Name: in vivo measurement of knee extensor muscle function in mice
Uploaded: 2021-03-04T14:30:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about In vivo Measurement of Knee Extensor Muscle Function in Mice at JoVE.com

ברצוננו להודות לרוסאריו מארוטו על הסיוע הטכני. מחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי המכון הלאומי לדלקת פרקים ומחלות שרירים ושלד ועור של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R01 AR072061 (CSF). התוכן הוא באחריות המחברים בלבד ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות.

כל ההליכים הניסיוניים אושרו על ידי אוניברסיטת קנטאקי מוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש בוועדה.
1. התקנת ציוד
<ol><li>ודא שהמכונות מחוברות לפי מפרטי היצרן.</li>
	<li>אם עדיין לא במקום, חבר את מנוע 300D-305C-FP עם מנגנון הארכת הברך לפלטפורמת בעלי החיים 809C.</li>
	<li>הפעל את משאבת המים ל 37 °C (50 °F) כדי להתחיל לחמם את הרציף.</li>
	<li>אם המחשב עדיין לא מופעל, הפעל את המחשב ולאחריו ממריץ דו-פאזי בעל הספק גבוה ומערכת מנוף דו-פאזית בעלת עוצמה גבוהה ומערכת מנוף דו-מצבית דו-ערוצית של 2 ערוצים.</li>
	<li>יוצקים איזופלוראן לתוך מאדה לקו מילוי מקסימלי.</li>
</ol>2. הגדרת תוכנה
<ol><li>פתח את התוכנה (פרטים שסופקו בטבלת החומרים).</li>
	<li>כדי להשתמש בתכונה 'גירוי מיידי' בשילוב עם Live Data Monitor כדי למטב את מיקום הבדיקה (שלב 4), בחר 'הכן ניסוי' ואחריו 'קביעת תצורה של סטיים מידיים' (איור 1). הגדר את תדר הדופק (Hz) כ- 125, רוחב דופק (ms) כ- 0.2, מספר הפולסים כ- 1, תדירות הרכבת (הרץ) כ- 0.5 וזמן ריצה (ים) כ- 120.</li>
	<li>בחר קובץ ופתח את Live Data Monitor.</li>
	<li>לביצוע ניסויים של עוויתות (שלב 5) ותדר מומנט (שלב 6), בחר מחקר מתוכנת בעבר הכולל ניסויים מתאימים בתדר המומנט של עווית והרחבת הברך (המפורטים להלן בשלב 5 ודרג 6).<ol>
<li>בחר את העכבר הניסיוני המתאים או הוסף חיה חדשה והזן מידע עכבר מתאים לאחסון עם נתוני מומנט.</li>
		<li>בחר את הניסוי הבא או את הניסוי הקודם כדי לעבור מפרוטוקול עווית לרצף תדירות מומנט.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הגדרת עכבר
<ol><li>הנח עכבר בודד בתא ההרדמה.</li>
	<li>שחרר שסתום מיכל חמצן וקבע קצב זרימת חמצן ב 1 L / min עם 2.5% איזופלוראן.</li>
	<li>ודא כי העכבר נשאר בתא עם המכסה סגור היטב עד מחוסר הכרה לחלוטין. אשר אובדן הכרה מוחלט על ידי רפלקס כף הרגל חסר עם צביטת בוהן.</li>
	<li>מניחים עכבר מרדים בתנוחת סופין עם הראש באף על הפלטפורמה המחוממת עם קצב זרימת חמצן ב 1 L / min עם 2.5% איזופלוראן.</li>
	<li>גילחו שיער מהגפה האחורית הימנית באמצעות קוצץ חשמלי. מוציאים את השיער מהאזור המגולח עם מגבון אלכוהול ואקום קטן. יש לנקות את השיער שהוסר הרחק מהגפה האחורית ומהפלטפורמה.</li>
	<li>יש להדק בבטחה את הגפה האחורית העליונה, האחורית לברך(איור 2). הערה: ודא כי טווח התנועה של הברך אינו עכב.</li>
	<li>מניחים את הגפה האחורית התחתונה לתוך מנגנון הארכת הברך עם השוקה האחורית נוגעת קלות בחתיכת הפלסטיק המתכווננים (קריאת הכוח בערוץ צריכה לקרוא בין 0 ל -1.0 mN * m). בהתאם לגודל הגפה האחורית התחתונה של העכבר, סרט ניתוחי עשוי להיות עטוף סביב החלק התחתון של חתיכת הפלסטיק מתכוונן כדי לאפשר את הרגל לנוח בבטחה. הערה: תמונות וממדים מפורטים של פיסת הפלסטיק בהתאמה אישית מוצגים באיור 1 המשלים.</li>
	<li>כוונן את הידיות על הפלטפורמה כדי להבטיח שהברך כפופה ב-60 מעלות.</li>
	<li>הניחו קלות פיסת סרט על פלג פלג עליון של העכבר על הפלטפורמה כדי למנוע תנועה מפצה עם הארכת ברך מקסימלית.</li>
</ol>4. מיקום אלקטרודה
<ol><li>מניחים אלקטרודות תת עוריות 2-4 מ"מ פרוקסימלי לברך ישירות מעל שרירי הארבע ראשי /הרחבת הברך(איור 2). אלקטרודות צריך להיות בערך 1-2 מ"מ זה מזה.</li>
	<li>כדי לקבוע מיקום אופטימלי של אלקטרודות, השתמש בפונקציית גירוי מיידי עם צג נתונים חיים. הגדר אמפראז '/זרם ב 50 mA עבור עוויתות חוזרות ונשנות כדי לאשר את הארכת הברך (מגזים הברך יפיק עקומת עווית שלילית). התאם את הבדיקות במהלך גירוי מיידי כדי להשיג מומנט עוויתות מרביות בהארכת הברך כפי שנמדד בחלון Live Data Monitor. הערה: איור 3 מציג פלט גירוי מיידי מייצג, המאשר הארכת הברך. וידאו משלים 1 וסרטון משלים 2 מראים עוויתות מתרחבות בזמן אמת ובהילוך איטי בברך ללא הזרוע המוטורית במקום, ומאפשרות אישור חזותי של הארכת הברך.</li>
	<li>במהלך עוויתות חוזרות ונשנות עם גירוי מיידי, למשש את שרירי מכופף הברך עם האצבע המורה כדי לאשר שום הפעלה של שרירים אנטגוניסטיים. כדי לעורר באופן מקסימלי את מגני הברך, מיקום מחדש של בדיקה עשוי להיות נחוץ בהתאם להרכב הגוף של העכבר והבדלים אנטומיים קלים במיקום המדויק של הנקודה המוטורית של עצב הירך ושרירי המגדילים את הברך. הערה: נקודת מנוע שריר היא המיקום שבו הענף המוטורי של עצב נכנס לבטן השריר והוא הנקודה עם ההתנגדות הנמוכה ביותר למוליכות חשמלית ולאחר מכן התגובה הגבוהה ביותר לגירוי חשמלי14,15. ביישומים קליניים באמצעות גירוי חשמלי, נקודה זו מזוהה על ידי סריקה עם אלקטרודה עט כדי למצוא את המיקום מעל השריר שבו עווית שריר מתרחשת עם הזרם המוזרק הנמוך ביותר14,15. זיהוי של נקודת מנוע השריר חיוני כדי להקל על גירוי חשמלי נוירו-שרירי אופטימלי15. בניסויים קליניים בבני אדם, נקודות מנוע שריר לשרירי הארבע ראשי זוהו במחצית הדיסטלית של השריר14. כדי להשיג גירוי מרומם הברך אופטימלי בעכברים, טכניקה זו היה recapitulated באמצעות מיקום אלקטרודה עם גירוי מיידי לרוב קרוב כמיקומי נקודת שרירים נמצא בדרך כלל במחצית דיסטלית של מנטרלי הברך. קיימת שונות מסוימת במיקום אלקטרודה (משטחי יחסית לעומק) המביאה מומנט מקסימלי, ותפקוד הגירוי המיידי מאפשר מיקום אלקטרודה אופטימלי.</li>
</ol>5. קביעת זרם אופטימלי
<ol><li>לאחר קביעת מיקום בדיקה אופטימלי, בצע סדרה של עוויתות מתקדמות כדי לקבוע אמפראז אופטימלי / זרם לשמש לניסוי מומנט תדר, במטרה לקבוע את הזרם הנמוך ביותר כדי להשיג את פלט מומנט עווית מקסימלית. התחל בערכה הנוכחית ב- 50 mA ובחר הפעל ניסוי כדי להפיק עווית אחת. בחר ניתוח תוצאות כדי להציג פלט מומנט. הקלט את מומנט העווית המוצג תחת כוח מרבי עם חיסור בסיסי. הערה: בחר באפשרות להפוך את ערוץ Force כדי להמיר מדידות ממומנט שלילי לחיובי.</li>
	<li>הגדל את הזרם ל 60-70 mA וניסוי עווית חוזר. הקלט את מומנט העווית המוצג תחת כוח מרבי עם חיסור בסיסי.</li>
	<li>המשך עם סדרה של ניסויי עווית באופן זה (הגדלת כ 10-20 mA עם כל התקדמות) עד מומנט עווית כבר לא עולה (או מישורים או מתחיל לרדת). דוגמה לסדרת עווית מוצגת בטבלה 1.</li>
	<li>תעד את הזרם הנמוך ביותר שבו הושג מומנט העווית הגבוה ביותר. זרם זה ישמש ויישאר קבוע במהלך הניסוי הקרוב בתדר הכוח. איור 4 מראה עווית שיא מייצגת.</li>
</ol>6. ניסוי בתדר כמומנט לקביעת שיאו של טון טטאני איזומטרי
<ol><li>בתוכנה (ראה טבלת חומרים), בחר את הניסוי מתוכנת מראש בתדר מומנט להארכת הברך המבטיח את ההגדרה הבאה. משך הגירוי: 0.35 שניות, רצף תדרים: 10 הרץ, 40 הרץ, 120 הרץ, 150 הרץ, 180 הרץ, 200 הרץ, תקופת מנוחה בין פולסים/התכווצויות: 120 s הערה: קצב הדגימה הוא 10,000 הרץ (הגדרת ברירת מחדל).</li>
	<li>
הפעל ניסוי, לנתח תוצאות, ולתעד באופן ידני את המומנט המוצג תחת כוח מרבי עם חיסור בסיסי (ודא ערוץ הכוח הוא הפוך, כמו התכווצות הרחבת הברך תפיק מומנט שלילי) בכל תדר. שים לב לערך המרבי הגבוה ביותר כמומנט טטאני איזומטרי שיא. דוגמה לנתוני תדירות מומנט מוצגת בטבלה 2 ובאיור 5 מוצגת עקומת טטנוס מייצגת עבור פלט המומנט האיזומטרי האיזומטרי שהושג ב- 120 הרץ.</li>
</ol>7. סיום הניסוי
<ol><li>עם השלמת הניסוי בתדר המומנט, בצע עווית מעקב והשווה עם עווית השיא הראשונית באותו זרם כדי להעריך נזק / עייפות. הערה: במודלים מסוימים של פגיעה ומחלות, השמנה מוגברת של שריר השלד צפויה ואינה מהווה בעיה עם ההתקנה הניסיונית או העכבר.</li>
	<li>כאשר כל מדידות מומנט הושלמו, בעדינות להסיר בדיקות אלקטרודה, ולבטל את כריתת הברך.</li>
	<li>כבה איזופלוראן והסר את העכבר מחרוט האף.</li>
	<li>מניחים את העכבר בחזרה לכלוב מתאים המונח על משטח התחממות. צג כמו העכבר מתאושש וחזר להכרה. הערה: העכבר צריך להיות מודע ונע בתוך 2-3 דקות.</li>
</ol>8. ניתוח נתונים
<ol><li>חלץ נתונים לאחר הניסוי מתוכנת ניתוח (ראה טבלת חומרים).<ol>
<li>תוכנת ניתוח פתוחה.</li>
		<li>בחר קבל נתונים מהתוכנה.</li>
		<li>בחר תאריך שבו בוצע הניסוי וקוד העכבר המתאים.</li>
		<li>בחר את תדירות העניין (כל ניסויי העווית וכל תדר של ניסוי תדרי ומומנט יפורטו).</li>
		<li>בחר ניתוח שרירים.</li>
		<li>ודא ש'השתמש בתיקון בסיסי' נבדק. הערה: מומנט בסיסי מחושב על-ידי התוכנה כממוצע של 100 הנקודות הראשונות שנדגמו והוחמרו מערך המומנט המרבי המוחלט.</li>
		<li>רשום את ערך מומנט המפורט תחת מרבי. הערה: הנתונים המוצגים כאן אינם מסוננים; עם זאת, ניתן לבחור מסנן בתוכנה, אם תרצה בכך.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחלופין, כמתואר לעיל בשלב 6.2, הקלט באופן ידני את פלט המומנט המוצג תחת כוח מרבי בזמן אמת בכל נקודת/התכווצות של תדר מומנט דרך החלון ניתוח תוצאות.<ol>
<li>ודא שקווי הבסיס מופחתים, ותעל הכוח הפוך.</li>
		<li>הזן נתונים לתוך גיליון אלקטרוני עבור חישובי נורמליזציה משקל הגוף (מקטור / משקל גוף בגרמים) ותנוחי גרף סטטיסטיים של עניין. תוכנה סטטיסטית שימשה לצורך גרף עקומות תדירות מומנט וחישוב שטח מתחת לעקומה. הערה: נתוני מומנט נמדדים ב- mN.m (milliNewton.meters).</li>
	</ol>
</li>
	<li>כדי ליצור עקומות טטנוס, יצא נתונים מלאים מכל תדר מתוכנת הניתוח.<ol>
<li>חזור על שלבים 8.1.1-8.1.4 לעיל.</li>
		<li>בחר יצא נתונים.</li>
		<li>בחר נתונים מסוננים גולמיים ושמור במיקום המועדף. ניתן להשתמש ב- MATLAB ליצירת עקומות טטנוס מקובץ הטקסט המיוצא ו/או לניתוח נוסף. הערה: קוד MATLAB ליצירת עקומת טטנוס מקובץ טקסט זמין על פי בקשה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>9. כיול מערכת ידית דו-מצבית
<ol><li>כייל את המערכת לפני השימוש הראשוני כדי להבטיח נתונים מדויקים ואמינים, וחזור על כיול מעת לעת באמצעות תוכנת איסוף הנתונים ומשקולות ידועות.<ol>
<li>פתח תוכנה לאיסוף נתונים.</li>
		<li>לחץ על הכרטיסיה התקנה ובחר הגדרת ערוץ.</li>
		<li>בחר 305C-FP המפורטיםתחת המכשירים שלי .</li>
		<li>לחץ על כייל נבחר כדי לפתוח את החלון עורך הכיול.</li>
		<li>כדי לכייל אורך, הזן סדרה של מתחי בדיקה כולל מתחים שליליים וחיוביים (למשל, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 V).<ol>
<li>לחץ על קבע עבור השורה הראשונה.</li>
			<li>לחץ על קרא.</li>
			<li>מדוד את האורך המדויק של זרוע הידית במילימטרים והכניס לתיבה המתאימה.</li>
			<li>חזור על הפעולה למתח הבא.</li>
			<li>בעת הקלטת כל המתחים, לחץ על חשב גורמי קאל (מוקלטים ב- mm/volt).</li>
		</ol>
</li>
		<li>כדי לכייל כוח ב, השתמש קבוצה של משקולות ידועות גדל בהתקדמות ליניארית.<ol>
<li>התאימו את המנוע כך שהוא נח על קצה הספסל או השולחן עם זרוע הידית במקביל לספסל ותלויים על הקצה כדי לאפשר למשקל להיתלות.</li>
			<li>לתלות את המשקל הראשון מזרוע הידית באמצעות גומייה. תחת כוח מיושם, הזן את המשקל הידוע בגרמים חשבונאות המסה של הגומייה.</li>
			<li>בחר קרא.</li>
			<li>חזור על הפעולה עבור לפחות 3 משקולות ידועות.</li>
			<li>בחר חשב גורם קאל.</li>
			<li>כדי לאמת חישוב, התווה נתוני כיול והתאמת עקומה על-ידי בחירה באפשרות Plot Cal.</li>
		</ol>
</li>
		<li>לכיול כוח החוצה, הזן מתחי כיול (עד 10 וולט)<ol>
<li>לחץ על הגדר ישירות ליד מתח הכיול.</li>
			<li>חזור על הפעולה עבור כל קו מתח.</li>
			<li>יש להפעיל בעדינות לחץ על זרוע הידית באמצעות אצבע עד שהכוח החוצה מפסיק להשתנות וזרוע המנוע מתחילה לזוז.</li>
			<li>שמור על עמדה זו. בחר קרא.</li>
			<li>חזור על הפעולה עבור כל קו מתח.</li>
			<li>בחר חשב גורם קאל.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Brightwell, C. R., 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=Moderate-intensity+aerobic+exercise+improves+skeletal+muscle+quality+in+older+adults.">Moderate-intensity aerobic exercise improves skeletal muscle quality in older adults.</a> Translational Sports Medicine. 2 (3), 109-119 (2019).</li><li>Moro, 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=Muscle+protein+anabolic+resistance+to+essential+amino+acids+does+not+occur+in+healthy+older+adults+before+or+after+resistance+exercise+training.">Muscle protein anabolic resistance to essential amino acids does not occur in healthy older adults before or after resistance exercise training.</a> Journal of Nutrition. 148 (6), 900-909 (2018).</li><li>Angelozzi, 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=Rate+of+force+development+as+an+adjunctive+outcome+measure+for+return-to-sport+decisions+after+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">Rate of force development as an adjunctive outcome measure for return-to-sport decisions after anterior cruciate ligament reconstruction.</a> Journal of Orthopedic Sports Physical Therapy. 42 (9), 772-780 (2012).</li><li>Kalyani, R. R., 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=Quadriceps+strength,+quadriceps+power,+and+gait+speed+in+older+U.S.+adults+with+diabetes+mellitus:+results+from+the+National+Health+and+Nutrition+Examination+Survey,+1999-2002.">Quadriceps strength, quadriceps power, and gait speed in older U.S. adults with diabetes mellitus: results from the National Health and Nutrition Examination Survey, 1999-2002.</a> Journal of American Geriatric Society. 61 (5), 769-775 (2013).</li><li>Culvenor, A. G., Ruhdorfer, A., Juhl, C., Eckstein, F., &#216;iestad, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Knee+extensor+strength+and+risk+of+structural,+symptomatic,+and+functional+decline+in+knee+osteoarthritis:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Knee extensor strength and risk of structural, symptomatic, and functional decline in knee osteoarthritis: A systematic review and meta-analysis.</a> Arthritis Care Res (Hoboken). 69 (5), 649-658 (2017).</li><li>Abramowitz, M. K., 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=Skeletal+muscle+fibrosis+is+associated+with+decreased+muscle+inflammation+and+weakness+in+patients+with+chronic+kidney+disease.">Skeletal muscle fibrosis is associated with decreased muscle inflammation and weakness in patients with chronic kidney disease.</a> American Journal of Physiology and Renal Physiology. 315 (6), 1658-1669 (2018).</li><li>Arentson-Lantz, E. J., English, K. L., Paddon-Jones, D., Fry, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fourteen+days+of+bed+rest+induces+a+decline+in+satellite+cell+content+and+robust+atrophy+of+skeletal+muscle+fibers+in+middle-aged+adults.">Fourteen days of bed rest induces a decline in satellite cell content and robust atrophy of skeletal muscle fibers in middle-aged adults.</a> Journal of Applied Physiology. 120 (1985), 965-975 (2016).</li><li>Pratt, S. J. P., Lovering, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stepwise+procedure+to+test+contractility+and+susceptibility+to+injury+for+the+rodent+quadriceps+muscle.">A stepwise procedure to test contractility and susceptibility to injury for the rodent quadriceps muscle.</a> Journal of Biological Methods. 1 (2), (2014).</li><li>Kamekura, 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=Osteoarthritis+development+in+novel+experimental+mouse+models+induced+by+knee+joint+instability.">Osteoarthritis development in novel experimental mouse models induced by knee joint instability.</a> Osteoarthritis Cartilage. 13 (7), 632-641 (2005).</li><li>Kwok, J., 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=Histopathological+analyses+of+murine+menisci:+implications+for+joint+aging+and+osteoarthritis.">Histopathological analyses of murine menisci: implications for joint aging and osteoarthritis.</a> Osteoarthritis Cartilage. 24 (4), 709-718 (2016).</li><li>Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surgical+destabilization+of+the+medial+meniscus+(DMM)+model+of+osteoarthritis+in+the+129/SvEv+mouse.">The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse.</a> Osteoarthritis Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).</li><li>Christiansen, B. 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=Musculoskeletal+changes+following+non-invasive+knee+injury+using+a+novel+mouse+model+of+post-traumatic+osteoarthritis.">Musculoskeletal changes following non-invasive knee injury using a novel mouse model of post-traumatic osteoarthritis.</a> Osteoarthritis Cartilage. 20 (7), 773-782 (2012).</li><li>Wurtzel, C. N., 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=Pharmacological+inhibition+of+myostatin+protects+against+skeletal+muscle+atrophy+and+weakness+after+anterior+cruciate+ligament+tear.">Pharmacological inhibition of myostatin protects against skeletal muscle atrophy and weakness after anterior cruciate ligament tear.</a> Journal of Orthopedic Research. 35 (11), 2499-2505 (2017).</li><li>Botter, 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=Atlas+of+the+muscle+motor+points+for+the+lower+limb:+implications+for+electrical+stimulation+procedures+and+electrode+positioning.">Atlas of the muscle motor points for the lower limb: implications for electrical stimulation procedures and electrode positioning.</a> European Journal of Applied Physiology. 111 (10), 2461-2471 (2011).</li><li>Gobbo, M., Maffiuletti, N. A., Orizio, C., Minetto, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+moter+point+identification+is+essential+for+optimizing+neuromuscular+electrical+stimulation+use.">Muscle moter point identification is essential for optimizing neuromuscular electrical stimulation use.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabililitation. 11, 17 (2014).</li><li>Neelakantan, H., 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=Small+molecule+nicotinamide+N-methyltransferase+inhibitor+activates+senescent+muscle+stem+cells+and+improves+regenerative+capacity+of+aged+skeletal+muscle.">Small molecule nicotinamide N-methyltransferase inhibitor activates senescent muscle stem cells and improves regenerative capacity of aged skeletal muscle.</a> Biochemical Pharmacology. 163, 481-492 (2019).</li><li>Kline, P. W., Morgan, K. D., Johnson, D. L., Ireland, M. L., Noehren, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+quadriceps+rate+of+torque+development+and+knee+mechanics+after+anterior+cruciate+ligament+reconstruction+with+patellar+tendon+autograft.">Impaired quadriceps rate of torque development and knee mechanics after anterior cruciate ligament reconstruction with patellar tendon autograft.</a> American Journal of Sports Medicine. 43 (10), 2553-2558 (2015).</li><li>Hiemstra, L. A., Webber, S., MacDonald, P. B., Kriellaars, 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=Knee+strength+deficits+after+hamstring+tendon+and+patellar+tendon+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">Knee strength deficits after hamstring tendon and patellar tendon anterior cruciate ligament reconstruction.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 32 (8), 1472-1479 (2000).</li><li>Park, K. H., 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=Ex+vivo+assessment+of+contractility,+fatigability+and+alternans+in+isolated+skeletal+muscles.">Ex vivo assessment of contractility, fatigability and alternans in isolated skeletal muscles.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), e4198 (2012).</li><li>MacIntosh, B. R., Esau, S. P., Holash, R. J., Fletcher, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Procedures+for+rat+in+situ+skeletal+muscle+contractile+properties.">Procedures for rat in situ skeletal muscle contractile properties.</a> Journal of Visualized Experiments. (56), e3167 (2011).</li><li>Chiu, C. 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=Non-invasive+muscle+contraction+assay+to+study+rodent+models+of+sarcopenia.">Non-invasive muscle contraction assay to study rodent models of sarcopenia.</a> BMC Musculoskeletal Disorder. 12, 246 (2011).</li><li>Mintz, E. L., Passipieri, J. A., Lovell, D. Y., Christ, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+in+vivo+functional+testing+of+the+rat+tibialis+anterior+for+evaluating+tissue+engineered+skeletal+muscle+repair.">Applications of in vivo functional testing of the rat tibialis anterior for evaluating tissue engineered skeletal muscle repair.</a> Journal of Visualized Experiments. (116), e54487 (2016).</li><li>Gerlinger-Romero, F., 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=Non-invasive+assessment+of+dorsiflexor+muscle+function+in+mice.">Non-invasive assessment of dorsiflexor muscle function in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (143), e58696 (2019).</li><li>Davis, C. C., Ellis, T. J., Amesur, A. K., Hewett, T. E., Di Stasi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvements+in+knee+extension+strength+are+associated+with+improvements+in+self-reported+hip+function+following+arthroscopy+for+femoroacetabular+impingement+syndrome.">Improvements in knee extension strength are associated with improvements in self-reported hip function following arthroscopy for femoroacetabular impingement syndrome.</a> International Journal of Sports Physical Therapy. 11 (7), 1065-1075 (2016).</li><li>Omori, G., 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=Quadriceps+muscle+strength+and+its+relationship+to+radiographic+knee+osteoarthritis+in+Japanese+elderly.">Quadriceps muscle strength and its relationship to radiographic knee osteoarthritis in Japanese elderly.</a> Journal of Orthopedic Science. 18 (4), 536-542 (2013).</li><li>Wilk, K. E., Romaniello, W. T., Soscia, S. M., Arrigo, C. A., Andrews, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+subjective+knee+scores,+isokinetic+testing,+and+functional+testing+in+the+ACL-reconstructed+knee.">The relationship between subjective knee scores, isokinetic testing, and functional testing in the ACL-reconstructed knee.</a> Journal of Orthopedic Sports and Physical Therapy. 20 (2), 60-73 (1994).</li><li>Bobowik, P., Wiszomirska, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostic+dependence+of+muscle+strength+measurements+and+the+risk+of+falls+in+the+elderly.">Diagnostic dependence of muscle strength measurements and the risk of falls in the elderly.</a> Internation Journal of Rehabilitation Research. 43 (4), 330-336 (2020).</li></ol>

מתיו בורקובסקי מועסק על ידי אורורה סיינטיפיק בע"מ, חברה שעשויה ליהנות מתוצאות המחקר והיא גם מנהלת של החברה.

מדידה וניתוח של תפקוד השריר במודלים מכרסמים הוא הכרחי כדי להפוך מסקנות תרגומיות ומשמעותיות לגבי הסתגלויות שרירי השלד היסתולוגיים והמולקולריים שנצפו עם פעילות גופנית, פציעה, מחלות וטיפול טיפולי. אנו מדגימים שיטה להערכת כוח מרבי של מסלסל הברך באופן אמין ושוב ושוב בעכברים המשתמשים בציוד זמין מסחרית, כאשר חתיכת הפלסטיק המתכווננת מחזיקה את הגפה האחורית התחתונה בשוקה האחורית האחורית היא החלק המפוברק המותאם אישית היחיד שניתן לשכפל.
כלי הערכה פונקציונליים נפוצים שימשו באופן נרחב להערכה חוזרת ונשנית של הביצועים הגופניים בתוך אותו עכבר, כגון הליכון רץ לעייפות רצונית, בדיקת ביצועים של רוטרוד, מבחן היצמדות הפוך ומבחן כוח אחיזה. עם זאת, בעוד אינפורמטיבי, הערכות אלה כרוכות מרכיבים קרדיו-ריאותיים והתנהגותיים, אשר יכול לטשטש את החקירה של תפקוד עצבי-שרירי הקשורים אלה מדדי ביצועים פיזיים. יתר על כן, אלמנטים של סיבולת, קואורדינציה ואיזון נמצאים ברבות מהערכות תפקודיות אלה לרמות שונות, ומגבילים פרשנות ברורה ביחס לכוח השריר. הכוח המייצר את היכולת של שרירי מכרסמים ניתן למדוד במבחנה, במקום, או ב vivo. לכל גישה יתרונות ומגבלות יחסיים. באופן ספציפי, עם הערכה במבחנה, השריר מבודד לחלוטין ומוסר מגופו של החיה, כך שאין השפעה על זלוף או פנימיות19. זה מניב סביבה מבוקרת היטב כדי לברר את יכולת התכווצות אבל מגביל את גודל השריר הנחקר באמצעות תלות על דיפוזיה פסיבית של חמצן וחומרים מזינים במהלך הבדיקה. בבדיקת situ שומרת על הפנימיות ואספקת הדם של השריר, אך מוגבלת להערכת מסוף ייחודית, כמו בבדיקת מבחנה20. לבסוף, בבדיקת vivo היא הפחות פולשנית עם השריר שנותר בסביבתו הטבעית עם אלקטרודות עוריות המוחדרות ליד עצב המנוע כדי לעורר את השריר חשמלית. כוחה של גישת in vivo הוא הפוטנציאל לבדיקות אורך לאורך זמן21,22,23.
בהערכת vivo של התכווצות שריר שיא מודד באופן אופטימלי כוח מקסימלי כמו האנטומיה והפיזיולוגיה הרגילה של העכבר נשאר שלם ואת השיטה עשויה לחזור על אותו עכבר לפני ואחרי התערבות או לאורך תוחלת החיים. באופן ספציפי, במדידת vivo של כוח הרחבת הברך בעכברים היא הערכת כוח מורין עם הרלוונטיות התרגומית הגדולה ביותר למחקרים בבני אדם, כמו מומנט הרחבת הברך המרבי נמדד בדרך כלל ונחשב מבחן כוח תקן זהב בבני אדם עם מתאם לתוצאות תפקודיות ובריאותיות שונות24,25,26,27 . יתר על כן, פתולוגיה מתן לחץ הברך הוא ציין עם הזדקנות, כמו גם מספר עצום של פציעות ומחלות1,2,4,5,6, אבל הערכת ההשפעה של תנאים אלה על כוח המגדיל הברך אורך בעכברים לא היה בר השגה.
למרות שיטה זו מציעה שירות כדי לקבוע מומנט שיא הרחבת הברך באופן אורך, מגבלות מסוימות של הפרוטוקול צריך להיחשב. תדרים נמוכים יותר בין 40 הרץ ל-120 הרץ הושמטו מפרוטוקול תדר המומנט, מה שעשוי להגביל את היכולת לזהות תזוזות שמאלה או ימינה בעקומת תדר המומנט עם פציעה או מחלה. עם זאת, באמצעות פרוטוקול תדר מומנט זה, הצלחנו לזהות שינויים לשיא מומנט טטאני במודל פגיעה ACL ובין עכברי סוג בר C56BL / 6 ומודל עכבר מהונדס של מסת שריר על-פיזיולוגית (איור 8). אנו מציינים כי זה עשוי להיות מועיל כדי לאבטח את האלקטרודות עם ידיים עוזרות או מכשיר דומה כמו התכווצויות שרירים עשוי להזיז אלקטרודות מעט. לא שמנו לב לעקירה ברורה של אלקטרודות עם התכווצויות מתקדמות; עם זאת, לא ניתן לשלול את האפשרות של תנועה קלה של האלקטרודות, אשר עשוי להשפיע על גירוי שרירים. בנוסף, אלקטרומיוגרפיה תוך שרירית (EMG) לא בוצעה בשילוב עם פרוטוקול הגירוי; עם זאת, הכללת אמצעי EMG עשויה להיות ריאלית, אם תרצה ומתאימה למודל הניסיוני של עניין.
הערכת כוח מגבר הברך במודלים מוריניים של פגיעה אורתופדית ומחלות תקל על מחקר פרה-קליני עם רלוונטיות תרגומית משמעותית לאמצעי חוזק קליניים. הפרוטוקול שלנו מאפשר הערכה מדויקת וחזרנית של עוצמת המגדילים המקסימלית של הברך בעכברים עם ציוד זמין מסחרית הנגיש לכל מעבדה.

