Method Article
Ekstremite kas kasılma ve pasif mekanik özelliklerinde değişimler kas hastalıkları için önemli belirteçler vardır. Bu yazıda murin ekstansör digitorum longus ve tibialis anterior kaslar bu özellikleri ölçmek için fizyolojik testler anlatılmaktadır.
Vücut hareketleri özellikle iskelet kası mekanik fonksiyon tarafından sağlanmaktadır. İskelet kası intramüsküler bağ dokular tarafından kılıfa myofibers sayısız demetleri oluşur. Her bir myofiber myofiber uzunluğu boyunca uzunlamasına çalışır çok miyofibril içerir. Miyofibril kas kasılma cihaz olup, sarkomerlerin olarak bilinen tekrar eden birimler kontraktil oluşmaktadır. Bir sarkomer ünitesi Z diskleri ve titin protein tarafından aralıklı aktin ve miyozin filamentleri içerir. İskelet kası mekanik fonksiyon kas kasılma ve pasif özellikleri ile tanımlanır. Kasılma özelliği kas kasılması, kas gevşeme bölgesinin kuvvet kuşak ve bir zaman süresi esnasında oluşan kuvvet miktarını karakterize etmek için kullanılır. Kas kasılması (örneğin aktin ve miyozin filamentler, kalsiyum homeostazı, ATP / ADP oranı, vb arasındaki etkileşim gibi) etkileyen her türlü faktörü kontraktil prope etkilerrties. Pasif özelliklere daralma yokluğunda kas elastik ve yapışkan özellikleri (sertlik ve viskozite) bakın. Bu özellikler, 1-2 (özellikle kolajen) hücre dışı ve hücre içi yapısal bileşenleri (örneğin, titin gibi) ve bağ dokusu ile tespit edilir. Kasılma ve pasif özellikleri kas fonksiyonu birbirinden ayrılamayan iki yönü vardır. Örneğin, dirsek fleksiyon üst kolun arka bölme içinde üst kol ve kas pasif kolunun ön bölme içinde kaslarının kasılmasına ile gerçekleştirilir. Gerçekten kas fonksiyonu anlamak için, hem de kasılma ve pasif özellikleri incelenmelidir.
Kas kasılma ve / veya pasif mekanik özellikler genellikle kas hastalıklarında da başkaları vardır. Buna iyi bir örnek Duchenne müsküler distrofi (DMD), distrofin eksikliği 3 ile oluşan hastalık israf ciddi bir kastır. Distrofin bir sitoskeletal prote olduğunuBu kas kasılması 4 sırasında kas hücresi zarı (sarcolemma) dengeler. Distrofinin yokluğunda, sarcolemma kuvvet aktarımı sırasında oluşturulan makaslama kuvveti ile zarar görmüş. Yırtılma Bu membran kas hücre ölümü ve kontraktil makine kaybına yol açan bir zincir reaksiyon başlatır. Bunun bir sonucu olarak, kas kuvveti azalır ve ölü myofibers fibrotik doku 5 ile değiştirilir. Bu daha sonra değişiklik kas sertliği 6 artırır. Bu değişikliklerin ortaya konması hastalığın ilerlemesini değerlendirmek ve yeni gen / hücre / farmakolojik müdahalelerin tedavi etkinliğini belirlemek için önemli bir kılavuz sağlar. Burada, ekstansör digitorum longus (EDL) kas ve tibialis anterior (TA) kas kasılma özelliklerinin hem kasılma ve pasif mekanik özelliklerini değerlendirmek için iki yöntem sunar.
1. EDL kas Ex vivo kasılma ve Pasif Özelliklerinin Değerlendirilmesi
EDL kasının kasılma ve pasif özellikleri in vitro kas testi sisteminde Aurora Bilimsel kullanarak ex vivo olarak ölçülür. Malzeme ve ekipman için Tablo 1'e bakınız.
1.1 Ekipmanın hazırlanması
1.2 EDL kasının diseksiyonu
Bütün hayvan çalışmaları Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanmalıdır.
