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

אנו מודים למיכאלה ראו, ללאה-פדיה ריסמן, מייקל מארש, ג'נינה-סופי טנלר, קיליאן קימסקאמפ ווולפגנג לינק על שסייעו בפרויקט. המימון לפרויקט זה סופק על ידי קרן MERCUR (מזהה: An-2016-0050) ל-DH.

הערה: להלן, אנו מתארים פרוטוקול לקצירת סיבים לא ניזמים מכנית מת"א של מתנדבים שנרשמו למחקר מתמשך נפרד. פרוטוקול זה דומה לזה שתואר על ידי Shanely et al.3, שתיארו את טכניקת Bergström שונה בvasstrus lateralis. המידע המוצג כאן כבר מעודן על ידי קבוצת המחקר שלנו, אבל לא יכול להיות אידיאלי עבור כל קבוצות ה?...

<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>

בדו"ח זה, תיארנו טכניקה לביופסיה של רקמת שריר לא פגומה מבחינה מבנית מת"א. מצאנו כי הליך זה מניב תוכן מקובל של סיבי שריר שנויים (5-10 תכשירים חבילת סיבים לכל 50 מ"ג של רקמה שנאספו) לבדיקות מכניות. יתר על כן, היו לנו מספיק רקמות לניסויים מכניים, גנטיים ופרוטונומיים למעקב.
ישנן מספר ש?...

