Name: collection of skeletal muscle biopsies from the superior compartment of human musculus tibialis anterior for mechanical evaluation
Uploaded: 2020-09-27T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation at JoVE.com

Vi takker Michaela Rau, Lea-Fedia Rissmann, Michael Marsh, Janina-Sophie Tennler, Kilian Kimmeskamp og Wolfgang Linke for at have hjulpet med projektet. Mercur Foundation (ID: An-2016-0050) ydede støtte til dette projekt til DH.

BEMÆRK: Nedenfor skitserer vi en protokol til høst mekanisk ubeskadigede fibre fra TA af frivillige, der var indskrevet i en separat igangværende undersøgelse. Denne protokol svarer til den, der er beskrevet af Shanely et al.3, som har beskrevet den modificerede Bergström-teknik i vastus lateralis. De oplysninger, der præsenteres her, er blevet forfinet af vores forskningsgruppe, men er muligvis ikke ideelle til alle laboratoriegrupper eller organisationsopsætninger. Vi giver kun retningsli...

<ol>
	<li>Franchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Architectural,+functional+and+molecular+responses+to+concentric+and+eccentric+loading+in+human+skeletal+muscle.">Architectural, functional and molecular responses to concentric and eccentric loading in human skeletal muscle.</a> Acta Physiologica. 210 (3), 642-654 (2014).</li><li>Duchene, G. B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=De+la+paralysie+musculaire+pseudo-hypertrophique,+ou+paralysie+myo-scl&#233;rosique+/+par+le+Dr+Duchenne+(de+Boulogne).">De la paralysie musculaire pseudo-hypertrophique, ou paralysie myo-scl&#233;rosique / par le Dr Duchenne (de Boulogne).</a> Archives of General Internal Medicine. 11 (30), (1868).</li><li>Shanely, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+skeletal+muscle+biopsy+procedures+using+the+modified+Bergstr&#246;m+technique.">Human skeletal muscle biopsy procedures using the modified Bergstr&#246;m technique.</a> Journal of Visualized Experiments. (91), e51812 (2014).</li><li>Evans, W. J., Phinney, S. D., Young, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suction+applied+to+a+muscle+biopsy+maximizes+sample+size.">Suction applied to a muscle biopsy maximizes sample size.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 14 (1), 101-102 (1982).</li><li>Bergstrom, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+needle+biopsy+of+skeletal+muscle+in+physiological+and+clinical+research.">Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research.</a> Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation. 35 (7), 609-616 (1975).</li><li>Baczynska, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Vastus+Lateralis+Skeletal+Muscle+Biopsy+Using+the+Weil-Blakesley+Conchotome.">Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome.</a> Journal of Visualized Experiments. (109), e53075 (2016).</li><li>Pesta, D., Gnaiger, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+respirometry:+OXPHOS+protocols+for+human+cells+and+permeabilized+fibers+from+small+biopsies+of+human+muscle.">High-resolution respirometry: OXPHOS protocols for human cells and permeabilized fibers from small biopsies of human muscle.</a> Methods in Molecular Biology. 810, 25-58 (2012).</li><li>Buck, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+respirometry+of+fine-needle+muscle+biopsies+in+pre-manifest+Huntington's+disease+expansion+mutation+carriers+shows+normal+mitochondrial+respiratory+function.">High-resolution respirometry of fine-needle muscle biopsies in pre-manifest Huntington's disease expansion mutation carriers shows normal mitochondrial respiratory function.</a> Plos One. 12 (4), 01175248 (2017).</li><li>Murgia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Muscle+Fiber+Proteomics+Reveals+Fiber-Type-Specific+Features+of+Human+Muscle+Aging.">Single Muscle Fiber Proteomics Reveals Fiber-Type-Specific Features of Human Muscle Aging.</a> Cell Reports. 19 (11), 2396-2409 (2017).</li><li>Friedmann-Bette, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+strength+training+with+eccentric+overload+on+muscle+adaptation+in+male+athletes.">Effects of strength training with eccentric overload on muscle adaptation in male athletes.</a> European Journal of Applied Physiology. 108 (4), 821-836 (2010).</li><li>McPhee, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contributions+of+fibre+atrophy,+fibre+loss,+in+situ+specific+force+and+voluntary+activation+to+weakness+in+sarcopenia.">The contributions of fibre atrophy, fibre loss, in situ specific force and voluntary activation to weakness in sarcopenia.</a> The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 73 (10), 1287-1294 (2018).