Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Compound muscle action potential recording quantitatively assesses functional diaphragm innervation by phrenic motor neurons. Whole-mount diaphragm immunohistochemistry assesses morphological innervation at individual neuromuscular junctions. The goal of this protocol is to demonstrate how these two powerful methodologies can be used in various rodent models of spinal cord disease.
This protocol specifically focuses on tools for assessing phrenic motor neuron (PhMN) innervation of the diaphragm at both the electrophysiological and morphological levels. Compound muscle action potential (CMAP) recording following phrenic nerve stimulation can be used to quantitatively assess functional diaphragm innervation by PhMNs of the cervical spinal cord in vivo in anesthetized rats and mice. Because CMAPs represent simultaneous recording of all myofibers of the whole hemi-diaphragm, it is useful to also examine the phenotypes of individual motor axons and myofibers at the diaphragm NMJ in order to track disease- and therapy-relevant morphological changes such as partial and complete denervation, regenerative sprouting and reinnervation. This can be accomplished via whole-mount immunohistochemistry (IHC) of the diaphragm, followed by detailed morphological assessment of individual NMJs throughout the muscle. Combining CMAPs and NMJ analysis provides a powerful approach for quantitatively studying diaphragmatic innervation in rodent models of CNS and PNS disease.
Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS), üst ve alt motor nöron ve buna bağlı olarak, kas felci, hem kaybı ile bağlantılı bir zayıflatıcı motor nöron hastalığıdır. Tanı üzerine, hasta sağ kalım ortalama sadece 2-5 yıl 1 üzerindedir. Frenik motor nöron (PhMN) zarar ALS patogenezinde kritik bir bileşenidir. Hastalar sonuçta nedeniyle diyaframın PhMN innervasyonu, ilham 2,3 birincil kas kaybı ölmektedir. Travmatik omurilik yaralanması (SKY) da ilişkili solunum güçlüğü ile ciddi bir sorundur. SCI yaklaşık 12.000 yeni vaka nedeniyle omuriliğe travmatik hasar her yıl 4 oluşur. Konumu, türü ve şiddetine göre hastalık heterojenite rağmen, SCI vakaların çoğunluğu genellikle zayıflatıcı ve kalıcı solunum uzlaşma ile sonuçlanan servikal spinal kord, travma içerir. ALS ve SCI ek olarak, diğer merkezi sinir sistemi (CNS) hastalıkları w ilişkilendirilebiliri'inci diyafragma solunum fonksiyon bozukluğu 5,6.
frenik sinir ipsilateral hemi-diyaframı innervates bir efferent motor sinir olduğunu ve aynı taraftaki servikal spinal kord C3-C5 düzeylerinde bulunan PhMN hücre gövdeleri kaynaklanır. PhMN çıkışı rostral ventral solunum grubunda (rVRG) 7 olarak bilinen bir bölgede beyin sapından bulbospinal girdi inen tarafından kontrol edilir. rVRG-PhMN-diyafram devre inspiratuar solunum yanı sıra diğer non-solunum diyafram davranışları kontrol merkezidir. Bu devrelere etkileyen çeşitli travmatik yaralanmalar ve nörodejeneratif hastalıklar, solunum fonksiyon ve hastanın yaşam kalitesinde düşüşe derin yol açabilir. Diyafram nöromüsküler bileşke (NMJ) de rVRG, PhMN hayatta kalma, frenik sinir bütünlüğü ve uygun innervasyonunun gelen PhMNs girdi Azalan Normal diyafram fonksiyonu için gerekli tüm vardır. Bu teknikler istihdam nedenle önemli olduğunukantitatif ALS, omurilik yaralanması ve diğer merkezi sinir sistemi hastalıklarının, kemirgen modellerinde in vivo olarak bu devre değerlendirebilir.
Bu protokol ile, hedef elektrofizyolojik ve morfolojik düzeyde hem de diyaframın PhMN innervasyonu değerlendirmek için deneysel araçları tanımlamaktır. Bileşik kas aksiyon potansiyelleri (Cmaps) verilen bir motor sinirin tüm efferent motor nöron aksonları uyarıcı ve daha sonra hedef myofibers bir ortaya çıkardı depolarizasyon tepkisini analiz ederek kaydedilir. Bu teknik, PhMNs 8 ile hemi-diyafram fonksiyonel innervasyon ölçmek için anestezi uygulanmış farelerde ve sıçanlarda in vivo olarak kullanılabilir. Nedeniyle Cmaps hemi-diyafram bütün, aynı zamanda hastalığa izlemek için diyafram NMJ bireysel motorlu akson ve myofibers fenotipleri incelemek yararlıdır tüm (ya da en azından birçok / en) myofibers eşzamanlı kayıt temsil gerçeği - ve bu tür parsiyel ve komple olarak tedavi açısından önemli morfolojik değişimlerte denervasyon, rejeneratif filizlenme ve reinnervation. Bu kas 9 genelinde bireysel NMJs detaylı morfolojik değerlendirmenin ardından, diyaframın tüm montaj immünohistokimya (İHK) üzerinden gerçekleştirilebilir. Cmaps birleştiren ve NMJ analiz nicel MSS ve PNS hastalığı kemirgen modellerinde diyafram innervasyon çalışmak için güçlü bir yaklaşım sağlamaktadır.
Deneysel işlemler Thomas Jefferson Üniversitesi, kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı komitesi tarafından onaylanmış ve (86/609 / EEC ve 87-848 / EEC 2010/63 / AB), Avrupa Toplulukları Konseyi Direktifi, NIH Kılavuzu ile uyumlu yapılmıştır bakım ve laboratuar hayvanlarının kullanımı ve Nörobilim Araştırma Hayvanların Kullanımına İlişkin Neuroscience adlı Politikalar Derneği.
1. Bileşik kas Aksiyon Potansiyelleri (Cmaps)
2. Diyafram Nöromüsküler Junction (NMJ) Analizler
Yetişkin Sprague-Dawley sıçanları C4 omurilik düzeyinde 10-12 ya laminektomi sadece (yaralanmamış kontrol) veya tek taraflı hemi-kontüzyon SCI aldı. 5 hafta sonrası Ameliyatta, zirve CMAP genlik kaydedilen hemi-diyafram ölçüde laminektomi sadece kontrol (Şekil 2B) ile karşılaştırıldığında SCI sıçanlarda (Şekil 2C) azalmıştır laminektomi / yaralanma siteye ipsilateral. Hemi-diyafram tüm NMJs kontrol dışı hastalıklı yabani tip sıçanlarda
Solunum fonksiyon solunum ve özellikle diyafram innervasyon hedefleyen tedavilerin geliştirilmesi, travmatik SKY ve ALS hem tehlikeye klinik olarak 5,6 alakalı. Kapsamlı solunum fonksiyonu çalışma için, bir birleşik yaklaşım yöntemi kullanılmalıdır. Cmaps dış frenik sinir stimülasyonu yoluyla diyaframın fonksiyonel inervasyonun derecesini ölçmek değil, endojen bulbospinal solunum sürücü 8. Buna ek olarak, bu kayıtlar, özellikle tek bir motor akson ve post-sinaptik asetilk...
Biz ifşa hiçbir şey yok.
This work was supported by the NINDS (grant #1R01NS079702 to A.C.L.) and the SURP Program at Thomas Jefferson University (M.M.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Paraformaldehyde | Fisher | T353-500 | Make 10% solution first in de-ionized distilled water; make 4% with 1X PBS, adjust pH to 7.4 |
1X Phosphate Buffered Saline, pH 7.4 | Invitrogen | 10010049 | |
2% Bovine serum albumin (2% BSA) | Sigma-Aldrich | A3059-100g | Dissolve 2g BSA into 100mL of 1X PBS |
0.2% Triton X100 in 2% BSA/PBS (Blocking Buffer) | Sigma-Aldrich | T9284-100mL | Dissolve 0.2ml/100mL 2% BSA/PBS |
0.1M Glycine | Sigma-Aldrich | G-7126 | Add 0.185g to 25mL of 2% BSA/PBS |
α-bungarotoxin | Invitrogen | T1175 | Concentration 1:400 |
SMI-312 | Sternberger Monoclonals | SMI312 | Concentration 1:1,000 |
SV2 | Developmental Studies Hybridoma Bank | SV2-Supernatant | Concentration 1:10 |
FITC goat anti-mouse IgG1 | Roche | 3117731001 | Concentration 1:100 |
Silicone rubber | Sylgard, Dow Corning | Part # 184 | Follow instructions that come with kit: can use multiple sized culture dish (30mm, 60mm, 100mm) depending on needs |
Vectashield fluorescent mounting medium | Vector laboratories | H-1000 | This is not a hard-set medium. You will need to secure the cover slip with clear nail polish. |
Small Spring Scissors | Fine Science Tools | 15002-08 | |
Dissection forceps | Fine Science Tools | 11295-51 | |
Software for CMAP recordings | Scope 3.5.6; ADI | ||
Disk surface electrodes | Natus neurology | 019-409000 | |
Subdermal needle electrodes | Natus neurology | 019-453100 | |
Conductive gel | Aquasonic | 122-73720 | |
Stimulator/recording system for CMAP recordings | ADI Powerlab 8SP stimulator | ||
Amplifier for CMAP recordings | BioAMP |
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