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

Мы благодарим Микаэлу Рау, Леа-Федю Риссман, Майкла Марша, Янина-Софи Теннлер, Килиана Киммескамп и Вольфганга Ликсе за помощь в проекте. Финансирование этого проекта было предоставлено Фондом МЕРКУР (ID: Ан-2016-0050) в DH.

ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже мы наметим протокол для сбора механически неповрежденных волокон из TA добровольцев, которые были зачислены в отдельное текущее исследование. Этот протокол аналогичен тому, что описано Shanely et al.3, которые описали модифицированную технику Бергстрёма в vastus late...

<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>

В этом докладе мы описали метод биопсии структурно неповрежденной мышечной ткани от TA. Мы обнаружили, что эта процедура дает приемлемое содержание годных к использования мышечных волокон (5-10 волоконных расслоечек препаратов на 50 мг собранной ткани) для механического тестирования. Кро?...

Изучение физиологии мышц человека в клинических или исследовательских целях часто требует биопсии мышц. Например, основная проблема в физиологии мышц человека и биомеханики заключается в том, чтобы различать и понимать различные адаптации мышечной производительности для физических упражнений. Адаптация производительности включает в себя не только структурные адаптации (например, изменения в контрактильные белки, мышечная архитектура), но ивключают в себя нейронные адаптации 1, которые очень трудно, если не невозможно, чтобы оценить отдельно при тестировании нетронутыми на месте человеческих мышц. Эксперименты на уровне волокна удаляют эти компоненты более высокого порядка и позволяют более прямой оценки сокращения мышц и могут быть собраны с помощью методов биопсии. Биопсия мышц была собрана по крайней мере с 1868года 2. Сегодня преобладающей техникой для сбора биопсии мышц является модифицированная техникаБергстрёма 3,,4,5, хотя другие методы доступны, включая использование Конхотома Вейл-Блейксли6 или так называемой тонкойиглы 7,8. Все эти методы используют специальные иглы, как инструменты, которые предназначены для прохода в мышцы и сократить кусок ткани. В частности, модифицированная техника Бергстрёма использует большую модифицированную иглу (размер иглы 5 мм здесь; Рисунок 1) который имеет окно близко к кончику иглы и меньший внутренний трокар, который движется вверх и вниз по игле, сокращая мышцы при прохождении через окно иглы. В этом священном трокаре находится ramrod, который движется вверх и вниз по валу трокара и толкает биопсию к окну иглы. Для того чтобы вытянуть мышцу в окно иглы, шланг всасывания прикреплен, который всасывает воздух из иглы и вытягивает мышцу в окно иглы через отрицательное давление.
Биопсия мышц часто приобретаются для изучения изменений в содержании белка, экспрессии генов или морфологии, вызванных болезнью или вответ на программу упражнений 1,,9,,10,,11. Другим важным использованием для биопсии мышц является механические эксперименты, такие как измерение волоконно-контрактной силы, жесткость мышечного волокна, иисторико-зависимые свойства мышц 12,,13,,14,,15,16. Одноволокнистая или оптоволоконная механика измеряются путем крепления волокон между двигателем длины и предуцом силы на специализированных установках, которые контролируют длину волокна, одновременно измеряя силу. Путем проницаемого (например, skinning) волокон, мембрана сарколеммы становится проницаемой для химических веществ в растворе ванны, что позволяет контролировать активацию путем изменения концентрации кальция. Кроме того, влияние контрактиловых свойств на химические вещества/фармацевтику/другие белки можно легко оценить, добавив реагент, о котором идет речь, в раствор ванны. Однако, в то время как этот метод хорошо используется в других моделях животных, заметно меньше исследований, проведенных механических тестов на кожуройволокон из биопсии мышц человека 17,18,19. Одна из причин заключается в том, что инструменты и протоколы биопсии предназначены для удаления как можно больше мышечной ткани, как это возможно с меньшим уважением к уровню структурных повреждений, полученных во время извлечения тканей. Действительно, недавний протокол биопсии предлагает диск биопсии иглы в мышцу и собирать 2-4 кускимышцы 3. Сам процесс наносит небольшой ущерб ДНК или белковому материалу, но часто разрушает волокна и саркомерные структуры таким образом, что активация мышечных волокон становится нестабильной или невозможной. Кроме того, относительная длина волокон в рамках биопсии, как правило, короткие (Lt;2 мм) и не легко обрабатываются для механического тестирования. Для механических испытаний идеальные волокна длинные (3-5 мм) и не повреждены структурно.
