Method Article
Sinir iletim ölçümü ateş fare modelleri değerlendirmek için yararlı bir araçtır ama sık sık öyle yalnızca hindlimbs siyatik sinir uyarmak için geçerlidir. Burada, bileşik kas aksiyon potansiyeli (CMAP) vivo brakiyal pleksus tarafından innervated fare forelimb kaslarda ölçmek için bir teknik açıklayın.
Sinir axon işlevselliğini değerlendirmek nöromusküler bozukluklar ilerlemesine ayrıntılı bilgi sağlar. Elektrofizyolojik kayıtlar sinir iletim insanlar ve kemirgen modelleri ölçmek için duyarlı bir yaklaşım sağlar. Elektromiyografi farelerde teknik olanaklarını genişletmek için bileşik kas aksiyon potansiyelleri (insert) üzerinden iğne elektrotları kullanarak forelimb brakiyal pleksus sinir ölçümü burada anlatılan. Siyatik sinir hindlimbs içinde uyarıcı sonra CMAP kayıtları daha önce anlatmıştık. Yeni tanıtılan Yöntem burada sinir iletkenlik, ek site değerlendirilmesi için izin verir ve böylece nöromüsküler işlevselliği daha derin bir bakış sağlar. Teknik fonksiyonel aksonlar göreli sayısı ve myelination düzeyi hakkında bilgi sağlar. Böylece, hem aksonal hastalıklar hem de demiyelinizan koşullar değerlendirmek için bu yöntem uygulanabilir. Bu minimal invaziv yöntem does değil istemek sinir çıkarılması ve bu nedenle aynı hayvan boyuna takip için tekrarlanan ölçüler için uygundur. Benzer kayıtları klinik kurulumları yönteminin translasyonel alaka vurgulamak için gerçekleştirilir.
Elektrofizyoloji nöromüsküler hastalıklarda motor nöron hastalıkları, plexopathies, neuropathies, nöromüsküler kavşak bozuklukları ve myopathies gibi bir tanı aracı olarak kullanılır. Amyotrofik lateral içinde öncelikle motor nöronlar etkilenir, skleroz (ALS), aksonal hasar ve kas felci1 indirimli CMAP genlikleri sinir iletim çalışmaları (NCS) gösterilir. Charcot Marie Tooth hastalığı (CMT) periferik sinirler NCS2kullanarak aksonal dejenerasyon ve demiyelinizasyon tahmin edilebilir. Bu teknik de tanı teyit için hastalık ilerleme3,4değerlendirmek için kullanılabilir. NCS Aksiyon potansiyeli genlik5büyüklüğü sonuca vardım, aksonlar patoloji tahmini etkinleştirmek ve distal gecikmeleri var mı veya iletim bloğu ölçüde demiyelinizasyon - düşük iletim hızı için sonuç, uzun süredir devam eden 6.
CMAP ölçüm sinir iletim insanlar ve fareler hem de değerlendirmek için hızlı ve duyarlı bir yöntemdir. Hastalarda NCS düzenli olarak farklı sinirler ve kaslar, farelerde, kaydetmek için çeşitli sitelerde yapılan ise CMAP ölçümleri genellikle sadece için siyatik sinir hindlimbs işlevindeki sinir değerlendirmek yapılır. Ancak, bazı hayvan çalışmalarında bu örneğin, ön ve hindlimbs ALS fare modelleri arasında fark hastalık ilerleme takip etmek kayda CMAP ön ve hindlimbs, hem de avantajlı olurdu.
Burada, insert iğne elektrotları kullanarak fareler ön ayakları kayıt için bir yöntem tanıtmak. Buna ek olarak, biz hindlimbs, aynı şekilde iğne elektrotları ile gelen CMAPs ölçmek için bir yaklaşım sağlar. Önceki7,8insert ölçüm hindlimbs yüzük elektrotlar ile gelen sunulmuştur. Hızlı bir ölçüm yöntemi iğne elektrotları kullanarak CMAPs kaydıdır, o does değil istemek tıraş kürk ve hind - hem ön ayakları ölçme yordamı için deneyimli bir araştırmacı hayvan başına sadece 10 dakika alır. Ayrıca, bu minimal invaziv birden çok sinir boyuna takip hayvanlarda izin vermek tekrarlanan ölçümler için uygun bir yaklaşımdır.