המחקר של פיזיולוגיה שריר אנושי למטרות קליניות או מחקר לעתים קרובות דורש ביופסיות שרירים. לדוגמה, אתגר מרכזי בפיזיולוגיה שרירים אנושיים וביומכניקה הוא להבחין ולהבין את ההתאמות השונות של ביצועי שרירים להתאמן. התאמות ביצועים אינן כוללות רק התאמות מבניות (למשל, שינויים בחלבונים מתכוובים, ארכיטקטורת שרירים) אלאגם כוללים התאמות עצביות 1, שקשה מאוד, אם לא בלתי אפשרי, להעריך בנפרד בעת בדיקה ללא פגע בשרירים האנושיים situ. ניסויים ברמת הסיבים מסירים רכיבים אלה בסדר גבוה יותר ומאפשרים הערכה ישירה יותר של התכווצות שרירים ותוכלים לאסוף אותם באמצעות טכניקות ביופסיה. ביופסיות שרירים נאספו מאז לפחות 18682. כיום, הטכניקה הדומיננטית לאיסוף ביופסיות שרירים היא טכניקת Bergströmשונה 3,4,5 ,למרות טכניקותאחרות זמינות כולל השימוש של Weil-Blakesley conchotome6 או מה שנקראמחט עדינה 7,8. כל הטכניקות האלה משתמשות בכלים מיוחדים כמו מחט שנועדו לעבור לשריר ולחתוך חתיכת רקמה. באופן ספציפי, טכניקת Bergström שונה משתמשת מחט שונה גדול (5 מ"מ גודל מחט כאן; איור 1) שיש לו חלון קרוב לקצה המחט וtrocar פנימי קטן יותר שזז למעלה ומטה המחט, חיתוך השריר בעת מעבר על חלון המחט. בתוך הטרוקאר הזה הוא נגח שזז למעלה ומטה הפיר של trocar ודוחף את הביופסיה לכיוון חלון המחט. כדי למשוך את השריר לתוך חלון המחט, צינור יניקה מחובר, אשר שואב אוויר מהמחט וממשוך את השריר לתוך חלון המחט באמצעות לחץ שלילי.
ביופסיות שריר נרכשות לעתים קרובות כדי ללמוד שינויים בתוכן חלבון, ביטוי גנים, או מורפולוגיה הנגרמת על ידי מחלה או בתגובהלתוכנית פעילות גופנית 1,9,10,11. שימוש קריטי נוסף עבור ביופסיות שרירים הוא ניסויים מכניים כגון מדידה של כוח כיווץ סיבים, נוקשות סיבי שריר, ומאפייני שריר תלויי היסטוריה12,13,14,15,16. סיבים בודדים או סיבים מכניקה נמדדים על ידי חיבור סיבים בין מנוע אורך ומתמר כוח על אסדות מיוחדות לשלוט אורך סיבים ובו זמנית מדידת כוח. על ידי חריצות (למשל, skinning) סיבים, קרום סרקומה הופך חדיר כימיקלים בתמיסת האמבטיה, המאפשר שליטה הפעלה על ידי ריכוז סידן משתנה. יתר על כן, ההשפעה של תכונות כיווץ על כימיקלים / תרופות / חלבונים אחרים ניתן בקלות להעריך על ידי הוספת reagent המדובר לפתרון האמבטיה. עם זאת, בעוד טכניקה זו משמשת מאוד במודלים אחרים של בעלי חיים, באופן ניכר פחות מחקרים ערכו בדיקות מכניות על סיבים עורים 17,18,19. אחת הסיבות לכך היא כי כלים ביופסיה ונהלים נועדו להסיר כמה שיותר רקמת שריר עם פחות התייחסות לרמה של נזק מבני שנגרם במהלך הפקת רקמות. אכן, פרוטוקול ביופסיה האחרונה מציע לנהוג מחט הביופסיה לתוך השריר ולאסוף 2-4 נתחים של שריר3. התהליך עצמו אינו פוגע בחומר ה-DNA או החלבון, אך לעתים קרובות הורס סיבים ומבנים סרקומריים באופן כזה שהפעלת סיבי שריר הופכת לבלתי יציבה או בלתי אפשרית. יתר על כן, האורך היחסי של סיבים בתוך הביופסיה הם בדרך כלל קצרים (<2 מ"מ) ולא מטופלים בקלות לבדיקות מכניות. לבדיקות מכניות, הסיבים האידיאליים ארוכים (3-5 מ"מ) ולא פגומים מבחינה מבנית.
טכניקות מתקדמות יותר להפקת רקמות יכולות לשמש להגבלת נזק לסיבים. לדוגמה, קבוצהאחת 20 ניצלה את "ניתוחים פתוחים" שתוכננו קודם לכן של זרועות (למשל, תיקון שבר עצם), שבו השרירים נחשפו באופן מלא ומנתח הצליח לדמיין את מבנה השריר ולנתח בזהירות דגימות גדולות יחסית ולא ניזוקו מבחינה מבנית של רקמת שריר (15 מ"מ x 5 מ"מ x 5 מ"מ). טכניקת "ביופסיה פתוחה" זו מועדפת כאשר המשתתפים עוברים הליך שתוכנן מראש, ולכן מגבילה את מאגר המשתתפים הפוטנציאליים, במיוחד עבור מבוגרים בריאים, שבהם לא היו מתרחשים ניתוחים בדרך אחרת. לכן, ביופסיות רבות שנערכו למטרות מחקר נעשות כהליך אשפוז ואתר החתך נשמר קטן ככל האפשר כדי להגביל את הסיכון לזיהום, הצטלקות, וזמן ריפוי. לכן, רוב הביופסיות נאספות באופן עיוור (כלומר, המפעיל אינו יכול לראות את מחט האיסוף כפי שהוא עובר דרך fascia לתוך השריר). זה מרמז על כך שאיכות הביופסיה מבוססת כמעט לחלוטין על המיומנות והניסיון של המפעיל. לכל שריר יש קשיים משלו בעת איסוף רקמות, כגון סיכונים להפר את העצבים וכלי הדם, בחירת עומק אוסף אידיאלי ומיקום, ולהחליט על מיקום הגוף המתאים כדי לשמור על השריר רפוי ככל האפשר. למרבה הצער, רוב הכישורים ספציפיים לשרירים אינם כתובים ולכן כל רופא חייב "להמציא מחדש את הגלגל" בעת ביצוע ביופסיות על השרירים החדשים להם. חוסר ניסיון זה מוביל בדרך כלל מספר אוספים באיכות נמוכה עד הרופא מזהה את שיטות העבודה הטובות ביותר עבור ביופסיות על שריר זה. רופאים מתחילים לעתים קרובות ללמוד את המיומנות באמצעות שיחות עם עמיתיהם המנוסים יותר, אבל יחסית מעט אינפורמטיבי וטקסטים ביקורת עמיתים קיימים בנושא, במיוחד עבור שרירים שאינם משמשים באופן מסורתי עבור איסוף ביופסיה. אם נשקול את המידע הנ"ל, יחד עם הקושי לגייס מתנדבים אנושיים לביופסיות, ברור שיש צורך במידע לימודי נוסף שממקסם את סיכויי ההצלחה של כל משתתף.
לכן, מטרת מאמר זה הייתה להציג טכניקת ביופסיה שריר המספק פרוטוקולים לאוסף מוצלח של ביופסיות שרירים עם ארוך, שברי סיבים לא ניזמים לבדיקות מכניות. ביופסיות שרירים אנושיות מתבצעות בדרך כלל על, ואת החלק הארי של חומר אימון ביופסיה הוא על, השרירים vastus lateralis. גודל השריר הגדול יחסית שלו ומיקומו הפשטי יחסית לעור מאפשר איסוף של רקמת שריר נאותה, תוך מזעור אי נוחות המטופלוטראומה פיזית 1,21. עם זאת, יש כמה מגבלות לשימוש בvass lateralis ללימודי אימון אורכי. לדוגמה, במהלך פרוטוקולים ניסיוניים הכוללים תוכנית אימונים, על המשתתפים להימנע מהכשרה נוספת מחוץ למחקר לתקופה המשתרעת לעתים קרובות על פני 2-6 חודשים. עבור ספורטאים, זה לעתים קרובות לא אפשרי, כמו lateralis vastus הוא בדרך כלל מאומן במהלך תרגילים טיפוסיים (למשל, סקוואט, קופץ), או משמש בדרך כלל עבור הספורט (למשל, ריצה, רכיבה על אופניים). חוויות אימון נפרדות אלה הרחק ממטרת המחקר יכולות לגרום להתאמות שרירים שמשנות את מכניקת השרירים, הארכיטקטורה והפיזיולוגיה באופן כזה שקשה או בלתי אפשרי לדעת את ההשפעה האמיתית של הפרוטוקול הניסיוני של המחקר על תכונות שרירים. עבור סוגים אלה של מחקרים, זה יהיה אידיאלי לבחור שריר היעד כי הוא לעתים קרובות לא המוקד של גדודי אימון. השרירים השוקיאליים הקדמיים (ת"א) הוא שריר יעד אידיאלי העונה על הדרישות לעיל. בנוסף, ניתן למקד התערבויות אימון כלפי ת"א באמצעות גישות הניתנות לשליטה, כגון שימוש בדינומטר. אין כמעט חומר אימון הנוגע לביופסיה של השריר של ת"א. לכן, פיתחנו פרוטוקול שונה לאיסוף ביופסיות שרירים שלא ניזתם באופן יחסי מת"א.