Более продвинутые методы извлечения тканей могут быть использованы для ограничения повреждения волокна. Например, однагруппа 20 воспользовалась ранее запланированными «открытыми операциями» предплечья (например, ремонт перелома костей), где мышцы были полностью открыты, а хирург смог визуализировать структуру мышц и тщательно вскрыть относительно большие и структурно неповрежденные образцы мышечной ткани (15 мм х 5 мм х 5 мм). Этот метод "открытой биопсии" благоприятствует, когда участники проходят ранее запланированную процедуру, и поэтому ограничивает пул потенциальных участников, особенно для здоровых взрослых, где никаких операций в противном случае не было бы. Таким образом, многие биопсии, проводимые в исследовательских целях, проводятся амбулаторно, а место разреза хранится как можно меньше, чтобы ограничить риск заражения, рубцов и времени заживления. Таким образом, большинство биопсий собираются вслепую (т.е. оператор не может видеть коллекционую иглу, когда она проходит через фасцию в мышцу). Это означает, что качество биопсии почти полностью основано на мастерстве и опыте оператора. Каждая мышца имеет свои собственные трудности при сборе тканей, таких как риски нарушения нервов и кровеносных сосудов, выбор идеальной глубины сбора и расположение, и решение о соответствующем положении тела, чтобы сохранить мышцы как можно слабее. К сожалению, большинство мышц конкретных skillsets не записаны, и поэтому каждый врач должен "изобретать колесо" при выполнении биопсии на мышцах, новых для них. Это отсутствие опыта обычно приводит к нескольким коллекциям с низким качеством, пока врач не определяет лучшие практики для биопсии на этой мышце. Начинающие врачи часто учатся навыкам через беседы со своими более опытными коллегами, но относительно мало информативных и рецензируемых текстов существуют по этому вопросу, особенно для мышц, которые традиционно не используются для сбора биопсии. Если мы рассмотрим вышеупомяпную информацию, а также трудности с набором добровольцев для биопсии, то ясно, что требуется больше учебной информации, которая максимизирует шансы на успех для каждого участника.
Таким образом, цель этой работы состояла в том, чтобы представить метод биопсии мышц, который обеспечивает протоколы для успешного сбора биопсии мышц с длинными, неповрежденными фрагментами волокна для механических испытаний. Биопсия мышц человека, как правило, осуществляется на, и основная часть биопсии учебный материал находится на, musculus vastus lateralis. Его относительно большой размер мышц и поверхностное расположение по отношению к коже позволяет для сбора адекватной мышечной ткани, при минимизации дискомфорта пациента ифизической травмы 1,21. Тем не менее, Есть некоторые ограничения на использование vastus lateralis для продольных учебных исследований. Например, во время экспериментальных протоколов, которые включают учебную программу, участники должны воздерживаться от дополнительной подготовки вне исследования в течение периода, который часто охватывает 2-6 месяцев. Для спортсменов это часто невозможно, так как vastus lateralis обычно тренируется во время типичных упражнений (например, приседания, прыжки), или обычно используется для спорта (например, бег, езда на велосипеде). Эти отдельные учебные опыты вдали от цели исследования может привести к мышечной адаптации, которые изменяют механику мышц, архитектуру и физиологию таким образом, что трудно или невозможно знать истинное влияние экспериментального протокола исследования на мышечные свойства. Для этих типов исследований, было бы идеально, чтобы выбрать целевую мышцу, которая часто не находится в центре внимания учебных полков. Musculus tibialis передней (TA) является идеальной целевой мышцы, которая удовлетворяет требованиям выше. Кроме того, учебные мероприятия могут быть направлены на TA с использованием контролируемых подходов, таких как с использованием динамометра. Существует почти нет учебных материалов, относящихся к биопсии мышц TA. Поэтому мы разработали модифицированный протокол для сбора относительно неповрежденной биопсии мышц из 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