1.3 EDL kasının kasılma ve pasif özellikleri Ölçüm
Aşağıdaki ölçümler her biri için yazılım DMC içinde parametrelerini ayarlamak için Tablo 2 kullanın. Dinamik kas analizi (DMA) yazılımını kullanarak verileri analiz edin.
1.3.1 EDL kasının kasılma özelliklerinin ölçülmesi
1.3.2 EDL kasının pasif özelliklerinin ölçülmesi
2. Yerinde TA Kası Kontraktil Özelliklerinin Değerlendirilmesi
TA kasının kasılma özelliklerinin yerinde kas testi sisteminde Aurora Bilimsel kullanılarak ölçülür. Malzeme ve ekipman için Tablo 1'e bakınız.
2.1 Ekipmanın hazırlanması
Yerinde kuvvet ölçümü için TA kas 2.2 hazırlanması
2.3 TA kas kasılma özelliklerinin ölçülmesi
Aşağıdaki sonuçlar önceki raporlarımızda 6,9 bir temsilidir. Veriler ortalama ortalama ± standart hata olarak sunulmuştur. Tablo 3. Normal BL10 ve yaşı 4 ila 6 ayda distrofin eksikliği (mdx) farelerde EDL kasının morfometrik özelliklerini gösterir. Şekil 4 temsili kasılma ve pasif özelliklerini gösterir BL10 ve mdx fareler EDL kasının. EDS kasının kasılma özelliklerini spesifik (mutlak CSA bölünmüş kuvvet) seyirme kuvvet (Şekil 4A), belirli bir maksimum kuvvet tetanik (Şekil 4B), TPT ve yarım maksimum mutlak tetanik kuvvet RT dahil olmak üzere, aşağıdaki terimler ile tanımlanır (Şekil 4C, D). TPT ve ½ RT de mutlak kasılan kuvveti hesaplamak mümkündür. Stres-gerilme profili (Şekil 4E) ve SRR (Şekil 4F) birEDL kasının pasif özelliklerini tanımlamak için kullanılır yeniden.
Distrofin yokluğu EDL kasının 6,9 kasılma ve pasif özellikleri üzerinde önemli bir etkisi vardır. Belirli seğirme ve tetanik güçleri önemli ölçüde mdx EDL kasının azalır. ½ RT mdx EDL kasının daha yavaş iken TPT çok daha hızlıdır. Stres-gerilme profili bu sertliği belirgin mdx EDL kasının artış olduğunu göstermektedir. Sonrası yüksek gerilimleri daha hızlı düşüş ise mdx EDL kasının da tepe stres ulaşmadan önce bir ölçüde çok daha yüksek direnç kuvveti (pasif stres) vermektedir. Ayrıca, SRR BL10 EDL kasının kıyasla mdx EDL kasının anlamlı derecede yüksek bulunmuştur.
İstatistiksel analiz
İki grup arasında istatistiksel anlamlılık Student t-testi ile analiz edilmiştir. Ler içinBirden gruplar arasında tatistical önemi, Tek yönlü veya Bonferroni post hoc analizi takiben iki-yönlü ANOVA analizi SAS yazılımı (SAS Institute Inc, Cary, NC) kullanmanız önerilir. Fark durumunda p <0.05 anlamlı olarak kabul edilmektedir.
Tablo 1. Malzemeler ve ekipmanlar.