שריר השלד הוא רקמה מותאמת מאוד עם שינויים מפצים למסה ומבנה בתגובה לאינספור גירויים, כגון פעילות גופנית, תזונה, פציעה, מחלה, הזדקנות, חוסר שימוש. מחקרים רבים החוקרים הסתגלות שרירי השלד בבני אדם משתמשים בשיטות למדידת גודל שריר השלד וההשפעה על התפקוד, שכן הערכות כוח סטנדרטיות זהב ניתנות לחזרה בקלות בנושאים אנושיים.
באופן ספציפי, מגבר הברך וכוח flexor מוערכים ביותר במחקר קליני. שינויים בכוח הרחבת הברך דווחו בהרחבה במחקרים בבני אדם על הזדקנות, פעילות גופנית, פגיעה אורתופדית, דלקת מפרקים ניוונית בברך, מחלה כרונית, ושימוש1,2,3,4,5,6,7. עם זאת, שיטות לנתח שוב ושוב ולא פולשני שריר מרומם הברך (שרירים מרובעים) כוח במחקרים מכרסמים מכניים היו מוגבלים יחסית. שיטה לקבוע ב vivo quadriceps התכווצות שריר בחולדות פותחה בעבר8; עם זאת, נדרשת בנייה נרחבת של ציוד שאינו זמין מסחרית. בהתחשב ברוחב של מודלים מכרסמים שפותחו כדי לחקור את התוצאות שרירים ושלד בעקבות פגיעה בברך/דלקת מפרקים ניוונית9,10,11,12,13 קיים צורך בהערכה לא פולשנית של כוח שריר הארבע ראשי.
יתר על כן, מחקרי מכרסמים החוקרים מנגנונים מולקולריים העומדים בבסיס הסתגלות שרירי השלד משתמשים לעתים קרובות במודלים של עכברים בשל הפשטות של שינוי גנטי, כמו גם מחקרי התערבות פרמקולוגיים רבים בגלל הירידה בהוצאה הכספית הקשורה למינון מבוסס משקל נמוך יותר של תרופה בעכברים בהשוואה לחולדות. אנו מדווחים על שיטה לא פולשנית למדוד שוב ושוב את תפקוד מרחב הברך של vivo באותו עכבר לאורך זמן באמצעות ציוד זמין מסחרית עם שינוי קל, להקל על רבייה בין מעבדות שונות, ומספק השוואה ישירה יותר לתוצאות כוח האדם.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1300A: 3-in-1 Whole Animal System- Mouse</td>
			<td>Aurora Scientific Incorporated</td>
			<td>300D-305C-FP: dual-mode motor with custom knee extension apparatus, 605A: Dynamic Muscle Data Acquisition and Analysis System, 701C: Electrical Stimulator, 809C: in-situ Mouse Apparatus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6100 Dynamic Muscle Control LabBook software</td>
			<td>Aurora Scientific Incorporated</td>
			<td>DMC v6.000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>611A Dynamic Muscle Analysis</td>
			<td>Aurora Scientific Incorporated</td>
			<td>DMA v5.501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BravMini hair clippers</td>
			<td>Wahl Clipper Corporation</td>
			<td>ASIN: B00IN24ILE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye Lube</td>
			<td>Optixcare</td>
			<td>Item Number: 142422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Covetrus</td>
			<td>NDC: 11695-6777-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V-1 Tabletop Laboratory Animal Anesthesia System</td>
			<td>VetEquip Inhalation Anesthesia Systems</td>
			<td>Item Number: 901806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism 8</td>
			<td>GraphPad Software, LLC</td>
			<td>Version 8.3.0 (328)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo measurement of knee extensor muscle function in mice

פלסטיות שריר השלד בתגובה לאינספור תנאים וגירויים מתווכת הסתגלות תפקודית בו זמנית, הן שלילית והן חיובית. במרפאה ובמעבדת המחקר, כוח שרירים מקסימלי נמדד באופן נרחב לאורך בבני אדם, עם שרירים מתרחב הברך התוצאה התפקודית המדווחת ביותר. פתולוגיה של קומפלקס שרירים מרומם הברך מתועדת היטב בהזדקנות, פגיעה אורתופדית, מחלות, חוסר שימוש; עוצמת המרחיב בברך קשורה קשר הדוק ליכולת תפקודית ולסיכון לפציעה, ומדגיש את החשיבות של מדידה אמינה של כוח מתן לחץ הברך. ניתן לחזור על עצמו, בהערכת vivo של כוח מתרומם הברך במחקרים מכרסמים פרה קליניים מציע נקודות קצה פונקציונליות יקרות ערך למחקרים לחקור דלקת מפרקים ניוונית או פציעה בברך. אנו מדווחים על פרוטוקול in vivo ולא פולשני כדי למדוד שוב ושוב מומנט טטאני שיא איזומטרי של מקטיני הברך בעכברים לאורך זמן. אנו מפגינים עקביות באמצעות שיטה חדשנית זו כדי למדוד את כוח המגבר הברך עם הערכה חוזרת ונשנית בעכברים מרובים המפיקים תוצאות דומות.