Механические свойства контрактных скелетных волокон являются важнейшими показателями общего здоровья мышц, функции и производительности. Биопсия скелетных мышц человека часто собирается для этих начинаний. Тем не менее, относительно мало технических описаний процедур биопсии, за пределами широко используемых musculus vastus lateralis, доступны. Хотя методы биопсии часто корректируются с учетом характеристик каждой изучаемой мышцы, лишь немногие технические отчеты разделяют эти изменения для большего сообщества. Таким образом, мышечная ткань от человеческих участников часто впустую, как оператор изобретает колесо. Расширение доступного материала по биопсии из различных мышц может уменьшить инцидент неудачной биопсии. В этом техническом отчете описывается вариация модифицированного метода Бергстрёма на передней передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждения волокна и обеспечивает длину волокна, достаточную для механической оценки. Операция является амбулаторной процедурой, которая может быть завершена в течение часа. Период восстановления для этой процедуры является немедленным для легкой активности (т.е. ходьба), до трех дней для возобновления нормальной физической активности, и около одной недели для ухода за ранами. Извлеченные ткани могут быть использованы для механических экспериментов силы и здесь мы представляем репрезентативные данные активации. Этот протокол подходит для большинства целей сбора, потенциально адаптируется к другим скелетным мышцам, и может быть улучшена путем модификации коллекции иглы.

Все время обязательства для участника было около одного часа (10 мин консультации, 10 мин УЗИ, 20 мин подготовки хирургии и анестезии администрации, 10 мин хирургии, и 10 мин восстановления). Часто участники бессознательно активировали свой TA и нуждались в последовательных напоминаниях, чтоб...

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

В этом техническом отчете описывается вариация модифицированной техники Бергстрёма для биопсии передней части musculus tibialis, которая ограничивает повреждение волокна.

Коллекция скелетных биопсий мышц из Высшего отсека человеческого мускулуса Tibialis перед механической оценкой

