAraçlar | 10012-00 | alternatif kesme aleti |
Kemik makas | Güzel Bilim Araçları | 16044-10 | |
S & T, sütür bağlama forseps | Güzel Bilim Araçları | 00272-13 | |
Dumont SS forseps - açılı | Güzel Bilim Araçları | 11203-25 | |
Örgülü ipek sütür büyüklüğü 6-0 | Teleflex Medical | 07-30-10 | |
Tıbbi bandı | Transpore | 3M | |
Ketamin hidroklorid 100 mg / ml | Hospira | NDC 0409-2051-05 | Final Doz 80 mg / kg 'dır |
TranquiVed Enjeksiyon (ksilizin 100 mg / ml) | Vedco | NDC 50989-234-11 | Final Doz 10 mg / kg 'dır |
Reaktif turuncu 14 | Sigma-Aldrich | R-8254 | |
Çözüm Bileşenleri Ringers | Çözelti% 95 O2 ve% 5 CO2, nihai pH 7.4 ile dengelenmiş bir gazdır | ||
Sodyum klorür | Sigma-Aldrich | S7653 | Final Konsantrasyon: 118 mM |
Potasyum klorür | Fisher Scientific | P217-3 | Final Konsantrasyon: 4.7 mM |
Kalsiyum klorür dihidrat | Fisher Scientific | C79-500 | Nihai konsantrasyon: 2.5 mM |
Potasyum fosfat tekbazlı | Fisher Scientific | P-285 | Nihai konsantrasyon: 1.2 mM |
Magnezyum sülfat | JT Baker | 2500-01 | Final Konsantrasyon: 0.57 mM |
4 - (2-Hidroksietil) borurazine-1-etansülfonik asit (HEPES) | Fisher Scientific | BP310-500 | Nihai konsantrasyon: 5.95 g / l |
Glikoz | Sigma-Aldrich | G8270 | Nihai konsantrasyon: 5.5 mM |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır