Name: maximum isometric tetanic force measurement of the tibialis anterior muscle in the rat
Uploaded: 2021-06-26T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Maximum Isometric Tetanic Force Measurement of the Tibialis Anterior Muscle in the Rat at JoVE.com

La investigación reportada en esta publicación fue apoyada por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares de los Institutos Nacionales de Salud bajo el Número de Premio RO1 NS 102360. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.

Todos los procedimientos de animales se realizaron con la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC A334818).
1. Calibración del transductor de fuerza
<ol><li>Asegúrese de que el ordenador esté conectado correctamente al dispositivo multifuncional de adquisición de datos de E/S (DAQ) USB-6009, que a su vez debe estar conectado al transductor de fuerza. NOTA: Otras cepas y especies de ratas pueden requerir un transductor de fuerza de célula de carga dif...

Este protocolo describe un método previamente validado para adquirir las medidas máximas exactas de ITF del músculo del TA en el modelo32de la rata. La recuperación de la fuerza máxima después de los tratamientos experimentales de la reconstrucción del nervio es de interés primario en el ajuste clínico pues prueba que el nervio no sólo regeneró, pero también hizo conexiones de trabajo con el músculo de la blanco. El ITF se puede utilizar en un modelo de brecha nerviosa pequeña, como ...

La pérdida de la función motora después de una lesión traumática del nervio periférico tiene un impacto significativo en la calidad de vida y el estado socioeconómico de los pacientes1,2,3. El pronóstico de esta población de pacientes sigue siendo pobre debido a las mejoras mínimas en las técnicas quirúrgicas a lo largo de los años4. La reparación epineural directa de extremo a extremo sin tensión forma la reconstrucción quirúrgica estándar de oro. Sin embargo, en los casos con brechas nerviosas extendidas, la interposición de un injerto de nervio autólogo ha demostrado ser superior5,6. La morbilidad asociada al sitio donante y la disponibilidad limitada de injertos de nervio autólogo han impuesto la necesidad de técnicas alternativas7,8.
Se han utilizado modelos animales experimentales para dilucidar el mecanismo de regeneración de los nervios periféricos y evaluar los resultados de una variedad de opciones de tratamiento reconstructivo y farmacológico8,9. El modelo de nervio ciático de rata es el modelo animal más utilizado10. Su pequeño tamaño los hace fáciles de manejar y casar. Debido a su potencial neurorregenerativo superlativo, la disminución del tiempo entre la intervención y la evaluación de los resultados puede resultar en costos relativamentemenores 11,12. Otras ventajas de su uso incluyen similitudes morfológicas con las fibras nerviosas humanas y el alto número de estudios comparativos/históricos13. Aunque este último debe abordarse con cautela, ya que una amplia variedad de diferentes medidas de resultado entre los estudios hace que sea difícil comparar los resultados14,15,16,17,18.
Las medidas de resultado para evaluar la regeneración nerviosa van desde la electrofisiología hasta la histomorfometría, pero estos métodos implican una correlación pero no necesariamente miden directamente el retorno de la funciónmotora 14,15. La regeneración de las fibras nerviosas podría no hacer conexiones apropiadas que pueden causar una sobreestimación del número de conexionesfuncionales 14,15,19,20. La mejor y clínicamente más relevante medida para demostrar la reinnervación correcta de los órganos finales sigue siendo la evaluación de la función muscular21,22,23. Sin embargo, la creación de herramientas de evaluación de la función motora para modelos animales es un desafío. Medinaceli et al. describieron por primera vez el análisis de la pista de senderismo, que desde entonces ha sido el método más utilizado para evaluar la recuperación funcional en estudios experimentales de nervios periféricos21,24,25,26,27,28. El análisis de la pista de caminar cuantifica el índice funcional ciático (SFI) basado en las mediciones de huellas de patas de ratas caminantes21,29. Las principales limitaciones del análisis de la pista de caminar, como las contracturas de los dedos de los dedos, la automutilación, el manchado de la impresión y la mala correlación con otras medidas de reinnervación, han requerido el uso de otros parámetros para la cuantificación de la recuperación funcional30,31.
En estudios previos en ratas Lewis32 y conejos neozelandeses33,validamos la medición isométrica de la fuerza tetánica (ITF) para el músculo tibial anterior (TA) y demostramos su efectividad en la evaluación de la recuperación muscular después de diferentes tipos de reparación nerviosa34,35, 36,37,38,39. El músculo TA es muy adecuado debido a su tamaño relativamente grande, inervación por la rama peroneal del nervio ciático y propiedades bioquímicas bien dilucidadas40,41,42,43. Cuando se optimiza la longitud muscular (fuerza de precarga) y los parámetros eléctricos, la ITF proporciona una variabilidad de lado a lado de 4,4% y 7,5% en ratas32 y conejos33,respectivamente.
Este artículo proporciona un protocolo detallado de la medida de ITF en el modelo del nervio ciático de la rata, incluyendo una descripción cuidadosa del planeamiento prequirúrgico necesario, del acercamiento quirúrgico y de la disección del nervio peroneo común y del tendón distal del músculo de TA. Utilizando valores predeterminados para la intensidad y duración del estímulo, se definirá la longitud muscular óptima y la frecuencia del pulso del estímulo. Con estos cuatro parámetros, la ITF puede medirse posteriormente de manera consistente y precisa.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Sodium Chloride</td>
			<td>Baxter Healthcare Corporation, Deerfield, IL, USA</td>
			<td>G130203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mm Kirshner wires</td>
			<td>Pfizer Howmedica, Rutherford, NJ</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson Tissue Forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>MTK-6801226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar electrode cables</td>
			<td>Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar stimulator device</td>
			<td>Grass SD9, Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton-tip Applicators</td>
			<td>Cardinal Health, Waukegan, IL, USA</td>
			<td>C15055-006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved Mosquito forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>MTK-1201112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force Transducer MDB-2.5</td>
			<td>Transducer Techniques, Temecula, CA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze Sponges 4x4</td>
			<td>Covidien, Mansfield, MA, USA</td>
			<td>2733</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ground cable</td>
			<td>Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane chamber</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Ketalar, Par Pharmaceutical, Chestnut, NJ</td>
			<td>42023-115-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabView Software</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loop</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical curved forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>JFA-5B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical scissors</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>SAS-15R-8-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical straight forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>JF-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retractor</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>AG-124426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel Blade No. 15</td>
			<td>Bard-Parker, Aspen Surgical, Caledonia, MI, USA</td>
			<td>371115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slim Body Skin Stapler</td>
			<td>Covidien, Mansfield, MA, USA</td>
			<td>8886803512</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Subminiature electrode</td>
			<td>Harvard Apparatus, Holliston, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Nerve Stimulator</td>
			<td>Checkpoint Surgical LCC, Cleveland, OH, USA</td>
			<td>9094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terrell Isoflurane</td>
			<td>Piramal Critical Care Inc., Bethlehem, PA, USA</td>
			<td>H961J19A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing platform</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetontomy Scissors</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>ASIM-187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Traceable Big-Digit Timer/Stopwatch</td>
			<td>Fisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>S407992</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB-6009 multifunctional I/O data acquisition (DAQ) device</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX</td>
			<td>779026-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Base Holder</td>
			<td>Noga Engineering &#38; Technology Ltd., Shlomi, Isreal</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Attached clamp is custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (10 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820010.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (20 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820020.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (50 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820050.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Xylamed, Bimeda MTC Animal Health, Cambridge, Canada</td>
			<td>1XYL002</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

maximum isometric tetanic force measurement of the tibialis anterior muscle in the rat

Lesiones traumáticas del nervio dan lugar a pérdida funcional substancial y los defectos segmentarios del nervio hacen necesario a menudo el uso de los injertos autólogos del nervio de la interposición. Debido a su disponibilidad limitada y a la morbosidad asociada del lado dispensador de aceite, muchos estudios en el campo de la regeneración del nervio se centran en técnicas alternativas para cerrar un boquete segmentario del nervio. Para investigar los resultados de las opciones experimentales quirúrgicas o farmacológicas del tratamiento, el modelo del nervio ciático de la rata se utiliza a menudo como prueba biológica. Hay una variedad de medidas de resultado utilizadas en modelos de ratas para determinar el grado de regeneración nerviosa. La fuerza máxima de salida del músculo diana sigue siendo el resultado más relevante para la traducción clínica de terapias experimentales. La medida isométrica de la fuerza de la contracción tetánica del músculo se ha descrito previamente como técnica reproducible y válida para evaluar la recuperación del motor después de lesión o de la reparación del nervio en modelos de la rata y del conejo. En este vídeo, proporcionaremos una instrucción paso a paso de este procedimiento inestimable para el gravamen de la recuperación funcional del músculo anterior de tibialis en un modelo del defecto del nervio ciático de la rata usando parámetros optimizados. Describiremos las preparaciones prequirúrgicas necesarias además del acercamiento y de la disección quirúrgicos del nervio peroneo común y del tendón anterior del músculo tibialis. Se detallará la técnica isométrica de medición de la fuerza tetánica. Se explica la determinación de la longitud óptima del músculo y la frecuencia del pulso del estímulo y se demuestra la medición de la contracción máxima del músculo tetánico.

Se utilizan cinco parámetros para medir la medición de la ITF. Estos incluyen tensión muscular (fuerza de precarga), intensidad de estímulo (voltaje), frecuencia de pulso de estímulo, duración del estímulo de 0,4 ms y un retraso de 2 ms. Antes de medir la ITF, la tensión muscular óptima debe determinarse utilizando dos contracciones musculares de contracción única a una intensidad de 2 V durante la prueba de parámetros. Estos estímulos provocan la dorsiflexión de la pata y producen una señal de salida en e...

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Maximum Isometric Tetanic Force Measurement of the Tibialis Anterior Muscle in the Rat

La evaluación de la recuperación del motor sigue siendo la medida del resultado de la referencia en estudios periféricos experimentales del nervio. La medida isométrica de la fuerza tetánica del músculo anterior de tibialis en la rata es una herramienta inestimable para evaluar resultados funcionales después de la reconstrucción de los defectos del nervio ciático. Los métodos y matices se detallan en este artículo.

Medición De La Fuerza Teánica Isométrica Máxima Del Músculo Tibial Anterior En La Rata

Traumatic nerve injuries result in substantial functional loss and segmental nerve defects often necessitate the use of autologous interposition nerve ...

El objetivo general de este video es proporcionar una instrucción paso a paso sobre cómo medir la fuerza tetánica isométrica del músculo tibial anterior en la rata, un método reproducible y validado para evaluar la recuperación funcional después de una lesión o reconstrucción del nervio ciático. El modelo del defecto del nervio ciático de la rata se utiliza a menudo para evaluar las opciones experimentales del tratamiento para lesión periférica del nervio. Para replicar el tratamiento del patrón oro para los defectos segmentarios del nervio en ratas, un segmento de 10 milímetros del nervio ciático se suprime generalmente invertido en el lugar como autoinjerto de la interposición.En los tratamientos experimentales, la brecha nerviosa se puede reconstruir utilizando otras técnicas, como un aloinjerto o conducto nervioso. Para la traducción clínica de estas técnicas experimentales, es importante medir el grado de recuperación de la función motora en el músculo diana. En este video, describiremos cómo hacer eso para el músculo tibial anterior estimulando el nervio peroneo común.Inicie el procedimiento calibrando el transductor de fuerza. Coloque la plataforma de prueba, que contiene dos bloques de madera en la mesa de procedimiento. Asegúrese de que el ordenador esté conectado a un dispositivo de adquisición de datos, que a su vez debe estar conectado al transductor de fuerza.Conecte el transductor de fuerza verticalmente a la plataforma de prueba utilizando su base de vacío. Sujete el lazo a la abrazadera para los pesos de calibración. Abra el software y ejecute el instrumento virtual para la medición de la fuerza tetánica isométrica y seleccione una nueva calibración.La calibración comienza con peso cero en el bucle. Consecutivamente, con 10, 20, 30 y 50 gramos de peso y recoger los datos entre cada medición de peso. Seleccione el proceso una vez que se recojan las cinco mediciones de peso.En caso de una calibración exitosa, el gráfico debe representar una curva lineal positiva, aceptar los valores para continuar. Retire el bucle y los pesos de la abrazadera y reposicione el transductor de fuerza horizontalmente en la plataforma de prueba. Seleccione cero para finalizar el proceso de calibración.Después de inducir la anestesia usando una cámara de isoflurano, afeite una extremidad posterior y coloque la rata en una almohadilla de calentamiento de 37 grados. Anestesiado profundamente la rata con una inyección intraperitoneal de un cóctel de ketamina y xilazina y administrar de cinco a seis mililitros de solución salina por vía subcutánea para mantener un estado de hidratación adecuado durante todo el procedimiento. Coloque la rata de lado y cree una incisión posterolateral del muslo de 2 a 3 centímetros, paralela al fémur.Para exponer la rama peroneal del nervio del nervio ciático, separe el músculo femoral del bíceps del maximus del glúteo y del músculo vasto de los lateralis diseccionando el plano fascial entre estos músculos. Coloque el retractor entre los músculos separados para tener un mejor acceso al nervio ciático. Identifique la trifurcación del nervio ciático en el nervio peroneo, el nervio tibial y el nervio sural.Utilice un fórceps curvo para diseccionar la rama del nervio peroneo del tejido circundante. En caso de incertidumbre, pellizque suavemente el nervio y observe si la respuesta motora es la dorsiflexión de la pata trasera. Para exponer el músculo tibial anterior, coloque la rata sobre su espalda e incise el aspecto anterolateral del miembro inferior, comenzando en la articulación de la rodilla y descendiendo al lado mediodorsal de la pata.Aísle el tendón distal del músculo anterior tibial del tejido circundante. Use un pezón dentador de mosquitos para diseccionar sin rodeos el tendón hasta su inserción y cortar