Bütün hayvanlar standart koşullar altında yönergelere göre KU Leuven - Leuven Üniversitesi ve ilişkili Avrupa yönergeleri (Avrupa Birliği Direktifi 2010/63/AB hayvan deneyleri için) muhafaza. Tüm hayvan deneyleri Yerel Etik Komitesi KU Leuven tarafından kabul edildi.
1. hayvan hazırlık ve anestezi
2. arka ve ön ayakları CMAP ölçümü
Şekil 1. Elektrotlar CMAP ölçümler için konumlandırma. Elektrotlar konumunu hind-(a)ve (B) ön ayakları için sunulmaktadır. Elektrotlar aşağıdaki gibi numaralandırılır: 1: anot ve 2: katot uyarıcı elektrotlar, 3: etkin kayıt elektrodu, 4: referans elektrot ve 5: Topraklama elektrot. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
3. veri toplama
Şekil 2. Temsili resim CMAP yanıt. Genlik ve gecikme süresi(a)hesaplamak için kullanılan noktaları gösteren açıklayıcı CMAP yanıt. Stimülasyon ertelemeyi CMAP yanıt başlangıçlı gecikme süresi belirler. Pik pik genlik en fazla olumsuz bifazik dalga maksimum pozitif zirveye ölçülür. Sağlıklı bir transgenik olmayan hayvan (B) ve uzun süreli gecikme süresi ve azaltılmış genlik (C) hastalıklı bir hayvanla temsilci kayıtları. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
İğne elektrotları kullanarak CMAPs elektrofizyolojik ölçümleri Nöromüsküler işlev zaman içinde takip etmek bir yöntemdir minimal invaziv ve çok hassas. Açıklanan teknik burada fareler forelimb sinir iletim değerlendirmesini sağlar ve böylece, anlayışlar sinir işlevselliğini sağlar.
CMAP genlikleri ve gecikme süreleri hind - ve ön ayakları hastalık sahası ALS, SOD1-G93A9 ve PrP-hFUS-WT310 (Şekil 3), iki fare modelleri ve CMT, C61-PMP2211,12 bir fare modeli sırasında ölçüldü (Şekil 4). ALS fare modelleri ALS ile ilgili insan genleri, yani mutasyona uğramış SOD1 ya da vahşi türü FUSoverexpression tarafından oluşturulmuştur. Her iki model fare felç için önde gelen progresif motor nöron hastalığı benzeyen ALS geliştirmek. Transgenik olmayan littermate denetimleri, hind - hem ön ayakları CMAP genliğini (Şekil 3A) zamanla değişmedi. (İlk motor belirtiler genellikle üç ay yaşında gözlenir ise) öte yandan, siyatik sinir hindlimb üzerinden CMAP genliği ölçüde SOD1-G93A farelerde bile önce belirti başlangıçlı 60 gün yaş civarında azalmıştır13 . Genlik 90 oldu mV transgenik olmayan (non-tg) littermates, o yaşta SOD1-G93A farelerde bu sadece 30 Oysa mV. Vardı sadece en az daha fazla düşüş içinde genlik hastalığın geç semptomatik sahne alanı'na 150 gün yaş ilerledikçe. CMAP genlik, düşüş ve bu nedenle aksonlar, dejenerasyon gecikmiş forelimbs hindlimbs siyatik sinir ile karşılaştırıldığında brakiyal pleksus sinir içinde. Ön ayakları içinde hastalık ilerlemesi de CMAP daha kolay genlik azalmıştır 70 mV 30 öncesi ve sonrası bu farelerde motor açıkları tezahürü kullanılarak ölçülen mV.