עקומת תדר המומנט משתמשת בתדרים נמוכים יותר כדי לייצר עוויתות איזומטריות מבודדות מרובות של מומנט נמוך יחסית ומתקדמת באמצעות תדרים גבוהים יותר ויותר, וכתוצאה מכך היתוך של עוויתות להתכווצות טטנוס איזומטרית שבה מומנט טטאני שיא מתקבל. הפרוטוקול שהוצג להארכת הברך שיא מומנט טטאני עקומת תדר הכוח יוזם ב 10 הרץ אשר מעורר 3 עוויתות מבודדות. היתוך חלקי של עוויתות מתרחש ב-40 הרץ, ומומנט טטאני שיא מגיע בין 120-180 הרץ (איור 5).
איור 6 ממחיש עקומות מייצגות של תדירות מומנט מאריך הברך מעכברי C57BL/6 נשיים. שלושה עכברים נפרדים נבדקו בבסיס, והניסוי חזר על עצמו בכל עכבר שבועיים לאחר מכן לשם השוואה כדי להעריך את יכולת הרבייה. עקומות בתדר מומנט מוצגות עם ערכי מומנט גולמיים(איור 6A),כמו גם ערכי מומנט גולמיים מנורמלים למשקל גוף העכבר(איור 6B). תצפיות חוזרות מדגימים תוצאות דומות בכל 3 העכברים עם תקופת מנוחה של שבועיים בין ניסויים. יש לשקול נתוני מומנט מנורמלים במשקל הגוף בנוסף מומנט גלם, כמו תנודה קלה במשקל עשוי להשפיע על הפלט התפקודי ואינו נחשב עם מומנט גלם בלבד. יתר על כן, נתוני מומנט מנורמלים במשקל הגוף מאפשרים השוואה של עכברים בגדלים שונים. מומנט יכול להיות מנורמל גם למשקל רטוב שריר או אזור חתך מיופיבר, כפי שהראינו בעבר16.
איור 7A מציג את האזור שמתחת לעקומה באמצעות נתוני מומנט איזומטרי מנורמלים במשקל הגוף מניסויים מלאים בתדר מומנט (10 הרץ, 40 הרץ, 120 הרץ, 150 הרץ, 180 הרץ, 200 הרץ) עבור 4 עכברי C57BL/6 נפרדים, המדגישים פלט מומנט כולל דומה ומקדםי וריאציה בין 5.6% ל-8.8% עם ניסויים חוזרים ונשנים בתוך אותם עכברים. הנתונים מדווחים בפשטות כמומנט טטאני שיא (איור 7B) שהוא ערך מומנט מקסימלי מההתכווצויות האיזומטריות החוזרות ונשנות של טטנוס בין 120-200 הרץ. תפוקת מומנט טטאני שיא דומה 6-8 חודשים נקבה C57BL/6 עכברים(איור 7B)עם מקדמי וריאציה בין 4.8% ו 8.7% עם הערכה אורך בתוך אותם עכברים. מומנט שיא טטאני דומה ביותר להערכת כוח תקן הזהב במחקרים בבני אדם: מומנט איזומטרי מקסימלי.
יתר על כן, מרווח מומנט טטאני שיא הרחבת הברך הוא כלי שימושי כדי לזהות הבדלי כוח בדגמי עכבר מרובים. איור 8 מדגים את הניגוד החד בין כוח המתיחה בברך בעכברה נקבה C57BL/6 לא פצועה בת 6 חודשים (קו שחור) לבין מודל עכבר מהונדס של היפרטרופיה על-פיזיולוגית שבה מיוסטטין/GDF8 מובסים (קו כחול). אנו גם מראים עקומת שיא טטנוס מעכבר C57BL/6 7 ימים לאחר טרנספר כירורגי של הרצועה הצולבת הזעירה (ACL-T) (קו אדום), המדגימה ירידה של כמעט 50% במומנט שיא לאחר פציעה שהיא הרבה מחוץ לקדם של וריאציה שנצפו בבדיקות חוזרות של עכברים לא נפגעו. במקביל לנתונים אנושיים17,18,כוח הוא פחת באופן משמעותי עם ACL-T. כל העכברים הם נקבות ובגיל דומה (6-8 חודשים).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>ניסוי עווית</td>
			<td>אמפראז'/זרם (mA)</td>
			<td>מומנט (mN•m)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>50</td>
			<td>1.279</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>70</td>
			<td>1.341</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>90</td>
			<td>1.36</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>110</td>
			<td>1.362</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>*130</td>
			<td>1.449</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>150</td>
			<td>1.436</td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>140</td>
			<td>1.333</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: דוגמה לסדרת עוויתות. * מציין אמפראז'/זרם אופטימליים.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>תדר (הרץ)</td>
			<td>מומנט(mN•m)</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td>1.385</td>
		</tr>
<tr>
<td>40</td>
			<td>1.869</td>
		</tr>
<tr>
<td>120</td>
			<td>*18.765</td>
		</tr>
<tr>
<td>150</td>
			<td>18.375</td>
		</tr>
<tr>
<td>180</td>
			<td>17.97</td>
		</tr>
<tr>
<td>200</td>
			<td>17.548</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 2: דוגמה לנתוני עקומה בתדר מומנט. * מציין את שיאו של המניה הטטנית.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig01.jpg"> איור 1: הגדרת תוכנה לאיסוף נתונים. איור של תוכנית ההתקנה עבור תוכנה לאיסוף נתונים באמצעות Live Data Monitor. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig2v2.jpg"> איור 2: הגדרת עכבר ומיקום אלקטרודה. (A-B) מיקום עלה של העכבר המקבל הרדמה דרך חרוט אף על הפלטפורמה המחוממת. הגפה האחורית העליונה מהודקת בבטחה, אחורית לברך כדי לאפשר תנועה בלתי מוגבלת במפרק הברך. הזרוע המוטורית מותאמת כך שהברך כפופה בכ-60 מעלות. נקודת המנוע של עצב הירך מגורה על ידי אלקטרודות מחט כדי להפעיל התכווצות של מגדילי הברך. הגדרת העכבר מוצגת מתצוגה צדדית (A) ומתצוגת תקורה (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig2v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig03.jpg"> איור 3: קביעת מיקום אלקטרודה אופטימלי להשגת הארכת ברך איזומטרית. ייצוג של עוויתות שליליות חוזרות ונשנות מגורה עם 50 mA באמצעות הפונקציה גירוי מיידי וצפה בצג הנתונים החי. החצים האדומים מצביעים על שלוש העוויתות הראשונות של הארכת הברך. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig04.jpg"> איור 4: עווית ייצוגית כדי לקבוע אמפראז' אופטימלי. האמפראז' הנמוך ביותר כדי לעורר את המומנט האיזומטרי העווית הגבוה ביותר חייב להיקבע לניסוי בתדר הכוח על ידי ניסויי עוויתות חוזרים ונשנים עם אמפראז 'מוגבר בהדרגה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig05.jpg"> איור 5: עקומות מומנט טטאניות מייצגות לאורך ניסוי בתדר מומנט עבור אותו עכבר. (A)מומנט איזומטרי איזומטרי תת-מימי המיוצר ב- 10 הרץ. (B)מומנט איזומטרי תת-מקסימלי ב- 40 הרץ. (C) פלט מומנט טטאני איזומטרי שיא ב 120 הרץ. (D) מומנט טטאני איזומטרי ב 150 הרץ. (E)מומנט טטאני איזומטרי ב 180 הרץ. (F) מומנט טטאני איזומטרי ב 200 הרץ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig05large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig06.jpg"> איור 6:נתוני עקומת מומנט מייצגים. (A-B). עקומת תדירות מומנט בשתי נקודות זמן שונות (שבוע 1 ו -3) ב -3 עכברים נפרדים, המוצגים כמומנט שיא גולמי (A) ומומנט שיא גולמי מנורמל למשקל הגוף (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig07.jpg"> איור 7: שטח מייצג מתחת לעקומה (AUC) ונתוני מומנט טטאניים שיא. (A)AUC עבור 4 עכברים נפרדים, המוצגים כמומנט גולמי מנורמל למשקל הגוף. (B)מומנט טטאני שיא עבור אותם 4 עכברים, המוצג כמומנט שיא טטאני גלם מנורמל למשקל הגוף. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62211/62211fig08.jpg"> איור 8: מומנט טטאני שיא של מגברי ברכיים בדגמי עכבר מרובים. עקומות מומנט שיא מייצגות עבור דגם עכבר מהונדס היפרטרופיה גלויה (GDF8 KO), עכבר C57BL/6 בריא ללא פגע (עכבר 2), ועכבר C57BL/6 7 ימים לאחר טרנספרציה ברצועה הצולבת הזעירה (ACL-T). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/62211fig08large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
איור משלים 1: מידות של פלסטיק מפוברק מותאם אישית. ההטתעפות באדום מראה ממד של עומק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/Supplementary%20Figure%201.pdf" target="_blank">נא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
וידאו משלים 1: עוויתות מתן הברך בזמן אמת ללא זרוע מוטורית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/Supplementary%20video%201.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד וידאו זה.</a> 
וידאו משלים 2: התרוות מגבר הברך בהילוך איטי ללא זרוע מוטורית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62211/Supplementary%20video%202.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד וידאו זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about In vivo Measurement of Knee Extensor Muscle Function in Mice at JoVE.com