<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

המאפיינים המכניים של סיבי השלד מתכווץ הם אינדיקטורים מכריעים של בריאות השריר הכוללת, פונקציה, וביצועים. ביופסיות שריר השלד האנושי נאספות לעתים קרובות עבור מאמצים אלה. עם זאת, תיאורים טכניים מעטים יחסית של הליכי ביופסיה, מחוץ לחלל העצום הידוע בדרך כלל, זמינים. למרות טכניקות ביופסיה מותאמים לעתים קרובות כדי להתאים את המאפיינים של כל שריר תחת מחקר, דוחות טכניים מעטים לשתף שינויים אלה לקהילה הגדולה. לכן, רקמת שריר ממשתתפים אנושיים מבוזבזת לעתים קרובות כמו המפעיל ממציא מחדש את הגלגל. הרחבת החומר הזמין על ביופסיות ממגוון רחב של שרירים יכול להפחית את האירוע של ביופסיות כושלות. דו"ח טכני זה מתאר וריאציה של טכניקת Bergström שונה על הקדמי השרירים tibialis המגביל את נזק סיבים ומספק אורכי סיבים מתאימים להערכה מכנית. הניתוח הוא הליך אשפוז שניתן להשלים כך גם בעוד שעה. תקופת ההחלמה של הליך זה היא מיידית לפעילות קלה (כלומר, הליכה), עד שלושה ימים לצורך חידוש פעילות גופנית רגילה, וכשבוע לטיפול בפצעים. הרקמה שחולצו יכולה לשמש לניסויים בכוח מכני וכאן אנו מציגים נתוני הפעלה מייצגים. פרוטוקול זה מתאים לרוב מטרות האיסוף, הניתן להתאמה פוטנציאלית לשרירי השלד האחרים, ועשוי להיות משופר על-ידי שינויים במחט האיסוף.

