Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu teknik rapor, lif hasarını sınırlayan musculus tibialis anterior biyopsisi için modifiye Bergström tekniğinin bir varyasyonu açıklanmaktadır.
İskelet liflerinin mekanik özellikleri genel kas sağlığı, fonksiyon ve performansın önemli göstergeleridir. İnsan iskelet kas biyopsileri genellikle bu çabalar için toplanır. Ancak, biyopsi prosedürleri nispeten az teknik açıklamalar, yaygın olarak kullanılan musculus vastus lateralis dışında, mevcuttur. Biyopsi teknikleri genellikle çalışma altında her kas özelliklerini karşılamak için ayarlanmış olsa da, birkaç teknik raporlar büyük topluluk için bu değişiklikleri paylaşmak. Böylece, insan katılımcıların kas dokusu genellikle operatör tekerleği yeniden icat olarak israf edilir. Çeşitli kaslardan biyopsiler üzerinde mevcut malzeme genişletilmesi başarısız biyopsiler olayını azaltabilir. Bu teknik rapor, musculus tibialis anterior üzerindeki modifiye Bergström tekniğinin lif hasarını sınırlayan ve mekanik değerlendirme için yeterli lif uzunluklarını sağlayan bir varyasyonu açıklamaktadır. Ameliyat bir saat içinde tamamlanabilecek bir ayakta tedavi prosedürüdür. Bu işlem için iyileşme süresi hafif aktivite için hemen (yani, yürüyüş), normal fiziksel aktivitenin devamı için üç güne kadar, ve yara bakımı için yaklaşık bir hafta. Çıkarılan doku mekanik kuvvet deneyleri için kullanılabilir ve burada temsili aktivasyon verileri salıyoruz. Bu protokol çoğu toplama amacıyla uygundur, potansiyel olarak diğer iskelet kaslarına uyarlanabilir ve toplama iğnesindeki değişikliklerle geliştirilebilir.
Klinik veya araştırma amaçlı insan kas fizyolojisi çalışma genellikle kas biyopsisi gerektirir. Örneğin, insan kas fizyolojisi ve biyomekanik önemli bir sorun arasında ayrım yapmak ve egzersiz kas performansı çeşitli adaptasyonları anlamaktır. Performans adaptasyonları sadece yapısal adaptasyonları içermez (örneğin, kontraktil proteinlerdeki değişiklikler, kas mimarisi) ama aynı zamanda insan kaslarında sağlam test yaparken ayrı ayrı değerlendirmek için çok zor, imkansız olmayan sinirsel adaptasyonlar1'ide içerir. Lif düzeyindedeneyler bu yüksek seviye bileşenleri kaldırmak ve kas kasılması daha doğrudan değerlendirilmesi için izin ve biyopsi teknikleri ile toplanabilir. Kas biyopsileri en az 18682yılından beri toplanmıştır. Bugün, kas biyopsileri toplamak için baskın teknik modifiye Bergström tekniği3,4,5, diğer teknikler bir Weil-Blakesley conchotome kullanımı da dahil olmak üzere kullanılabilir olmasına rağmen6 veya sözde ince iğne7,8. Tüm bu teknikler kas içine geçmek ve doku bir parça kesmek için tasarlanmış özel iğne benzeri aletler kullanın. Özellikle, modifiye Bergström tekniği büyük bir modifiye iğne kullanır (5 mm iğne boyutu burada; Şekil 1) bu iğne ucuna yakın bir pencere ve iğne pencereden geçerken kas kesme, aşağı ve aşağı iğne hareket eden daha küçük bir iç trocar vardır. Bu hallow trocar içinde yukarı ve aşağı trocar şaft hareket eder ve iğne penceresine doğru biyopsi iter bir ramrod olduğunu. İğne penceresiiçine kas çekmek için, bir emme hortumu, hangi iğne hava emer ve negatif basınç ile iğne penceresiiçine kas çeker eklenir.