PrP-hFUS-WT3 fare modeli ALS, motor açıkları başlangıcı yaklaşık 28 gün10düşüş başlama CMAP genlik ile örtüşmektedir, çağı başlar. Bu fareler son aşama yaklaşık 65 gün yaşta ulaştığı bir daha hızlandırılmış hastalığı modelidir. CMAP genlik düşüş daha hızlı hindlimb ile karşılaştırıldığında hindlimbs (3D şekil) bir önceki aksonal dejenerasyon gösteren forelimb brakiyal pleksus sinir siyatik sinir oluştu. Hindlimbs kadar hastalık sürecinin aşamaları geç işlevsel kalır ön ayakları özellikle öncesindeki felç klinik gözlem bu gözlem bu fare modelleri her ikisinde de destekler.
Genel olarak, uyarıcı üzerinden gecikme süresi için Aksiyon potansiyeli inisiyasyon ön ayakları hindlimbs (Şekil 3B, E) göre daha kısa. Bu sadece uyarıcı ve kayıt elektrotları arasında daha kısa mesafe kaynaklanmaktadır. Gecikme süresi aksonlar myelination düzeyde bir gösterge sağlar. ALS demiyelinizan hastalık değil bizim gözlem CMAP gecikmeleri ALS, fare modelleri hastalığın ilerlemesinde sırasında uzun olsa da. Bunun daha hızlı motor aksonlar yürütmektedir kaybı daha büyük, nedeniyle olabilir.
İnsan PMP22 3-4 kopya overexpressing C61-PMP22 fare ve heterozygote fareler bir çok hafif CMT1A hastalığı fenotip hafif demiyelinizasyon ve azaltılmış insert, ama hiçbir görünür fenotip11,12ile özetlemek. 1,5-2 yıl yaş C61-PMP22 farelerin CMAP genlikleri azaltılır ve gecikmeleri var mı hindlimbs ve ön ayakları (Şekil 4) hem de uzun süreli. Temsilci kayıtları azalan genlik ve sağlıklı bir konu bir kayıt ile karşılaştırıldığında Gecikmeli yanıt görüntüleme Şekil 2Ciçinde, B, anılan sıraya göre sunulur. CMAP gecikme süreleri içinde ön ayakları arka bacaklarda olduğu kadar etkilenmez. Daha sık hasta ciddi olarak bir süre bağımlı bozukluğu14CMT patofizyolojik doğası gereği alt ekstremite azaltılmış veya belirlenemeyen CMAPs var gibi bu CMT1A hasta ile tutarlıdır. Ayrıca, genlikleri aksonal bütünlük14,15derece ile ilişkilendirmek gibi hastalık şiddeti derecesini gecikme veya iletim hızı, yerine CMAP genlik ile ilişkilidir. Yine de, sonuçları bu yöntemi bu CMT1A içinde gözlenen gibi işlem demiyelinizan Algıla yeterince duyarlı olduğunu gösterir.
Genlik ve gecikme varyasyon transgenik olmayan gruplar halinde en düşük (varyasyon 2-%15 ve % 1-13, katsayısı sırasıyla). Tüm transgenik durumlarda hangi olasılıkla hastalık ilerleme hayvanlar arasında farklılıklar nedeniyle daha fazla değişim (% 8-51 genlik ve gecikme süresi 1-21 %'varyasyon katsayısı), ölçümlerde oldu. Her durumda, değişim hind - ve ön ayakları benzer oldu. İğne ve yüzey elektrotlar kullanımında varyasyonu benzer16yaşında olmak bildirilmiştir.
Gerekli uyarıcı yoğunluklarda arasında transgenik olmayan çeşitli olmak büyük değil ve ALS modelleri (Şekil 3 c, F). Aynı şekilde, bu gibi durumlarda supramaximal uyarıcı ulaşmak için gerekli uyarıcı ön - ve hindlimbs benzer ve 5-12 mA arasında değişmekteydi. CMT, aynı fenotip C61-PMP22 fareler (Şekil 4 c) görülmüş ve artan uyarıcı yoğunluklarda gereksinimini tanınan17 olmuştur. Fenomen hipertrofik endoneurial değişiklikler17artan elektrik empedans tarafından ifade edildi.