</li><li>Nocella, M., Cecchi, G., Bagni, M. A., Colombini, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+enhancement+after+stretch+in+mammalian+muscle+fiber:+no+evidence+of+cross-bridge+involvement.">Force enhancement after stretch in mammalian muscle fiber: no evidence of cross-bridge involvement.</a> American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (12), 1123-1129 (2014).</li><li>Patel, J. R., McDonald, K. S., Wolff, M. R., Moss, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ca2++binding+to+troponin+C+in+skinned+skeletal+muscle+fibers+assessed+with+caged+Ca2++and+a+Ca2++fluorophore.+Invariance+of+Ca2++binding+as+a+function+of+sarcomere+length.">Ca2+ binding to troponin C in skinned skeletal muscle fibers assessed with caged Ca2+ and a Ca2+ fluorophore. Invariance of Ca2+ binding as a function of sarcomere length.</a> The Journal of Biological Chemistry. 272 (9), 6018-6027 (1997).</li><li>Hessel, A. L., Joumaa, V., Eck, S., Herzog, W., Nishikawa, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+length,+calcium+sensitivity+and+twitch+characteristics+of+skeletal+muscles+from+mdm+mice+with+a+deletion+in+N2A+titin.">Optimal length, calcium sensitivity and twitch characteristics of skeletal muscles from mdm mice with a deletion in N2A titin.</a> The Journal of Experimental Biology. 222, (2019).</li><li>Joumaa, V., Herzog, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+sensitivity+of+residual+force+enhancement+in+rabbit+skinned+fibers.">Calcium sensitivity of residual force enhancement in rabbit skinned fibers.</a> American Journal of Physiology. Cell Physiology. 307 (4), 395-401 (2014).</li><li>Joumaa, V., Rassier, D. E., Leonard, T. R., Herzog, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+passive+force+enhancement+in+skeletal+muscle.">The origin of passive force enhancement in skeletal muscle.</a> American Journal of Physiology. Cell Physiology. 294 (1), 74-78 (2008).</li><li>Hilber, K., Galler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+and+myosin+heavy+chain+isoform+composition+of+skinned+skeletal+muscle+fibres+from+a+human+biopsy+sample.">Mechanical properties and myosin heavy chain isoform composition of skinned skeletal muscle fibres from a human biopsy sample.</a> Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 434 (5), 551-558 (1997).</li><li>Miller, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+heart+failure+decreases+cross-bridge+kinetics+in+single+skeletal+muscle+fibres+from+humans.">Chronic heart failure decreases cross-bridge kinetics in single skeletal muscle fibres from humans.</a> The Journal of Physiology. 588, 4039-4053 (2010).</li><li>Pinnell, R. A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Residual+force+enhancement+and+force+depression+in+human+single+muscle+fibres.">Residual force enhancement and force depression in human single muscle fibres.</a> Journal of Biomechanics. 91, 164-169 (2019).</li><li>Einarsson, F., Runesson, E., Frid&#233;n, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+mechanical+features+of+single+fibers+from+human+muscle+biopsies--effects+of+storage.">Passive mechanical features of single fibers from human muscle biopsies--effects of storage.</a> Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 3, 22 (2008).</li><li>Flann, K. L., LaStayo, P. C., McClain, D. A., Hazel, M., Lindstedt, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+damage+and+muscle+remodeling:+no+pain,+no+gain.">Muscle damage and muscle remodeling: no pain, no gain.</a> The Journal of Experimental Biology. 214, 674-679 (2011).</li><li>Commission for Hospital Hygiene and Infection Prevention (KRINKO), Federal Institute for Drugs and Medical Devices (BfArM). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anforderungen+an+die+Hygiene+bei+der+Aufbereitung+von+Medizinprodukten+[Hygiene+requirements+for+the+reprocessing+of+medical+devices].">Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten [Hygiene requirements for the reprocessing of medical devices].</a> Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz. 55 (10), 1244-1310 (2012).</li><li>Koch-Institut, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erg&#228;nzung+zur+Empfehlung+Anforderungen+an+die+Hygiene+bei+der+Aufbereitung+von+Medizinprodukten.">Erg&#228;nzung zur Empfehlung Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten.</a> RKI-Bib1. , (2018).</li><li>Rutala, W. A., Weber, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disinfection+and+sterilization+in+healthcare+facilities.">Disinfection and sterilization in healthcare facilities.</a> Practical Healthcare Epidemiology. , 58-81 (2018).</li><li>Rassier, D. E., MacIntosh, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sarcomere+length-dependence+of+activity-dependent+twitch+potentiation+in+mouse+skeletal+muscle.">Sarcomere length-dependence of activity-dependent twitch potentiation in mouse skeletal muscle.