Kas biyopsileri genellikle protein içeriği değişiklikleri incelemek için elde edilir, gen ekspresyonu, ya da morfoloji hastalığın neden olduğu ya da bir egzersiz programına yanıtolarak 1,9,10,11. Kas biyopsileri için bir diğer kritik kullanım, lif kontraktil kuvvetinin ölçülmesi, kas lifsertliği ve geçmişe bağlı kas özellikleri12,,13,,14,15,16gibi mekanik deneylerdir. Tek elyaf veya lif demeti mekaniği aynı anda kuvvet ölçerken lif uzunluğunu kontrol özel teçhizatları üzerinde bir uzunluk motoru ve kuvvet transdüser arasında lifler takArak ölçülür. Geçirimsizleştirici (örn. deri yüzme) lifleri ile sarkolemma membran, banyo çözeltisindeki kimyasallara geçirilebilir hale gelir ve kalsiyum konsantrasyonunu değiştirerek aktivasyon kontrolü sağlar. Ayrıca, kontraktil özelliklerinin kimyasallar/farmasötikler/diğer proteinler üzerindeki etkisi, söz konusu reaktifin banyo çözeltisine eklenmesiyle kolayca değerlendirilebilir. Ancak, bu teknik son derece diğer hayvan modellerinde kullanılırken, belirgin daha az çalışma insan kas biyopsileri17,18,,19derili lifler üzerinde mekanik testler yaptı. Bunun nedenlerinden biri, biyopsi araçları nın ve protokollerinin doku çıkarma sırasında oluşan yapısal hasar seviyesine daha az göz önünde bulundurularak mümkün olduğunca çok kas dokusunu çıkarmak üzere tasarlanmış olmasıdır. Nitekim, yeni bir biyopsi protokolü kas içine biyopsi iğne sürücü vekas3 2-4 parçaları toplamak öneriyor. Sürecin kendisi DNA veya protein materyaline çok az zarar verir, ancak genellikle lif ve sarkoerik yapıları kas liflerinin aktivasyonu kararsız veya imkansız hale gelir şekilde yok eder. Ayrıca biyopsi deki liflerin göreceli uzunluğu genellikle kısadır (<2 mm) ve mekanik testler için kolayca işlenmez. Mekanik testler için ideal lifler uzundur (3-5 mm) ve yapısal olarak hasar görmemişlerdir.
Daha gelişmiş doku çıkarma teknikleri lif hasarı sınırlamak için kullanılabilir. Örneğin,20 kişilik bir grup, kasların tam olarak maruz kaldığı ve bir cerrahın kas yapısını görselleştirebildiği ve nispeten büyük ve yapısal olarak hasar görmemiş kas dokusu (15 mm x 5mm x 5 mm) örneklerini dikkatlice inceleyebildiği ön kolların önceden planlanmış "açık ameliyatlarından" (örn. kemik kırığı onarımı) yararlandı. Bu "açık biyopsi" tekniği, katılımcılar daha önce planlanmış bir prosedürden geçerken tercih edilir ve bu nedenle, özellikle sağlıklı yetişkinler için, aksi takdirde hiçbir ameliyat ların gerçekleşeceği potansiyel katılımcıların havuzunu sınırlar. Böylece, araştırma amaçlı yapılan birçok biyopsi ayakta tedavi işlemi olarak yapılırken, enfeksiyon, yara izi ve iyileşme süresini sınırlamak için kesi bölgesi mümkün olduğunca küçük tutulmaktadır. Bu nedenle, en biyopsiler körü körüne toplanır (yani, operatör kas içine fasya geçer gibi toplama iğne görmek mümkün değildir). Bu biyopsi kalitesi neredeyse tamamen operatör beceri ve deneyime dayalı olduğu anlamına gelir. Her kas doku toplarken kendi zorlukları vardır, sinirler ve kan damarları ihlal riskleri gibi, ideal bir toplama derinliği ve yer seçimi, ve mümkün olduğunca gevşek kas tutmak için uygun bir vücut pozisyonu karar. Ne yazık ki, kas özgü skillsets çoğu yazılı değildir ve bu yüzden her hekim onlara yeni kaslar üzerinde biyopsi yaparken "tekerleği yeniden icat" gerekir. Hekim bu kas biyopsiler için en iyi uygulamaları tanımlayana kadar deneyim Bu eksikliği genellikle düşük kaliteli çeşitli koleksiyonlara yol açar. Acemi hekimler genellikle daha deneyimli meslektaşları ile konuşmaları yoluyla beceri öğrenmek, ancak nispeten az bilgilendirici ve hakemli metinler bu konuda var, geleneksel biyopsi toplama için kullanılmayan kaslar için özellikle. Yukarıdaki bilgileri göz önünde bulundurursak, biyopsiler için insan gönüllüleri işe almanın zorluğu ile birlikte, her katılımcı için başarı şansını en üst düzeye çıkaran daha fazla öğretim bilgisine ihtiyaç duyulduğu açıktır.
Bu yazının amacı, mekanik testler için uzun, hasarsız lif parçaları ile kas biyopsilerinin başarılı bir şekilde toplanması için protokoller sağlayan bir kas biyopsisi tekniği sunmaktır. İnsan kas biyopsileri genellikle yapılır, ve biyopsi eğitim materyalinin toplu, musculus vastus lateralis. Onun nispeten büyük kas boyutu ve cilde göre yüzeysel konumu yeterli kas dokusunun toplanması için izin verir, hasta rahatsızlık ve fiziksel travma en aza indirirken1,21. Ancak, uzunlamasına eğitim çalışmaları için vastus lateralis kullanarak bazı sınırlamalar vardır. Örneğin, bir eğitim programı içeren deneysel protokoller sırasında, katılımcılar genellikle 2-6 ay aşan bir süre için çalışma dışında ek eğitim kaçınmalısınız. Sporcular için bu genellikle mümkün değildir, çünkü vastus lateralis genellikle tipik egzersizler sırasında (örneğin, çömelmeler, atlar) veya genellikle spor için kullanılır (örn. koşu, bisiklet) için kullanılır. Çalışmanın amacından uzak bu ayrı eğitim deneyimleri kas mekaniği, mimari ve fizyolojiyi kas özellikleri üzerinde çalışmanın deneysel protokolünün gerçek etkisini bilmek zor ya da imkansız bir şekilde değiştiren kas adaptasyonlarına neden olabilir. Çalışmaların bu tür için, genellikle eğitim alayları odak noktası olmayan bir hedef kas seçmek için ideal olacaktır. Musculus tibialis anterior (TA) yukarıdaki gereksinimleri karşılayan ideal bir hedef kastır. Buna ek olarak, eğitim müdahaleleri bir dinamometre kullanımı gibi kontrol edilebilir yaklaşımlar kullanılarak TA'ya yönelik olarak hedeflenebilir. TA kas biyopsisi ile ilgili neredeyse hiçbir eğitim materyali yoktur. Bu nedenle, ta nispeten hasarsız kas biyopsileri toplamak için değiştirilmiş bir protokol geliştirdi.