In vivo Measurement of Knee Extensor Muscle Function in Mice

כימות כוח מקסימלי של הרחבת הברך הוא הכרחי כדי להבין התאמות תפקודיות להזדקנות, מחלות, פציעה ושיקום. אנו מציגים שיטה חדשנית למדוד שוב ושוב מומנט איזומטרי שיא איזומטרי של הרחבת הברך vivo.

In vivo מדידה של שריר המתיר הברך תפקוד שריר בעכברים

Skeletal muscle plasticity in response to countless conditions and stimuli mediates concurrent functional adaptation, both negative and positive. In the ...

כוח מתן לחץ הברך הוא תוצאה תפקודית נפוצה המוערכת במחקר קליני. עם זאת, שיטות להערכה חוזרת ונשנית של שריר מרחב הברך, במיוחד כוח שריר הארבע ראשי, במחקרים מכרסמים היו מוגבלים יחסית. פרוטוקול לא פולשני זה יכול לשמש כדי למדוד את מומנט שיא איזומטרי של מגזים בברך בעכברים, והוא יכול לחזור על עצמו לאורך.השיטות שלנו תומכות בפיתוח מודלים פרה-קליניים לשיפור ההתאוששות בעקבות הפציעות או בחולים עם דלקת מפרקים ניוונית. בהתחשב ברוחב של מודלים מכרסמים שפותחו כדי לחקור את התוצאות שרירים ושלד בעקבות פגיעה בברך או דלקת מפרקים ניוונית, קיים צורך בהערכה לא פולשנית של כוח שרירי הארבע ראשי. הדגמה חזותית היא קריטית לשלמות הנתונים כפי שאנו מדגימים כיצד למקם בצורה אופטימלית את האלקטרודות כדי לעורר באופן מקסימלי את מגדילי הברך.לפני תחילת הניסוי, בדוק כי כל המכונות מחוברות בהתאם למפרטי היצרן. חבר את מנוע ידית שריר העומס הכפול עם מנגנון הארכת הברך לפלטפורמת החיה, והפעל את משאבת המים ב-37 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן הפעל את המחשב, את הממריץ הדו-פאזי בעל ההספק הגבוה ואת מערכת המנוף הדו-מצבית 2 ערוצים, והוסף איזופלוראן לאייד לקו המילוי המרבי. כדי לייעל את מיקום הבדיקה, בתוכנת המכשיר, בחר הכן ניסוי והגדרת Stim מיידי, והגדר את תדירות הדופק ל- 125 הרץ, רוחב הדופק ל- 0.2 מטר לשנייה, את מספר הפעימות לאחד, את תדירות הרכבת ל- 0.5 הרץ ואת זמן הריצה ל- 120 שניות.לאחר מכן, בחר קובץ ופתח את 'צג הנתונים בשידור חי'. כדי לבצע ניסויים בתדר עווית ומומנט, בחר מחקר בתוכנית בעבר הכולל את ניסויי תדרי התעוותה והרחבת הברך המתאימים. בחר את העכבר הניסיוני המתאים או הוסף חיה חדשה וספק את מידע העכבר המתאים לאחסון נתוני מומנט.לאחר מכן, בחר הניסוי הבא או הניסוי הקודם כדי לעבור מפרוטוקול העווית לרצף תדרי הכוח. לאחר הרדמה, לאשר את ההרדמה על ידי חוסר תגובה רפלקס דוושה והניח את העכבר בתנוחת supine על פלטפורמה מחוממת עם ראשו חרוט האף. השתמש קוצץ חשמלי כדי לגלח את השיער מהגפה האחורית הימנית.לאחר ניקוי השיער מהעכבר והפלטפורמה, הדקו בחוזקה את הגפיים האחוריות העליונות אל הברך. לאחר הידוק, מניחים את הגפה האחורית התחתונה לתוך מנגנון הארכת הברך עם השוקה האחורית נוגעת קלות בחתיכת הפלסטיק המתכווננים, ועוטפים את הסרט הכירורגי סביב החלק התחתון של פיסת הפלסטיק המתכווננים כדי לאבטח את הרגל למנגנון, ואז להתאים את הידיות על הרציף עד שהברך כפופה בזווית של 60 מעלות, ומניחים פיסת סרט על פלג האדם של העכבר כדי למנוע תנועה מפצה עם הרחבת הברך המקסימלית. מניחים את התת-עורית בין שניים לארבעה מילימטרים קרוב לברך ישירות מעל שרירי הארבע ראשי ושרירי הרחבת הברך במרחק של בין 1 ל-2 מילימטרים זה מזה.כדי לקבוע את מיקום האלקטרודה האופטימלי, בתוכנה, בחר גירוי מיידי וצג נתונים חיים והגדר את הזרם ל- 50 מיליאמפרים עבור עוויתות חוזרות ונשנות כדי לאשר את ההרחבה כפי שצוין על ידי עקומת עווית שלילית. כדי להשיג מומנט עוויתות מרביות בהארכת הברך, התאם את הבדיקות תוך כדי סקירת התגובה בחלון Live Data Monitor. תוך מתן עוויתות חוזרות ונשנות עם גירוי מיידי, למשש את שרירי מכופף הברך של העכבר עם האצבע המורה כדי לאשר כי אין הפעלה של השרירים היריבים.לגירוי מרבי של מגבר הברך, מקם מחדש את הבדיקות לפי הצורך. כאשר מיקום הבדיקה האופטימלי נקבע, הגדר את הזרם ב- 50 מיליאמפר ובחר הפעל ניסוי כדי לייצר עווית אחת. בחר ניתוח תוצאות כדי להציג את פלט המומנט ולתעד את מומנט העווית המוצג תחת כוח מרבי כאשר קו הבסיס מופחת.חזור על הניסוי הוכיח עד מומנט עווית או מישורים או מתחיל לרדת. הגדלת הזרם ל 10 עד 20 מיליאמפר והקלטת מומנט עווית עבור כל ניסוי. הקלט את הזרם הנמוך ביותר שבו מומנט העווית הגבוה ביותר מושגת.זרם זה ישמש לניסוי תדר הכוח. כדי לקבוע את אפקט מומנט טטאני איזומטרי שיא, בחר את ניסוי תדירות מומנט טרום תוכנית להארכת הברך והגדיר את משך הגירוי ל 0.35 שניות, רצפי התדר ל 10, 40, 120, 150, 180, ו 200 הרץ ואת התקופה שאר בין הפעימות והתכווצויות ל -120 שניות. לאחר מכן, לחץ על הפעל ניסוי וניתח תוצאות, ורשום באופן ידני את המומנט בכל תדר, וודא שערוץ הכוח הפוך מכיוון שהתכווצות הרחבת הברך תיצור מומנט שלילי.שים לב לערך הכוח המרבי הגבוה ביותר כמומנט טטאני איזומטרי שיא. בסוף ניסוי תדירות המומנט, בצע עווית מעקב והשווה את עווית המעקב עם עווית השיא הראשונית באותו זרם כדי להעריך נזק או עייפות. כאשר כל מדידות המומנט נרכשו, הסר בעדינות את בדיקות האלקטרודה והידק מהברך והכניס את העכבר לכלוב התאוששות על משטח חום עם ניטור עד לחזרה מלאה.בניתוח מייצג זה, שלוש עוויתות מבודדות הוצגו בגירוי נוכחי ראשוני של 10 הרץ. היתוך עווית חלקי נצפה ב 40 הרץ ואת תפוקת מומנט טטאני שיא הושג ב 120 עד 180 הרץ. בניסוי זה הושגו עקומות תדירות מומנט הארכת הברך לשלושה עכברים בזמן אפס ובשבועיים לאחר ההערכה הראשונית.כפי שנצפה, ערכי המומנט הגולמי וערכי המומנט הגולמי מנורמלים למשקל גוף העכבר היו דומים סטטיסטית בשתי נקודות הזמן המאשרות את יכולת הרבייה של הניתוח. כפי שמודגם באזור זה תחת ניתוח העקומה באמצעות נתוני מומנט איזומטרי מנורמל משקל הגוף לניסויים בתדר מומנט מלא עבור ארבעה עכברים נפרדים, מומנט כולל דומה הושג לאחר ניתוחים חוזרים ונשנים עם אותן בעלי חיים. תפוקת המומנט הטטנית השיאה הראתה גם שונות מינימלית בתוך כל בעל חיים.פרוטוקול מומנט טטאני שיא הרחבת הברך הוא כלי שימושי לזיהוי הבדלי כוח בדגמי עכבר מרובים. לדוגמה, בניתוח זה, ניתן להבחין בניגוד מוחלט בין כוח מסל הברך לבין עכבר בר לא פצוע ומודל עכבר מהונדס של היפרטרופיה על-פיזיולוגית. בנוסף, נצפתה ירידה של כמעט 50% בפסגת המומנטים בבעלי חיים מסוג בר שבעה ימים לאחר ניתוח של הרצועה הצולבת הצפונית.מיקום אלקטרודה אופטימלי הוא חלק בלתי נפרד מהשגת תוצאות משמעותיות וחוזרות על עצמן. עייפות שרירים מתרחב הברך היא אינדיקטור חשוב של תפקוד פיזי, כולל התכווצויות תת-מקסימליות חוזרות ונשנות והערכות עתידיות יוסיפו רלוונטיות תרגומית נוספת לשיטה זו במודלים פרה-קליניים. מחקרים החוקרים את המנגנונים של התאמת שרירים, לעתים קרובות להשתמש במודלים עכבר בשל הפשטות של שינוי גנטי.טכניקה זו מציעה שיטה לא פולשנית למדידה חוזרת ונשנית של תפקוד מקדם הברך של vivo במודלים פרה-קליניים אלה.