</a> BMC Physiology. 2, 19 (2002).</li><li>Mounier, Y., Holy, X., Stevens, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compared+properties+of+the+contractile+system+of+skinned+slow+and+fast+rat+muscle+fibres.">Compared properties of the contractile system of skinned slow and fast rat muscle fibres.</a> Pflugers Archiv: European Journal of Physiology. 415 (2), 136-141 (1989).</li><li>Henriksson, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semi-open+muscle+biopsy+technique.+A+simple+outpatient+procedure.">Semi-open muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure.</a> Acta Neurologica Scandinavica. 59 (6), 317-323 (1979).</li><li>Dietrichson, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conchotome+and+needle+percutaneous+biopsy+of+skeletal+muscle.">Conchotome and needle percutaneous biopsy of skeletal muscle.</a> Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 50 (11), 1461-1467 (1987).</li><li>Iachettini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tibialis+anterior+muscle+needle+biopsy+and+sensitive+biomolecular+methods:+a+useful+tool+in+myotonic+dystrophy+type+1.">Tibialis anterior muscle needle biopsy and sensitive biomolecular methods: a useful tool in myotonic dystrophy type 1.</a> European Journal of Histochemistry. 59 (4), 2562 (2015).</li><li>Cotter, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suction-modified+needle+biopsy+technique+for+the+human+soleus+muscle.">Suction-modified needle biopsy technique for the human soleus muscle.</a> Aviation, Space, and Environmental Medicine. 84 (10), 1066-1073 (2013).</li><li>Edwards, R. H., Round, J. M., Jones, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Needle+biopsy+of+skeletal+muscle:+a+review+of+10+years+experience.">Needle biopsy of skeletal muscle: a review of 10 years experience.</a> Muscle &amp; Nerve. 6 (9), 676-683 (1983).</li><li>Gibreel, W. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+yield+of+muscle+biopsy+in+pediatric+patients+in+the+modern+era.">Safety and yield of muscle biopsy in pediatric patients in the modern era.</a> Journal of Pediatric Surgery. 49 (9), 1429-1432 (2014).</li><li>Cuisset, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+biopsy+in+children:+Usefulness+in+2012.">Muscle biopsy in children: Usefulness in 2012.</a> Revue Neurologique. 169 (8-9), 632-639 (2013).</li><li>Nilipor, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+one+hundred+pediatric+muscle+biopsies+during+a+2-year+period+in+mofid+children+and+toos+hospitals.">Evaluation of one hundred pediatric muscle biopsies during a 2-year period in mofid children and toos hospitals.</a> Iranian Journal of Child Neurology. 7 (2), 17-21 (2013).</li><li>Schiaffino, S., Reggiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+types+in+mammalian+skeletal+muscles.">Fiber types in mammalian skeletal muscles.</a> Physiological Reviews. 91 (4), 1447-1531 (2011).</li><li>Wang, K., Wright, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Architecture+of+the+sarcomere+matrix+of+skeletal+muscle:+immunoelectron+microscopic+evidence+that+suggests+a+set+of+parallel+inextensible+nebulin+filaments+anchored+at+the+Z+line.">Architecture of the sarcomere matrix of skeletal muscle: immunoelectron microscopic evidence that suggests a set of parallel inextensible nebulin filaments anchored at the Z line.</a> The Journal of Cell Biology. 107 (6), 2199-2212 (1988).</li><li>Ma, W., Gong, H., Irving, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myosin+head+configurations+in+resting+and+contracting+murine+skeletal+muscle.">Myosin head configurations in resting and contracting murine skeletal muscle.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (9), (2018).</li><li>Ma, W., Gong, H., Kiss, B., Lee, E. J., Granzier, H., Irving, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thick-Filament+Extensibility+in+Intact+Skeletal+Muscle.">Thick-Filament Extensibility in Intact Skeletal Muscle.</a> Biophysical Journal. 115 (8), 1580-1588 (2018).</li><li>Bonafiglia, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+pain+responses,+hemodynamic+reactivity+and+fibre+type+composition+between+Bergstr&#246;m+and+microbiopsy+skeletal+muscle+biopsies.">A comparison of pain responses, hemodynamic reactivity and fibre type composition between Bergstr&#246;m and microbiopsy skeletal muscle biopsies.</a> Current Research in Physiology. 3, 1-10 (2020).</li><li>Wickiewicz, T. L., Roy, R. R., Powell, P. L., Edgerton, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+architecture+of+the+human+lower+limb.">Muscle architecture of the human lower limb.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. (179), 275-283 (1983).</li></ol>