NOT: Aşağıda, devam eden ayrı bir çalışmaya kaydolan gönüllülerin TA mekanik olarak hasarsız liflerin hasat için bir protokol anahat. Bu protokol, vastus lateralis'te modifiye edilmiş Bergström tekniğini tanımlayan Shanely ve ark.3tarafından tanımlanan protokole benzer. Burada sunulan bilgiler araştırma grubumuz tarafından geliştirildi, ancak tüm laboratuvar grupları veya organizasyonel kurulumlar için ideal olmayabilir. Sadece yönergeler veriyoruz ve biyopsi toplamaya yeni gelen laboratuvarların herhangi bir insan deneyi denemeden önce deneyimli laboratuvar gruplarına danışmalarını öneriyoruz.
Bu yazıda yapılan tüm çalışmalar Ruhr Üniversitesi Bochum Spor Bilimleri Fakültesi Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır. Katılımcılar çalışmaya katılmadan önce ücretsiz yazılı bilgilendirilmiş onay verdiler.
1. Deneysel hazırlık
2. B-mode Ultrason ile Anterior Tibialis Görselleştirin
3. Biyopsi prosedürü
4. Biyopsi sonrası bakım
5. Kas biyopsisi işleme ve depolama
Bir katılımcı için tüm zaman taahhüdü yaklaşık bir saat (10 dk danışma, 10 dk ultrason, 20 dk cerrahi hazırlık ve anestezik uygulama, 10 dk cerrahi ve 10 dk kurtarma) idi. Çoğu zaman, katılımcılar bilinçsizce kendi TA aktive ve mümkün olduğunca rahat kas tutmak için tutarlı hatırlatmalar gerekli. Biyopsi iğnesi kasın içinde yken, katılımcılar genellikle biyopsi iğnesinin çevresindeki bölgede, ara sıra orta ve yoğun rahatsızlık dönemleri olan benzersiz bir "basınç" hissi bildirmiş...
Bu raporda, TA'dan yapısal olarak hasar görmemiş kas dokusubiyopsisi için bir teknik tanımlanmıştır. Biz bu prosedür kullanılabilir kas lifleri kabul edilebilir bir içerik verimleri bulundu (5-10 lif demeti preparatları başına 50 toplanan doku mg) mekanik testler için. Ayrıca mekanik, genetik ve proteomik deneylerin takibi için yeterli dokuya sahiptik.
Genellikle kas biyopsileri 3,,4,3,6
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Michaela Rau, Lea-Fedia Rissmann, Michael Marsh, Janina-Sophie Tennler, Kilian Kimmeskamp ve Wolfgang Linke'e projeye yardımcı olduklarından dolayı teşekkür ederiz. Bu projenin finansmanı MERCUR Vakfı (ID: An-2016-0050) tarafından DH'ye sağlanmıştır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
26 guage subcutaneous needle with 2 ml glass syringe | B. Braun Melsungen AG Carl-Braun-Straße 1 34212 Melsungen, Hessen Germany | 4606027V | Drug administration |
5mm Berstöm needle | homemade | N/A | Tissue collection. Similar to other Berstöm needles |
Acrylastic | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 269700 | elastic compression bandage |
Complete protease inhibitor cocktail | Roche Diagnostics, Mannheim, Germany | 11836145001 | Protease inhibitor tabeletes added to all solutions that hold muscle tissue. |
Cutasept | PAUL HARTMANN AG Paul-Hartmann-Straße 12 89522 Heidenheim Germany | 9805630 | Disenfectant spray for the skin |
Leucomed T plus | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 7238201 | Transparent wound dressing with wound pad to seal the wound and protect against infection |
Leukostrip | Smith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road, Hull Great Britain | 66002876 | wound closure |
Surgical disposable scalpels | Aesculap AG Am Aesculap-Platz 78532 Tuttlingen Germany | BA200 series | Incision |
Unihaft cohesive elastic bandage | BSN medical GmbH 22771 Hamburg | 4589600 | cohesive elastic bandage that protects against mechanical impact |
Xylocitin 2% with Epinephrin | Milbe GmbH Münchner Straße 15 06796 Brehna Germany | N/A | Controlled substance anesthesia, vasoconstriction |
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