el tendón en el punto de inserción. El primer paso en el proceso de medición de la fuerza tetántica isométrica es la optimización de la longitud muscular, también conocida como la prueba de parámetros.Transfiera la rata junto con la almohadilla térmica a la plataforma de prueba, use dos cables k de 1 milímetro para fijar la extremidad posterior al bloque de madera. Perfore el primer alambre k a través del fémur distal y el segundo a través del tobillo. Coloque el soporte del electrodo de subminiatura a la plataforma de ensayo y coloque la abrazadera alrededor de la ubicación del nervio peroneo.Inserte el cable de tierra en los músculos circundantes y coloque de nuevo el retractor para acceder al nervio peroneo. Conecte los cables del electrodo bipolar al electrodo de subminiatura y enganche el electrodo alrededor del nervio peroneo usando los fórceps curvos. Utilice la abrazadera del soporte para fijar la posición del electrodo de subminiatura.Sujete el tendón distal del músculo tibial anterior a la abrazadera que está unida al transductor de fuerza. Para una medición precisa, es importante que el transductor de fuerza se coloque paralelo al curso del músculo tibial anterior. Asegúrese de que el cable de referencia de rata se coloca distal en el electrodo de subminiatura y el cable de electrodo activo negro proximal.Conecte estos cables y el cable de tierra a un dispositivo estimulador bipolar. Para la optimización de la longitud muscular, ajuste la configuración del estimulador bipolar a un retraso de dos milisegundos de duración de 0,4 milisegundos y una intensidad de estímulo de 2 voltios. Una vez que todo esté bien conectado, configure el software en la prueba de parámetros y presione la recopilación de desencadenadores.Aumente la longitud muscular, también conocida como precarga, moviendo el brazo de palanca unido al transductor de fuerza. La precarga es el gran kit en la parte superior del gráfico en la pantalla. Comience con una precarga de 10 gramos y dé dos contracciones individuales presionando el botón de estímulo en el simulador bipolar hacia abajo.La salida será visible en el gráfico como dos fuerzas de salida máximas y la rata debe mostrar la dorsiflexión de la pata. Presione la colección de desencadenadores de nuevo para medir estos dos picos. Por lo general, el programa detecta automáticamente los picos.En ese caso, presione aceptar para continuar. Si el software, sin embargo, no reconoce los picos, haga clic en rechazar y seleccione manualmente los picos. Las dos fuerzas de salida se promediarán a una fuerza de salida de pico media, que se presentará en el lado derecho del gráfico.La fuerza muscular activa se puede calcular restando la precarga de esta fuerza de salida media. Utilice incrementos de 10 gramos de precarga hasta que se identifique la precarga que resulta en la fuerza muscular activa máxima. Cada medición de precarga debe llevarse a cabo de la misma manera presionando el botón de estímulo en el simulador bipolar dos veces hacia abajo.Para facilitar este proceso, anote la fuerza muscular activa para cada precarga y deje de aumentar la precarga tan pronto como la fuerza muscular activa caiga. En este ejemplo, la fuerza muscular activa máxima es cambiar a una precarga de 20 gramos. La precarga que produce la mayor fuerza muscular activa, en otras palabras, la longitud muscular óptima, se utilizará para medir la fuerza tetánica isométrica.Libera la tensión en el músculo e hidrata el músculo con solución salina calentada. Espere cinco minutos antes de comenzar la medición de la fuerza tetánica isométrica. Mientras espera, ajuste la intensidad del estímulo a 10 voltios, lleve la duración en 0.4 milisegundos y el retraso en dos milisegundos.La fuerza teténica isométrica se medirá utilizando frecuencias crecientes, a partir de 30 Hertz. Cambie de la prueba de parámetros a la prueba de frecuencia en el software y mueva el transductor de fuerza a la longitud muscular óptima predeterminada. Ahora induzca la estimulación tetánica presionando el botón de estímulo en el simulador bipolar hacia arriba durante un máximo de cinco segundos o hasta que se observe claramente un pico de fuerza.La curva tetánica óptima aumenta bruscamente, luego tiene una fase de meseta lentamente decreciente seguida de una fuerte disminución. Documente el pico de fuerza para cada frecuencia de estímulo. Dejar reposar el músculo a cero precarga durante cinco minutos e hidratar el músculo con solución salina calentada entre cada medida.Utilice incrementos de 30 Hertz y una resolución de 10 Hertz hasta que se observe la meseta de fuerza máxima. Esta será la fuerza tetánica isométrica. Use grapas o suturas para cerrar la piel y repita todo el procedimiento en la extremidad posterior contralateral.Eutanasiar al animal después de terminar la medición en el lado contralateral. Después de ver este video, usted debe tener una buena comprensión de cómo medir reproduciblemente la fuerza muscular tetánica isométrica en ratas que se han sometido a la reconstrucción del nervio ciático.

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