I denne rapport beskrev vi en teknik til biopsi af strukturelt ubeskadiget muskelvæv fra TA. Vi fandt, at denne procedure giver et acceptabelt indhold af brugbare muskelfibre (5-10 fiber bundt præparater pr 50 mg indsamlet væv) til mekanisk test. Desuden havde vi nok væv til opfølgende mekaniske, genetiske og proteomiske eksperimenter.
Der er flere metoder, der typisk anvendes til indsamling af muskelbiopsier3,4,,<sup c...

Studiet af human muskelfysiologi til kliniske eller forskningsmæssige formål kræver ofte muskelbiopsier. For eksempel, en stor udfordring i menneskelige muskel fysiologi og biomekanik er at skelne mellem og forstå de forskellige tilpasninger af muskel ydeevne til at udøve. Præstationstilpasninger omfatter ikke kun strukturelle tilpasninger (f.eks. ændringer i kontraktile proteiner, muskelarkitektur), men omfatter også neuraletilpasninger 1, som er meget svære, hvis ikke umulige, at vurdere separat, når man tester intakte in situ menneskelige muskler. Fiber-niveau eksperimenter fjerne disse højere orden komponenter og giver mulighed for en mere direkte evaluering af muskelsammentrækning og kan indsamles via biopsi teknikker. Muskelbiopsier er blevet indsamlet siden mindst 18682. I dag er den fremherskende teknik til at indsamle muskelbiopsier den modificerede Bergström teknik3,4,5, selv om andre teknikker er tilgængelige, herunder brugen af en Weil-Blakesley conkotome6 eller den såkaldte fine-needle7,8. Alle disse teknikker bruger specielle nåle-lignende instrumenter, der er designet til at passere ind i muskler og skære et stykke væv. Specifikt bruger den modificerede Bergström teknik en stor modificeret nål (5 mm nålestørrelse her; Figur 1) der har et vindue tæt på nålespidsen og en mindre indvendig trokar, der bevæger sig op og ned ad nålen, og skærer musklen, når du passerer over nålevinduet. Inden for denne hellige trokar er en ramrod, der bevæger sig op og ned ad skaftet af trokaren og skubber biopsi mod nålen vinduet. For at trække musklen ind i nålevinduet, en sugeslange er fastgjort, som suger luft ud af nålen og trækker musklen ind i nålen vinduet via undertryk.
Muskelbiopsier er ofte erhvervet til at studere ændringer i proteinindhold, genekspression, eller morfologi forårsaget af sygdom eller i en reaktion på en øvelse program1,,9,,10,11. En anden kritisk brug for muskel biopsier er mekaniske eksperimenter såsom måling af fiber kontraktile kraft, muskel fiber stivhed, og historie-afhængige muskel egenskaber12,,13,,14,,15,16. Enkelt fiber eller fiber bundt mekanik måles ved at fastgøre fibre mellem en længde motor og kraft transducer på specialiserede rigge, der styrer fiber længde og samtidig måle kraft. Ved permeabilizing (f.eks flåning) fibre, sarcolemma membran bliver gennemtrængelig for kemikalier i badet løsning, giver mulighed for aktivering kontrol ved at variere calcium koncentration. Desuden kan virkningen af kontraktile egenskaber på kemikalier/lægemidler/andre proteiner let vurderes ved at tilsætte det pågældende reagens til badeopløsningen. Men, mens denne teknik er meget brugt i andre dyremodeller, mærkbart færre undersøgelser gennemført mekaniske test på flåede fibre fra menneskelige muskel biopsier17,18,19. En af grundene er, at biopsi værktøjer og protokoller er designet til at fjerne så meget muskelvæv som muligt med mindre hensyn til niveauet af strukturelle skader under vævsudvinding. Faktisk, en nylig biopsi protokol foreslår at drive biopsi nål i musklen og indsamle 2-4 bidder af muskel3. Selve processen gør lidt skade på DNA eller protein materiale, men ofte ødelægger fiber og sarcomeric strukturer på en sådan måde, at aktivering af muskelfibre bliver ustabil eller umuligt. Desuden er den relative længde af fibre i biopsi typisk korte (<2 mm) og ikke let håndteres til mekanisk test. Til mekanisk test er ideelle fibre lange (3-5 mm) og ikke strukturelt beskadigede.
Mere avancerede væv udvinding teknikker kan bruges til at begrænse fiberskader. For eksempel, en gruppe20 benyttede sig af tidligere planlagte "åbne operationer" af underarme (f.eks knoglebrud reparation), hvor musklerne var fuldt eksponeret og en kirurg var i stand til at visualisere muskelstruktur og omhyggeligt dissekere relativt store og strukturelt ubeskadigede prøver af muskelvæv (15 mm x 5mm x 5 mm). Denne "åbne biopsi" teknik foretrækkes, når deltagerne gennemgår en tidligere planlagt procedure, og så begrænser puljen af potentielle deltagere, især for raske voksne, hvor ingen operationer ellers ville finde sted. Således er mange biopsier udført til forskningsformål sker som en ambulant procedure og indsnit site holdes så lille som muligt for at begrænse infektion risiko, ardannelse, og helbredende tid. Derfor indsamles de fleste biopsier blindt (dvs. operatøren er ikke i stand til at se indsamlingsnålen, når den passerer gennem fasciaen ind i musklen). Dette indebærer, at kvaliteten af biopsi er næsten udelukkende baseret på dygtighed og erfaring af operatøren. Hver muskel har sine egne vanskeligheder, når indsamling væv, såsom risici for at krænke nerver