Deney | Dinlenme gerginlik (gram) | Darbe frekansı (Hz) | Puls genişliği (ms) | Stimülasyon süresi (ms) | Streç uzunluğu | Streç süresi (ms) | Streç oranı | Yorumlar |
1. EDL kasının ex vivo kasılma ve pasif özelliklerin değerlendirilmesi | ||||||||
1.3.1 EDL kasının kasılma özelliklerinin ölçülmesi | ||||||||
1. Isınmak | 1.0 | 150 | 0.2 | 300 | Her uyaran arasındaki 60 saniye boyunca kas dinlendirin. Bunlar ön tetanik kasılmalar sonraki ölçümler için kas stabilize. | |||
2. Optimal kas uzunluğu (Lo) | 0.5, 1.0, 1.5 ve 2.0 | 1 | 0.2 | 300 | Kas Her uyaran arasındaki 30 saniye dinlenmek için izin verin. Bir dijital kumpas kullanılarak kas optimum uzunluğunu ölçün. | |||
3. Tek twitch kuvveti (Pt) | Lo dinlenme gerginliğini ayarlayın | 1 | 0.2 | 300 | ||||
4. Tetanik kas kuvveti | Lo dinlenme gerginliğini ayarlayın | 50, 80, 100, 120, 150 ve 200 | 0.2 | 300 | Kas her uyaran arasında 1 dakika dinlenmek için izin verin. Maksimal mutlak tetanik kuvvet (Po) oluşturmak frekansı belirleyin. | |||
5. Eksantrik kasılma | Lo dinlenme gerginliğini ayarlayın | Maksimum tetanik kuvvet (Po) üretir frekansı kullanın | 0.2 | 700 | % 10 Lo | stimülasyon süresinin son 200 ms | 0.5 Lo / sn | Çevrimleri arasında 2 dk dinlenme ile 10 döngü için eksentrik tekrarlayın. |
6. EDL kasının CSA | CSA = (kas kütlesi (g) / [1.06 g / cm 3 x (Lo x 0.44)]. 1.06 g / cm 3 kas yoğunluğu ve 0.44 oranı Lo EDL kas lif uzunluğu. | |||||||
1.3.2 EDL kasının pasif özelliklerinin ölçülmesi | ||||||||
1. Altı adım protokolü germe | Lo dinlenme gerginliğini ayarlayın | % 10 Lo | 2 cm / sn ' | % 160 Lo ulaşıldığında kadar Lo% 10 bir artış ile germe protokolü tekrarlayın. Streç döngüleri arasındaki alow 1,5 sn. | ||||
2. SRR | Lo dinlenme gerginliğini ayarlayın | % 10 Lo | 2 cm / sn ' | SSR t gerilme farkı bölünmesiyle hesaplanırime bir zaman dilimi içinde iki zaman nokta arasında geçen. | ||||
2.3 TA kas kasılma özelliklerinin ölçülmesi | ||||||||
1. Isınmak | 4.0 | 150 | 0.2 | 300 | Her uyaran arasındaki 60 saniye boyunca kas dinlendirin. | |||
2. Optimal kas uzunluğu (Lo) | 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 ve 7.0 | 1 | 0.2 | 300 | Kas Her uyaran arasındaki 30 saniye dinlenmek için izin verin. Bir dijital kumpas kullanılarak kas optimum uzunluğunu ölçün. | |||
3. TA kas CSA | CSA = (kas kütlesi (g) / [1.06 g / cm 3 x (Lo x 0.6)]. 0.6 Lo ra TA kas lif uzunluğutio. |
Tablo 2. EDL ve TA kasların mekanik özelliklerinin değerlendirilmesi için Parametreler.
Zorlanma | Yaş (ay) | Vücut ağırlığı (g) | EDS ağırlığı (mg) | EDL Lo (mm) | EDS, CSA (mm2) |
BL10 | 6 | 32.03 ± 0.57 | 13.90 ± 0.77 | 14.09 ± 0.04 | 2.12 ± 0.12 |
mdx | 6 | 35.44 ± 0.42 * | 16.73 ± 0.42 * | 13.93 ± 0.05 * | 2.57 ± 0.07 * |
Tablo 3. MD EDL kas morfometrik özellikleri. * Değerinex fareler arasında BL10 fareler yaştaki önemli ölçüde farklı olduğunu.
Şekil 1. Ismarlama fare diseksiyon kurulu şematik diyagramı. Diseksiyon kurulu bir ½ inç kalınlığında pleksiglas malzemeden yapılmış ve kurumsal dükkanında imal edilmiştir. büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .
/>
Şekil 2. MTJ bir döngü düğüm tarafından izlenen bir çift kare düğüm bağlama aşamalarını gösteren dijital görüntüler bir dizi. Asterisk,EDL kasının; Ok, EDL kasının distal tendon.
/>
Şekil 3,. Yerinde TA kas fonksiyonu tayininde için ısmarlama platformu şematik diyagramı. Pleksiglas hayvan platformu ve paslanmaz çelik diz tutucu in situ fare aygıtı içinde 809B üzerine monte edilmek üzere tasarlanmıştır. * Paslanmaz çelik çubuk (Cat # MPR-2.0 , Siskiyou, Grants Pass, OR); #, Evrensel elektrot tutucu (Cat # MXB, Siskiyou, Grants Pass, OR); §, elektrot eki çubuk (Cat # MPR-3.0, Siskiyou, Grants Pass, OR); **, Sylgard blok. büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .
/>
Şekil 4. EDL kasının kasılma ve pasif özellikleri Temsilcisi sonuçları. EDL kasının kasılma özellikleri Belirli bir seğirme kuvveti (A), spesifik tetanik kuvvet (B), tepe noktası gerilimi (C) ve yarı gevşeme süresi (D) için süre ile karakterize edilir. EDS kas pasif özellikleri gerilme şekil profil (E) ve SSC ile değerlendirilir. *, MDX farelerden alınan BL10 fareler yaş grubundaki önemli ölçüde farklıdır.
Bu protokol, kontraktil ve pasif özellikleri EDL kasının ve TA kas kasılma özelliklerini ölçmek için fizyolojik testler gösterdik. Kas fizyolojisi çalışmalarında önemli bir endişe hedef kas oksijenasyonu olduğunu. Ringer tampon oksijen difüzyon in vitro assay bir de kas merkezine ulaşmak olmayabilir, çünkü büyük kaslar (örneğin TA kas gibi), in situ yaklaşım tercih edilmektedir. Yerinde bir yaklaşım olarak normal kan temini ve hipoksi ile ilişkili rahatsız etmez yapay etkilerinden kaçınılır. EDS, kas fizyolojisi içine alan en yaygın olarak kullanılan kas biridir. Tüm kas yeterli oksijen dolayı kas boyutunun küçük in vitro sistemde de elde edilebilir. Bundan başka, in vitro sistem içinde kapalı bir iyon konsantrasyonu (Ca2 +, Na + ve K +) işlemek için çevre ve kimyasal içerirOptimal kas gücü üretimi için gerekli olan kalori (ATP ve glikoz). Bu kuvvet üretimi bu değişkenlerin etkisini incelemek için büyük bir fırsat sunuyor.
Ekstremite kas kasılma ve pasif özellikleri doğru ölçülmesi iskelet kası fonksiyonu çalışma için çok önemlidir. Bu özelliklerin Karakteristik değişiklikler genellikle çeşitli kas hastalıklarından diğerlerinden ayıran olarak kabul edilmektedir. Bu parametrelerde değişiklikler de deneysel bir tedavinin etkili olup olmadığını belirlemek için önemli göstergelerdir.
Çıkar çatışması ilan etti.