Ön ayakları kaydedilen CMAP genlik sinir stimülasyonu ve kas uyarımı nedeniyle olduğunu onaylamak için biz tek taraflı kısmi axotomy brakiyal pleksus sinir farelerde 5 aylık transgenik C57BL/6Jax (erkek ve dişi) ( üzerinde gerçekleştirilen Şekil 5). Axotomy azaltılmış CMAP genlik 90 20 mV mV, akson çoğu işlemde kesilen gösteren. Genlik kontralateral forelimb veya hindlimbs herhangi bir değişiklik yapıldı. Bu sonuç güçlü biseps içinde tespit yanıt nedeniyle sinir stimülasyonu ve kas uyarımı sonuçlanmamıştır olduğunu gösterir.
Şekil 3. CMAP genlik, gecikme süresi ve hind - hastalık ders ve ALS içinde ön ayakları üzerinde gerekli uyarıcı fare modelleri. SOD1-G93A (A-C) ve PrP-hFUS-WT3 (D-F) transgenik (tg) fareler ve transgenik olmayan (non-tg) littermates ölçülen motor belirtiler başlangıcında semptomatik aşamada ve içinde hastalığın semptomatik geç faz işlemek, yaşları 57, 91 ve 147 gün (d) veya SOD1-G93A ve PrP-hFUS-WT3 fareler, 29, 38 ve 53 gün sırasıyla. Siyah: kesik transgenik olmayan hindlimb, siyah: transgenik olmayan forelimb, gri: transgenik hindlimb, gri çizgili: transgenik forelimb. Sonuçları ± SD genlikleri demek olarak sunulmaktadır (A, D) istikrarlı hem de arka ve ön ayakları transgenik olmayan hayvanlarda zamanla. Transgenik hayvanlarda hastalık sürecinde genlikleri azalmıştır. Gecikme süreleri (B, E) daha az hastalık etkilenen ve hind - ve genotip ne olursa olsun ön ayakları arasında büyük farklılıklar gözlendi edildi. (C, F) gerekli uyarıcı olarak tüm gruplar halinde en az. SOD1-G93A N = tg 147 d, N dışında tüm gruplar halinde 4 = 3. 29, 38 ve 53 yaş gruplarındaki PrP-hFUS-WT3 fareler için N sigara-4, 5 ve 4 tg ve tg 7, 5 ve 3, sırasıyla içindir. Sembolleri göstermek gruplar arasındaki fark gibidir: *: tg sigara hindlimb tg hindlimb, # vs: tg forelimb tg forelimb, vs ¤: tg sigara hindlimb tg forelimb, gri vs *: tg hindlimb tg forelimb vs. Tukey ile iki yönlü ANOVA'ın çoklu karşılaştırma testi, *: p < 0,05, **: p < 0,01, ***: p < 0,001, ***: p < 0,0001. #: p < 0,05, ##: p < 0,01, ###: p < 0,001, ### : p < 0,0001. ¤: p < 0,05, ¤¤: p < 0,01, ¤¤¤: p < 0,001, ¤¤¤: p < 0,0001. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. CMAP genlik, gecikme süresi ve hind-gerekli uyarıcı ve ön ayakları CMT1A farelerde. C61-PMP22 transgenik (tg) fareler ve transgenik olmayan (non-tg) littermates 1.5-2 yaşında olan ölçüldü. Genlik(a)hem de arka ve ön ayakları transgenik farelerde azalma. Gecikme süresi (B) tüm uzuvların CMT Farelerde yapılan uzun ve ön ayakları bile ince değişiklik ile bu ölçüm algılandı. Uyarıcı yoğunluğu (C) gereksinimini C61-PMP22 farelerde CMT1A hastalarda algılanan fenotip benzer yükseltilmiştir. Sonuçları sunulmuştur ± SD, demek gibi tg N = 4 ve tg N = 3. Sidak ile iki yönlü ANOVA'ın çoklu karşılaştırma testi, **: p < 0,01, ***: p < 0,0001. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5. Forelimb Aksiyon potansiyeli sinir stimülasyonu tarafından neden oldu. Gözlenen CMAP yanıt kas uyarımı tarafından neden olduğu olasılığını dışlamak için (kısmi) axotomy brakiyal pleksus sinir üzerindeki gerçekleştirildi. CMAP genlik(a)ve (B) gecikme süresi (pre) önce kaydedildi ve 4 gün sonra (post) brakial Pleksus axotomy yetişkin olmayan transgenik farelerde. Axotomy CMAP genlik gösteren tepki nedeniyle sinir stimülasyonu oldu azaldı. Siyah: hindlimb, gri: kontralateral forelimb, gri çizgili: Ipsilateral forelimb. Sonuç ortalama ± SD, N sunulmaktadır = 2. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Duyarlı kayıt yöntemleri hastalığın ilerlemesi ve özellikle hayvan modelleri nöronal bozukluklarının tedavisinde etkinliğini değerlendirmek için gereklidir. İnsert belirleme rutin klinik ve deneysel kurulumları sinir iletim nöromüsküler ve nöropatik bozuklukları3,18değerlendirmek için kullanılan bir minimal invaziv elektrofizyolojik tekniktir. Burada, farelerde forelimb sinir iletim brakiyal pleksus sinir içinde ölçmek için bu kaydı CMAP için yeni bir uygulama açıklar. Sunulan yöntemi bir daha çok yönlü ve ayrıntılı boyuna değerlendirme nöronal işlevin fare ateş modelleri sağlar.
İğne elektrotları yüzük elektrotlar biraz daha invaziv ve özellikle boyuna çalışmalarda doku hasarı en aza indirmek için bakım alınması gerekir. Bir olası yönteminin bir sinir ya da kas piercing üzerinden elde edilen yaralanma dezavantajıdır. Ancak, sonra dikkatli subkutan yerleştirme elektrot, yaralanma ve kaslar ve sinirler bozulma önlenebilir. Yüzük elektrotları kullanarak yöntemi aksine, burada sunulan Yöntem tıraş büyük taksimat-in ten gelen kürk gerektirmez. Sonuç olarak, hiçbir rahatsızlık veya termoregülasyon için hayvan üzerinde etkisi yoktur.
Elektrotlar konumlandırma CMAP genlikleri ve gecikme süreleri doğru ve tutarlı kayıt için önemlidir. Bu elektrotlar yeniden konumlandırmak için ve iki ya da üç ölçümler onaylamak için her sitede maksimal stimülasyon gerçekleştirmek için tavsiye edilir ve yanıt elde edilir. Doğru kayıtları bifazik eğrileri Şekil 2' de gösterildiği gibi üretmek gerekir. Yöntem standartlaştırmak için sinir yaralanma olmadan sigara transgenik fareler için en uygun stimülasyon konumlandırma doğru ve tutarlı elektrot kurmak için en iyi modelleri vardır. Yeniden kullanılabilir iğne elektrotları onlar düzenli olarak, örneğin oxazolidin hayvanlar arasında 20 dakika ile sterilize Eğer tekrar tekrar kullanımı için uygundur ve netlik için denetledi.
Sağlıklı yetişkin fareler, sunulan yöntemiyle kaydedilen CMAP genlikleri normal siyatik sinir ve brakial Pleksus uyarıcı sonra 80-100 mV uygulanır. Sonuçlar 20-40 mV8,19,20cilt tarafından halka elektrotlar için neden bir daha yüksek empedans nedeni özellikle halka elektrotlar ile ölçülen yanıt-e doğru daha büyük olmasıdır. ALS fare modellerinde, siyatik sinir veya felçli uzuvların brakiyal pleksus uyarıcı sonra CMAP genlikleri 10-30 mV için azaltın. CMAP genlik büyüklüğü genç hayvanlarda daha küçük olduğu için CMAP genlik geliştirme21sırasında artar.