og blodkar, udvælgelse af en ideel indsamling dybde og placering, og beslutter på en passende kropsstilling for at holde musklen så slap som muligt. Desværre er de fleste af de muskel-specifikke skillsets ikke skrevet ned, og så hver læge skal "genopfinde hjulet", når de udfører biopsier på muskler nye for dem. Denne mangel på erfaring fører normalt til flere samlinger med lav kvalitet, indtil lægen identificerer den bedste praksis for biopsier på denne muskel. Novice læger lærer ofte dygtighed gennem samtaler med deres mere erfarne kolleger, men relativt få informative og peer-reviewed tekster findes på området, især for muskler, der ikke traditionelt anvendes til biopsi indsamling. Hvis vi ser på ovenstående oplysninger, sammen med vanskeligheden ved at rekruttere menneskelige frivillige til biopsier, er det klart, at mere undervisning oplysninger er nødvendige, der maksimerer chancerne for succes for hver deltager.
Således, formålet med dette papir var at præsentere en muskel biopsi teknik, der giver protokoller for en vellykket indsamling af muskel biopsier med lange, ubeskadigede fiber fragmenter til mekaniske tests. Menneskelige muskel biopsier er normalt udføres på, og hovedparten af biopsi træningsmateriale er på, muskculus vastus lateralis. Dens relativt store muskel størrelse og overfladisk placering i forhold til huden giver mulighed for indsamling af passende muskelvæv, samtidig med at minimere patientens ubehag og fysisketraumer 1,,21. Der er dog visse begrænsninger for at bruge vastus lateralis til uddannelse i længderetningen. For eksempel, under eksperimentelle protokoller, der omfatter et træningsprogram, skal deltagerne afstå fra yderligere uddannelse uden for studiet i en periode, der ofte spænder over 2-6 måneder. For atleter er dette ofte ikke muligt, da vastus lateralis normalt trænes under typiske øvelser (f.eks. squats, hopper) eller generelt bruges til sporten (f.eks. løb, cykling). Disse separate træningserfaringer væk fra undersøgelsens mål kan forårsage muskulære tilpasninger, der ændrer muskelmekanik, arkitektur, og fysiologi på en sådan måde, at det er vanskeligt eller umuligt at kende den sande effekt af undersøgelsens eksperimentelle protokol om muskelegenskaber. For disse typer af undersøgelser, ville det være ideelt at vælge et mål muskel, der ofte ikke er i fokus for uddannelse regimenter. Musculus tibialis anterior (TA) er en ideel målmuskel, der opfylder ovenstående krav. Desuden kan uddannelsesinterventioner målrettes mod teknisk bistand ved hjælp af kontrollerbare tilgange, f.eks. Der er næsten ingen undervisningsmateriale vedrørende en TA muskel biopsi. Derfor udviklede vi en modificeret protokol til indsamling af relativt ubeskadigede muskelbiopsier fra TA.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>26 guage subcutaneous needle with 2 ml glass syringe</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG 
			Carl-Braun-Stra&#223;e 1 
			34212 Melsungen, Hessen 
			Germany 
			&#160;</td>
			<td>4606027V</td>
			<td>Drug administration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5mm Berst&#246;m needle</td>
			<td>homemade</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Tissue collection. Similar to other Berst&#246;m needles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylastic</td>
			<td>BSN medical GmbH 
			22771 Hamburg</td>
			<td>269700</td>
			<td>elastic compression bandage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Complete protease inhibitor cocktail</td>
			<td>Roche Diagnostics, Mannheim, Germany</td>
			<td>11836145001</td>
			<td>Protease inhibitor tabeletes added to all solutions that hold muscle tissue.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutasept</td>
			<td>PAUL HARTMANN AG 
			Paul-Hartmann-Stra&#223;e 12 
			89522 Heidenheim 
			Germany</td>
			<td>9805630</td>
			<td>Disenfectant spray for the skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leucomed T plus</td>
			<td>BSN medical GmbH 
			22771 Hamburg</td>
			<td>7238201</td>
			<td>Transparent wound dressing with wound pad to seal the wound and protect against infection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leukostrip</td>
			<td>Smith and Nephew medical Limitied 101 Hessle road, 
			Hull 
			Great Britain</td>
			<td>66002876</td>
			<td>wound closure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical disposable scalpels</td>
			<td>Aesculap AG 
			Am Aesculap-Platz 
			78532 Tuttlingen 
			Germany</td>
			<td>BA200 series</td>
			<td>Incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unihaft cohesive elastic bandage</td>
			<td>BSN medical GmbH 
			22771 Hamburg</td>
			<td>4589600</td>
			<td>cohesive elastic bandage that protects against mechanical impact</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocitin 2% with Epinephrin</td>
			<td>Milbe GmbH 
			M&#252;nchner Stra&#223;e 15 
			06796 Brehna 
			Germany</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Controlled substance anesthesia, vasoconstriction</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