Research

JoVE Journal

Biology

In vivo Micro-circulation Measurement in Skeletal Muscle by Intra-vital Microscopy

במדידה Micro-vivo מחזור בשרירי השלד על ידי מיקרוסקופית תוך חיוני

BACKGROUND: Regulatory factors and detailed physiology of in vivo microcirculation have remained not fully clarified after many different modalities of ...

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

הערכת Vivo לשעבר של התכווצות, ועיפנות Alternans בשרירי שלד מבודדים

 
Described here is a method to measure contractility of isolated skeletal muscles. Parameters such as muscle force, muscle power, contractile kinetics, ...

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 ...

Force Measurement During Contraction to Assess Muscle Function in Zebrafish Larvae

מדידת כוח במהלך התכווצות כדי להעריך את תפקוד שריר בזחלי דג הזברה

Zebrafish larvae provide models of muscle development, muscle disease and muscle-related chemical toxicity, but related studies often lack functional ...

Measurement of Smooth Muscle Function in the Isolated Tissue Bath-applications to Pharmacology Research

מדידה של תפקוד של שריר חלק ברקמות מבודדות אמבט-היישומים למחקר פרמקולוגיה

Isolated tissue bath assays are a classical pharmacological tool for evaluating concentration-response relationships in a myriad of contractile tissues.  ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

מדידות הכינון פונקציונלי ופעילות הערוץ של מטוהרים wildtype וחלבון CFTR Mutant

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Murine Aortic Crush Injury: An Efficient In Vivo Model of Smooth Muscle Cell Proliferation and Endothelial Function

Murine Aortic Crush Injury: An Efficient In Vivo Model of Smooth Muscle Cell Proliferation and Endothelial Function

Murine אבי העורקים למחוץ פגיעה: יעיל<em&gt; בויבו</em&gt; מודל של תאים שרירים חלקה תפוצת ו אנדותל פונקציה

Arterial reconstruction, whether angioplasty or bypass surgery, involves iatrogenic trauma causing endothelial disruption and vascular smooth muscle cell ...

A Rapid Automated Protocol for Muscle Fiber Population Analysis in Rat Muscle Cross Sections Using Myosin Heavy Chain Immunohistochemistry

פרוטוקול אוטומאטי ומהיר עבור שריר סיבי ניתוח אוכלוסיית חתכי שריר עכברוש באמצעות שרשרת השרירן כבד אימונוהיסטוכימיה

Quantification of muscle fiber populations provides a deeper insight into the effects of disease, trauma, and various other influences on skeletal muscle ...

An Ex Vivo Tissue Culture Model of Cartilage Remodeling in Bovine Knee Explants

Vivo לשעבר התרבות רקמה מודל של שיפוץ הסחוס של הברך שור בעלי מפעלים

Ex vivo culture systems cover a broad range of experiments dedicated to studying tissue and cellular function in a native setting. Cartilage is a unique ...

Measurement of Insulin- and Contraction-Stimulated Glucose Uptake in Isolated and Incubated Mature Skeletal Muscle from Mice

מדידת ספיגת גלוקוז מגורה באינסולין ובהתכווצות בשרירי שלד בוגרים מבודדים ומדגרים מעכברים

Skeletal muscle is an insulin-responsive tissue and typically takes up most of the glucose that enters the blood after a meal. Moreover, it has been ...