Biz burada tarif yöntemi denervation ve sonraki motor açıkları hindlimbs ön ayakları13' te daha önce yer alan gerçekleştiği ALS, fare modelleri özellikle yararlıdır. Denervation ek olarak, önlemek veya retarded düşüş olarak CMAP genlik belirlenen reinnervation yöntemi tespit olabilir. Hindlimbs kaslarda CMAP genlik dramatik düşüş belirti yasi de zaten daha fazla hastalık ilerleme takip engeller; CMAP genlikleri hastalığın erken aşamada çok düşük değerler vardıkça onlar daha fazla hastalık sürecinde azaltamaz. Buna ek olarak, aksonlar kaybı brakiyal pleksus sinir forelimbs daha yavaş bir hızda ilerler ve hastalığın daha uzun bir süre boyunca hastalık ilerleme ölçmek için daha duyarlı bir seçenek sunar. Ayrıca, daha az yozlaşmış ön ayakları aksonal işlevi artırılması amacı tedavi yaklaşımları değerlendirmek için daha güçlü bir site verebilir.
Bu sunulan teknik modelleri nöromuskuler bozuklukların fare karakterizasyonu için yeni olanaklar sağlar açıktır. Siyatik sinir ve brakial Pleksus iğne elektrotları ile CMAP kayıtları aksonal kaybı değerlendirmek ve hind-de olduğu gibi ön ayakları demyelination hızlı ve tekrarlanabilir bir yöntem var. Önce önemli motor açıkları kaydedilebilir ve bu nedenle bu kusurların erken miktar sağlar aksonal açıkları bile tespiti yöntemi duyarlılık sağlar. Ayrıca, tekrarlanan test imkanı gerekli hayvan sayısını azaltır ve bireysel bir hayvan farklı sitelerdeki nöromüsküler ve nöropatik hastalıklar ilerleme ayrıntılı bir özetini sağlar.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu araştırma KU Leuven tarafından desteklenmiştir ('Gelecek açılış' ve C1), bilimsel araştırma Flanders (iki-Vlaanderen), Thierry Latran Vakfı Derneği Belge contre les Maladies neuro-Musculaires (ABMM), kas distrofisi için fon Derneği (MDA), ve ALS Derneği ve ALS Liga (Belçika). PVD iki-Vlaanderen üst düzey bir investigatorship tutar. RP hibe merkezi iyileştirici Kliniği (CRC) İrlanda'dan tarafından desteklenen ve şu anda desteklenen İrlanda (NUI) ve iki Ulusal Üniversitesi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Resuable subdermal needle electrode, Pl/Ir | Technomed | TE/S61-434 | The Needle is 13 mm (0.51") in length, 0.4 mm (27G) in diameter |
Natus electrodiagnostic system | Natus Neurology | UltraPro S100 | EMG device |
Synergy | Natus Neurology | version 20.1.0.100 | EMG software for UltraPro S100 |
Physitem Controller | Rothacher-Medical GmbH | TCAT-2LV | Heating pad |
combi-vet Base Anesthesia System Digital Flowmeter with TEC 3 Vaporize | Rothacher & Partner | CV 30-301-D | Isoflurane Vaporizer and flowmeter |
Iso-Vet 1000 mg/g | Piramal Healthcare UK Limited | AP/DRUGS/220/96 | Isoflurane |
SOD1-G93A mice | The Jackson Laboratory | #002726 | ALS tg and non-tg control littermates, only females |
PrP-hFUS-WT3 mice | The Jackson Laboratory | #017916 | ALS tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |
C57BL/6Jax mice | The Jackson Laboratory | #000664 | Non-tg mice for axotomy, male and female |
C61-PMP22 mice | Mouse line was generously donated by Prof. M. Sereda (The Max Planck Institute of Experimental Medicine, Göttingen, Germany). | CMT tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |
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