collection of skeletal muscle biopsies from the superior compartment of human musculus tibialis anterior for mechanical evaluation

De mekaniske egenskaber ordregivende skeletfibre er afgørende indikatorer for generelle muskel sundhed, funktion, og ydeevne. Humane skeletmuskulatur biopsier er ofte indsamlet for disse bestræbelser. Der findes dog relativt få tekniske beskrivelser af biopsiprocedurer uden for de almindeligt anvendte musculus vastus lateralis. Selv om biopsi teknikker er ofte justeret til at rumme de særlige kendetegn ved hver muskel under undersøgelse, få tekniske rapporter deler disse ændringer til større samfund. Således muskelvæv fra menneskelige deltagere er ofte spildt som operatøren genopfinder hjulet. Udvidelse af det tilgængelige materiale på biopsier fra en række muskler kan reducere hændelsen af mislykkede biopsier. Denne tekniske rapport beskriver en variation af den modificerede Bergström teknik på musculus tibialis forreste, der begrænser fiber skader og giver fiber længder tilstrækkelig til mekanisk evaluering. Operationen er en ambulant procedure, der kan afsluttes i en time. Restitutionsperioden for denne procedure er øjeblikkelig for let aktivitet (dvs. gang), op til tre dage for genoptagelse af normal fysisk aktivitet, og omkring en uge for sårpleje. Det udtrukne væv kan bruges til mekaniske kraftforsøg, og her præsenterer vi repræsentative aktiveringsdata. Denne protokol er velegnet til de fleste indsamlingsformål, potentielt kan tilpasses andre skeletmuskulatur, og kan forbedres ved ændringer af indsamlingsnålen.