ההתחייבות הזמן כולו למשתתף היה כשעה אחת (10 דקות ייעוץ, 10 דקות אולטרסאונד, 20 דקות הכנה לניתוח ומינהל הרדמה, 10 דקות ניתוח, ו 10 דקות התאוששות). לעתים קרובות, המשתתפים הפעילו באופן לא מודע את ת"א שלהם ונזקקו לתזכורות עקביות כדי לשמור על השריר רגוע ככל האפשר. כאשר מחט הביופסיה הייתה בתוך השריר, המש?...

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

דו"ח טכני זה מתאר וריאציה של טכניקת Bergström שונה לביופסיה של השרירים tibialis הקדמי המגביל את נזק סיבים.

אוסף של ביופסיות שריר השלד מהתאי העליון של השרירים האנושיים Tibialis הקדמי להערכה מכנית

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

ברוכים הבאים לבוקום של אוניברסיטת רוהר, הפקולטה למדעי הספורט. היום, אנו נדגים את האוסף של ביופסיות שריר השלד מהתא העליון של השרירים האנושיים tibialis הקדמי. בעוד טכניקות ביופסיה יעילים באיסוף רקמת שריר, הסיבים נפגעים לעתים קרובות מבנית באופן כזה הערכת מכניקת סיבים קשה.אנו מציגים וריאציה של טכניקת ברגסטרום שונה המגבלה נזק לסיבים ומגדילה את אורך הסיבים כך שניתן יהיה לבצע הערכה מכנית של סיבים אנושיים. ההפגנה תבוצע על ידי רופא הצוות, ד"ר מרקוס דה מריס ומדעני המחקר, ד"ר דניאל האן ואנתוני הסל. המשתתף והרופא נפגשים תחילה כדי לסקור ולדון בהליך.אם מרוצה, המשתתף חותם על חוזה הסכמה מדעת מרצון. הורה לנושא להניח עלינו ולשמור על איברם רגוע ככל האפשר. דורסיפלקס רגלו של המשתתף כך השוקיאליס anterior הוא רפוי.השתמש בבדיקה אולטרסאונד כדי לדמיין את המישור הרוחבי של התא השטחי בתוך בטן השריר הקדמי tibialis, לזהות אזור ביופסיה ללא עורקים ראשיים או עצבים. לבסוף, לתעד את העומק של aponeurosis המרכזי, כך מחט האוסף הוא אף פעם לא מונע בעבר נקודה זו. סובב את בדיקת האולטרסאונד כדי לגשת למישור הסגיטלי של אזור המטרה המזוהה.שמור תמונה של נפח השריר עם fascicles גלוי. כלי הניתוח מעוכלים ומוכנים לפני ההליך ומתוארים במלואם בפרוטוקול הכתוב. למחט ברגסטרום יש חלון קרוב לקצה.בתוך מחט זו הוא trocar חלול קטן יותר, אשר נע למעלה ולמטה את הפיר וחותך את השריר כאשר עובר מעל חלון המחט. בתוך הטרוקאר יש רמרוד קטן יותר המשמש כדי לדחוף את הביופסיה מחוץ לטרוקאר. כדי למשוך את השריר לתוך חלון המחט, צינור יניקה מחובר לראש המחט שואב אוויר מהמחט ומושך את השריר דרך חלון המחט על ידי לחץ שלילי.הורה למשתתף להניח על שולחן הניתוחים ולהרפות את שרירי הרגליים. לשכפל את dorsiflexion קרסול קל בשימוש במהלך הדמיה אולטרסאונד, ולאחר מכן לתקן את מפרק הקרסול כדי למזער את הסיבוב במהלך ההליך. לגלח ולחטא את אזור החתך היעד.הבא לנהל הזרקה שטחית של 1.5 CCs של 2%xylocitin עם אפינפרין. זה מתפקד כמו הרדמה מקומית התכווצות כלי. זמן ההשפיעות הוא 20 עד 30 דקות.הסר את קו הראייה של המטופל למיקום הביופסיה עם מסך. באתר הביופסיה שסומן בעבר לעשות פרוקסימלי סנטימטר אחד כדי דיסטלי חתך עם אזמל סטרילי שחותך דרך העור fascia, חשיפת רקמת השריר הבסיסית. מקם את מחט הביופסיה על החתך וכוון אותה בניצב לעור.לדחוף את מחט הביופסיה חצי לס"מ אחד לתוך השריר. ייתכן שיש עמידות קלה לתנועת המחט, אך כל התנגדות נוספת אינה תקינה ולעתים קרובות מצביעה על חתך לא פתיר. הבא לכוון את המחט למצב דיסטלי כדי proximal, לדחוף את המחט עוד אחד עד שני סנטימטרים לתוך השריר.הכיוון המדויק ועומק הנסיעה של המחט יהיו ספציפיים למשתתף. וכך מבוסס על בדיקת אולטרסאונד. חבר את צינור המזרק למחט הביופסיה וצור לחץ שלילי במחט.זה ימשוך את רקמת השריר דרך חלון המחט. לדחוף בכוח את trocar מעל חלון המחט כדי למלמל את השריר. מוציאים את המחט מהרגל ומעבירים לטכנאי לעיבוד רקמות.השתמש סרט סגירת פצע או דבק בעיקר כדי לסגור את הפצע ולהחיל תחבושות כדי להגן על הפצע מפני זיהום או שחיקה מכנית. הורה למשתתף לקום ולהסתובב. הם יהיו כואבים, אבל מסוגלים להסתובב מיד.כדי להסיר את הרקמה מחלון הביופסיה, תחילה לחשוף את הרקמה, ולאחר מכן שקוע קצה המחט לתוך חיץ פיזיולוגי מלא במרץ להזיז את המחט עד השריר צף מתוך המחט לתוך הפתרון. לעבד רקמת שריר להערכה מכנית בשיטות סטנדרטיות. לאחרונה אספנו 22 ביופסיות ממשתתפים באמצעות פרוטוקול זה.תשואת הגבייה הממוצעת הייתה 100 עד 200 מיליגרם של רקמת שריר שמיש. כל ביופסיה הניבה 150 עד 300 סיבים שלא ניזוקו באורך של שלושה עד חמישה מילימטרים. חבילות סיבים היו עור כימי עם גליצרול ולאחר מכן הופעלו בתותב סידן גבוה באורך סרקומר ממוצע של 2.7 מיקרון.ביופסיות המאוחסנות כראוי הן קיימא עבור בדיקות מכניות במשך מספר חודשים. הליך הביופסיה הזה לוקח שעה. סיבוכים של ביופסיות הם נדירים מאוד, אבל סביר להניח הוא זיהום של אתר החתך.אתגר מרכזי בפיזיולוגיה וביומכניקה של השרירים האנושיים הוא להבחין בין ההתאמות השונות של ביצועי השרירים להתעמלות ומחלות. כדי לזהות כראוי התאמות ברמת הסיבים לממש או מחלה, ביופסיות הן טכניקה מתאימה. עם זאת, יש לדאוג כדי להגן מפני נזק לשרירים במהלך מיצוי רקמות.הפרוטוקול המודגם כאן מספק תשואה גבוהה של רקמת שריר למטרות אלה.

Research

JoVE Journal

Biology

Mitochondrial Isolation from Skeletal Muscle

בידוד מיטוכונדריאלי של שריר השלד

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

טיהור אבות מן שרירי השלד

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

פגיעת הליזר הביא על שריר שלד עוברי דג זברה

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

בידוד ותרבות של Myofibers פרט ותאי הלווין שלהם משרירי שלד למבוגרים

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

הערכה של תפקוד שרירים של שריר extensor digitorum Longus<em&gt; גופיים</em&gt; ושריר קדמי tibialis<em&gt; באתר</em&gt; בעכברים

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

הערכה של סידן ניצוצות בסיבי שריר שלד שלמים

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

בידוד של דם המופק מכולים multipotent מבשרים משרירי שלד אדם

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

Triage רקמות ומקפיאים למודלים של מחלות שרירי שלד

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