Bu çalışma Sağlık (AR-49419, DD), Müsküler Distrofi Derneği (DD) ve NIH eğitim bursu T90DK70105 (CH) Ulusal Enstitüleri ile hibe tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Malzeme | Üretici | Özellikler ve yorumlar | |
Doku-organ banyosu | Radnoti LLC, CA, USA | Su-ceket doku banyosu (Cat # 158351-LL), Oksijen dağıtıcı boru (Cat # 160192), Luer kapak (Cat # 120722) | |
Su banyosu Sirkülasyon | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | ||
Gaz karışımı | Airgas Ulusal, Charlotte, NC, ABD | % 95 O 2 ve% 5 CO 2 | |
In vitro kas fonksiyonu testi tertibatta | Aurora Bilimsel, Aurora, ON, Kanada | Sistemi uyarıcısı (Model # 701A), çift modlu bir kaldıraç sistemi (Model # 300C veya 305C), bir sinyal arayüz (Model # 604B) ve bir test ap oluşurparatus (Model # 800A) dikey doku organ banyosuna monte etmek | |
In vitro kas fonksiyonu testi yazılımında | Dinamik kas kontrolü (DMC) yazılım ve dinamik kas kontrolü veri analizi (DMA) yazılımı | ||
% 0.9 NaCl içinde karıştırılır Fare anestezi kokteyl | Kurumsal düzenlemeler bakın | Ketamin (25 mg / ml) ve ksilazin (2.5 mg / ml) ve Acepromazine (0.5 mg / ml). Cerrahi prosedür boyunca, başlangıç dozunun% 10 ek anestezi altında hayvan tutmak için gerekli olabilir. | |
Sylgard | Dünya Precision Instrument | Cat # SYLG184 | |
Bir ısmarlama pleksiglas diseksiyon kurulu | Tasarlanmış evde | Şekil 1 'e bakınız | |
Isıtma lambası | Tensör Aydınlatma Firma,Boston, MA, ABD | Diseksiyon sırasında fare sıcak tutmak için 15 Watt lamba | |
Ringer Tampon | Kimyasallar Fisher Scientific, Waltham, MA, ABD satın alınan | MM Kompozisyon: 1.2 NaH 2 PO 4 (Cat # S369), 1 MgSO4 (Cat # M63), 4.83 KCl (Cat # P217), 137 NaCl (Cat # 217), 24 NaHCO 3 (Cat # S233), 2 CaCl2 (Cat # C79) ve 10 glikoz (Cat # D16). Bireysel kimyasallar çözülür ve yukarıda listelenen sipariş karıştırabilirsiniz. 4 ° C'de depolayın | |
Stereo diseksiyon mikroskobu | Nikon, Melville, NY, ABD | ||
Diseksiyon araçları | Güzel Bilim Araçları, Foster City, CA, USA | Kaba forseps, kaba makas, ince forseps (Düz ve 45 ° açı) | |
# 4-0 Örgülü ipek sütür | SofSilk USSC Sularda, Norwalk, CT, ABD | Cat # SP116 | |
Bir ısmarlama paslanmaz çelik kanca | Küçük Parçalar, Inc | 2'' kuvvet dönüştürücü 305C veya 2.5 için uzun S / S 304V (0.18'' çap)'' dönüştürücü 300C için uzun S / S 304V (0.012'' çap) (Cat # ASTM A313) | |
Yerinde kas fonksiyonunu test sisteminde | Aurora Bilimsel, Aurora, ON, Kanada | Sistemi (809B, in situ fare aygıtı içinde) bir uyarıcı (Model # 701B), çift modlu bir kaldıraç sistemi (Model # 305C), bir sinyal arayüz (Model # 604A) ve bir termo kontrollü ayaklıklar aparatı (Model # 809A oluşur ) | |
In vitro kas fonksiyonu testi yazılımında | Aurora Bilimsel, Aurora, ON, Kanada | Dinamik kas kontrolü (DMC) yazılım ve dinamik kas kontrolü veri analizi (DMA) yazılımı | |
Bir ısmarlama TA tahlil hayvan platformu | Tasarlanmış evde | Şekil 2 'ye bakınız | |
Bir ısmarlama paslanmaz çelik kanca | Küçük Parçalar, Inc | Cat # ASTM A313 | 0.5'' Uzun S / S 304V (0.18'' çap) |
Ismarlama 25G platin elektrot | Chalgren Enterprises, Gilroy, CA | İki 24G elektrik tellerine Lehim iki 0.016'' kalınlığında platin telleri |
Tablo 1. Malzemeler ve ekipmanlar.
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