Hele tiden engagement for en deltager var omkring en time (10 min konsultation, 10 min ultralyd, 20 min kirurgi forberedelse og bedøvelseslæg administration, 10 min operation, og 10 min opsving). Ofte, deltagerne ubevidst aktiveret deres TA og havde brug for konsekvente påmindelser for at holde musklen så afslappet som muligt. Når biopsi nålen var inde i musklen, deltagerne normalt rapporteret en unik "tryk" fornemmelse i området omkring biopsi nålen, med lejlighedsvise perioder med moderat til intens ubehag. Eng...

Watch this Scientific Journal Video about Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation at JoVE.com

Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation

Denne tekniske rapport beskriver en variation af den modificerede Bergström teknik til biopsi af musculus tibialis forreste, der begrænser fiberskader.

Indsamling af skeletmuskulatur biopsier fra superior rum humane musculus Tibialis forreste til mekanisk evaluering

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle ...

Velkommen til Ruhr-Universitetet Bochum, Det Naturvidenskabelige Fakultet. I dag vil vi demonstrere indsamlingen af skeletmuskulaturbiopsier fra den overlegne rum af den menneskelige musculus tibialis forreste. Mens biopsi teknikker er effektive til at indsamle muskelvæv, fibrene er ofte strukturelt beskadiget på en sådan måde, at evaluering af fiber mekanik er vanskelig.Vi præsenterer en variation af en modificeret Bergstrom teknik, der begrænser fiber skader og maksimerer fiber længde, således at den mekaniske evaluering af menneskelige fibre kan udføres. Demonstrationen vil blive udført af team læge, Dr.Markus de Marees og forskere, Dr.Daniel Hahn og Anthony Hessel. Deltageren og lægen mødes først for at gennemgå og diskutere proceduren.Hvis deltageren er tilfreds, underskriver han den frivillige aftale om informeret samtykke. Instruer emnet til at lægge liggende og holde deres lemmer så afslappet som muligt. Dorsiflex deltagerens fod, så skinnebialis forreste er slap.Brug en ultralydsonde til at visualisere det tværgående plan af det overfladiske rum i skinnebenet forreste muskel mave, identificere en biopsi område uden større arterier eller nerver. Endelig registrere dybden af den centrale aponeurosis, således at samlingen nålen aldrig køres forbi dette punkt. Roter ultralydsonden for at få adgang til det sagittale plan for det identificerede målområde.Gem et billede af muskel volumen med fascicles synlige. Kirurgi værktøjer er steriliseret og forberedt før proceduren og er fuldt beskrevet i den skriftlige protokol. Bergstrom-nålen har et vindue tæt på spidsen.Inden for denne nål er en mindre hul trokar, som bevæger sig op og ned i akslen og skærer musklen, når de passerer over nålen vinduet. Inden for trokaren er en mindre ramrod, der bruges til at skubbe biopsi ud af trocar. For at trække musklen ind i nålevinduet er en sugeslange fastgjort til toppen af nålen, der suger luft ud af nålen og trækker musklen gennem nålevinduet ved undertryk.Instruer deltageren til at lægge liggende på procedurebordet og slappe af deres benmuskler. Repliker den lille ankel dorsiflexion anvendes under ultralyd imaging, og derefter fastsætte ankelleddet for at minimere rotation under proceduren. Barber og desinficere målincisionsområdet.Dernæst administrere en overfladisk injektion af 1,5 CCs af 2% xylocitin med adrenalin. Dette fungerer som lokalbedøvelse og beholderkonstrikator. Affect tiden er 20 til 30 minutter.Fjern patientens synsvidde til biopsi placering med en skærm. På den tidligere markerede biopsi site gøre en en centimeter proksimalt at distale snit med en steril skalpel, der skærer gennem huden og fascia, udsætter den underliggende muskelvæv. Anbring biopsynålen over snittet, og orientere den vinkelret på huden.Skub biopsinålen en halv til en centimeter ind i musklen. Der kan være en vis lys modstand mod nålen bevægelse, men enhver ekstra modstand er unormal og ofte indikerer en inapt snit. Næste orient nålen til en distalt til proksimale position, skubbe nålen en anden en til to centimeter ind i musklen.Den nøjagtige orientering og rejsedybde af nålen vil være deltagerspecifik. Og dermed baseret på ultralydsundersøgelsen. Fastgør sprøjteslangen til biopsinålen og skab undertryk i nålen.Dette vil trække muskelvæv gennem nålen vinduet. Kraftigt skubbe trokar over nålen vinduet til punktafgifter musklen. Fjern nålen fra benet og videregives til en tekniker til vævsbehandling.Brug sårlukning tape eller lim til primært at lukke såret og anvende forbindinger for at beskytte såret mod infektion eller mekanisk slid. Instruer deltageren i at rejse sig og gå rundt. De vil være ømme, men i stand til at gå rundt med det samme.For at fjerne vævet fra biopsivinduet skal du først udsætte vævet og derefter nedsænke nålespidsen i en modbydelig fyldt med fysiologisk buffer og kraftigt flytte nålen, indtil musklen flyder ud af nålen ind i opløsningen. Proces muskelvæv til mekanisk evaluering ved hjælp af standardmetoder. Vi har for nylig indsamlet 22 biopsier fra deltagere ved hjælp af denne protokol.Den gennemsnitlige indsamling udbytte var 100 til 200 milligram brugbar muskelvæv. Hver biopsi gav 150 til 300 ubeskadigede fibre på tre til fem millimeter i længden. Fiber bundter blev kemisk flået med glycerol og derefter aktiveret i en høj calcium opløsning på en gennemsnitlig sarcomere længde på 2,7 mikron.Biopsier, der er korrekt opbevaret, er levedygtige til mekanisk test i flere måneder. Denne biopsi procedure tager en time. Komplikationer fra biopsier er meget sjældne, men sandsynligvis er en infektion i indsnit site.En stor udfordring i menneskelige muskelfysiologi og biomekanik er at skelne mellem de forskellige tilpasninger af muskel ydeevne til motion og sygdom. For korrekt at identificere fiber niveau tilpasninger til motion eller sygdom, biopsier er passende teknik. Der skal dog gøres opmærksom på at beskytte mod muskelskader under vævsudtrækning.Protokollen demonstreret her giver et højt udbytte af muskelvæv til disse formål.