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

Добро пожаловать в Рур-Университет Бохум, факультет спортивных наук. Сегодня мы продемонстрируем коллекцию биопсий скелетных мышц из верхнего отсека передней части человеческого мускулуса tibialis. Хотя методы биопсии являются эффективными при сборе мышечной ткани, волокна часто структурно повреждены таким образом, что оценка механики волокна трудно.Мы представляем вариацию модифицированной техники Бергстрома, которая ограничивает повреждение волокна и максимизирует длину волокна, так что механическая оценка человеческих волокон может быть проведена. Демонстрация будет проводиться врач команды, д-р Маркус де Marees и ученых-исследователей, д-р Даниэль Хан и Энтони Хессель. Участник и врач сначала встречаются, чтобы рассмотреть и обсудить процедуру.В случае удовлетворения участник подписывает договор добровольного информированного согласия. Проинструктируй субъекта лежать на спине и держать их конечности как можно более расслабленным. Dorsiflex ноги участника так, что tibialis передней является вялым.Используйте ультразвуковой зонд для визуализации поперечной плоскости поверхностного отсека в передней части живота голени, определить область биопсии без основных артерий или нервов. Наконец, заметь глубину центрального апорероза так, чтобы коллекция иглы никогда не загнали мимо этой точки. Поверните ультразвуковой зонд, чтобы получить доступ к сагиттаальной плоскости идентифицированной целевой области.Сохранить изображение объема мышц с фасциклами видны. Хирургические инструменты стерилизованы и подготовлены перед процедурой и полностью описаны в письменном протоколе. Игла Бергстром имеет окно близко к кончику.В этой игле находится меньший полый трокар, который движется вверх и вниз по валу и режет мышцы при прохождении через окно иглы. Внутри трокара находится меньший ramrod, который используется, чтобы подтолкнуть биопсии из трокара. Чтобы вытащить мышцу в окно иглы, всасывающий шланг крепится к верхней части иглы, которая высасывает воздух из иглы и тянет мышцу через окно иглы отрицательным давлением.Поручить участнику положить на стол процедуры и расслабить мышцы ног. Воспроизвести небольшой спинной лодыжки используется во время ультразвуковой визуализации, а затем исправить голеностопного сустава, чтобы свести к минимуму вращение во время процедуры. Бритье и дезинфицировать целевую область разреза.Далее вводят поверхностную инъекцию 1,5 КК 2%ксилоцитина с эпинефрином. Он функционирует как локальный анестетик и сосуд-сужение. Время влияния составляет от 20 до 30 минут.Удалите линию зрения пациента в место биопсии с помощью экрана. На ранее отмеченном месте биопсии сделайте один сантиметр проксимальным для дистального разреза стерильным скальпелем, который прорезает кожу и фасцию, обнажая основную мышечную ткань. Распоить биопсию иглы над разрезом и сориентировать его перпендикулярно коже.Нажмите биопсии иглы от половины до одного сантиметра в мышцу. Там может быть некоторая светоустойчивость к движению иглы, но любое дополнительное сопротивление является ненормальным и часто указывает на невпать разрез. Затем сориентировать иглу на дистальное до проксимального положения, толкать иглу еще один на два сантиметра в мышцу.Точная ориентация и глубина путешествия иглы будут конкретными участниками. И, таким образом, на основе ультразвукового обследования. Прикрепите шприц-шланг к игле биопсии и создайте отрицательное давление в игле.Это привлечет мышечную ткань через окно иглы. Принудительно нажмите trocar над окном иглы для того чтобы excise мышца. Снимите иглу с ноги и перейти к технику для обработки тканей.Используйте ленту закрытия раны или клей, чтобы в первую очередь закрыть рану и применить повязки для защиты раны от инфекции или механической ссадины. Поручите участнику встать и прогуляться. Они будут болит, но в состоянии ходить сразу.Чтобы удалить ткань из окна биопсии, сначала разоблачить ткани, а затем погрузил кончик иглы в мерзкий заполнен физиологический буфер и энергично двигаться иглы, пока мышцы плавает из иглы в раствор. Процесс мышечной ткани для механической оценки с использованием стандартных методов. Недавно мы собрали 22 биопсии от участников, используя этот протокол.Средняя урожайность коллекции составила от 100 до 200 миллиграммов годной к использования мышечной ткани. Каждая биопсия дала от 150 до 300 неповрежденных волокон длиной от трех до пяти миллиметров. Волокно пучки были химически кожурой с глицеролом, а затем активируется в растворе кальция в среднем саркомер длиной 2,7 микрона.Биопсии, которые должным образом хранятся жизнеспособны для механического тестирования в течение нескольких месяцев. Эта процедура биопсии занимает один час. Осложнения от биопсии очень редки, но, скорее всего, это инфекция участка разреза.Основная проблема в физиологии мышц человека и биомеханики заключается в том, чтобы различать различные адаптации мышечной производительности к физическим упражнениям и болезни. Для надлежащего выявления уровня волокна адаптации к физическим упражнениям или болезни, биопсии являются подходящим методом. Тем не менее, необходимо позаботиться о защите от повреждения мышц во время извлечения тканей.Протокол, продемонстрированый здесь, обеспечивает высокую урожайность мышечной ткани для этих целей.

Research

JoVE Journal

Biology

Mitochondrial Isolation from Skeletal Muscle

Митохондриальная Изоляция от скелетных мышц

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

Очистка прародителей из скелетных мышц

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

Лазерная нанесенные травмы рыбок данио эмбриональных скелетных мышц

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

Выделение и культура Индивидуальные мышечных волокон и их сателлитные клетки от взрослых скелетных мышц

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

Оценка функции мышц-разгибателей мышц пальцев Longus<em&gt; EX VIVO</em&gt; И передней большеберцовой мышцы<em&gt; В месте</em&gt; У мышей

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

Оценка кальция Sparks в малонарушенных скелетных мышечных волокон

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

Выделение кровеносных сосудов, полученных мультипотентные прекурсоров от человека скелетных мышц

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

Ткань Сортировка и морозильные моделей скелетных мышечных заболеваний

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