Research

JoVE Journal

Biology

Mitochondrial Isolation from Skeletal Muscle

Mitochondria are organelles controlling the life and death of the cell. They participate in key metabolic reactions, synthesize most of the ATP, and ...

Purification of Progenitors from Skeletal Muscle

Skeletal muscle contains multiple progenitor populations of distinct embryonic origins and developmental potential. Myogenic progenitors, usually residing ...

Laser-inflicted Injury of Zebrafish Embryonic Skeletal Muscle

Laser-Påført skade af zebrafisk Embryonale skeletmuskulatur

Various experimental approaches have been used in mouse to induce muscle injury with the aim to study muscle regeneration, including myotoxin injections ...

Isolation and Culture of Individual Myofibers and their Satellite Cells from Adult Skeletal Muscle

Isolering og dyrkning af individuelle myofibre og deres satellit celler fra voksne skeletmuskler

Muscle  regeneration in the adult is performed by resident stem cells called satellite  cells. Satellite cells are defined by  their position between the ...

Evaluation of Muscle Function of the Extensor Digitorum Longus Muscle Ex vivo and Tibialis Anterior Muscle In situ in Mice

Evaluation of Muscle Function of the Extensor Digitorum Longus Muscle Ex vivo and Tibialis Anterior Muscle In situ in Mice

Evaluering af muskelfunktionen af ​​extensor digitorum longus musklen<em&gt; Ex vivo</em&gt; Og tibialis anterior muskel<em&gt; In situ</em&gt; I Mus

Body  movements are mainly provided by mechanical function of skeletal muscle. Skeletal  muscle is composed of numerous bundles of myofibers that are ...

Assessment of Calcium Sparks in Intact Skeletal Muscle Fibers

Vurdering af Calcium Sparks i intakte Skeletal muskelfibre

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in ...

Isolation of Blood-vessel-derived Multipotent Precursors from Human Skeletal Muscle

Isolering af blod-fartøj-afledt Multipotente Forstadier fra human skeletmuskel

Since the discovery of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs), the native identity and localization&#160;of MSCs have been obscured by their retrospective ...

Tissue Triage and Freezing for Models of Skeletal Muscle Disease

Tissue Triage og Frysning af modeller af Skeletmuskel Sygdom

Skeletal muscle is a unique tissue because of its structure and function, which requires specific protocols for tissue collection to obtain optimal ...