Name: performing in vivo and ex vivo electrical impedance myography in rodents
Uploaded: 2022-06-08T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Performing In Vivo and Ex Vivo Electrical Impedance Myography in Rodents at JoVE.com

Dette arbeidet ble støttet av Charley's Fund og NIH R01NS055099.

Alle metoder beskrevet her er godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee of Beth Israel Deaconess Medical Center under protokollnummer (031-2019; 025-2019). Bruk riktig PPE-utstyr for å håndtere dyr og følg IACUC-retningslinjene for alt dyrearbeid.
1. In vivo overflate EIM
<ol><li>Plasser dyret i en anestesiboks for å indusere anestesi. MERK: For rotter ble 1,5 %-3,5 % isofluran og 2 O 2 L·min-1 brukt, og for mus ble 2 % isofluran og 1 O2 <...

<ol>
	<li>Rutkove, S. B., Sanchez, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+impedance+methods+in+neuromuscular+assessment:+An+overview.">Electrical impedance methods in neuromuscular assessment: An overview.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 9 (10), 034405 (2019).</li><li>Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+impedance+myography:+Background,+Current+State,+and+Future+Directions.">Electrical impedance myography: Background, Current State, and Future Directions.</a> Muscle &amp; Nerve. 40, 936-946 (2009).</li><li>Sanchez, B., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Present+uses,+future+applications,+and+technical+underpinnings+of+electrical+impedance+myography.">Present uses, future applications, and technical underpinnings of electrical impedance myography.</a> Current Neurology and Neuroscience Reports. 17 (11), 86 (2017).</li><li>Garmirian, L. P., Chin, A. B., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discriminating+neurogenic+from+myopathic+disease+via+measurement+of+muscle+anisotropy.">Discriminating neurogenic from myopathic disease via measurement of muscle anisotropy.</a> Muscle &amp; Nerve. 39 (1), 16-24 (2009).</li><li>Rutkove, S. 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=Loss+of+electrical+anisotropy+is+an+unrecognized+feature+of+dystrophic+muscle+that+may+serve+as+a+convenient+index+of+disease+status.">Loss of electrical anisotropy is an unrecognized feature of dystrophic muscle that may serve as a convenient index of disease status.</a> Clinical Neurophysiology. 127 (12), 3546-3551 (2016).</li><li>Wang, L. L., 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=Assessment+of+alterations+in+the+electrical+impedance+of+muscle+after+experimental+nerve+injury+via+finite-element+analysis.">Assessment of alterations in the electrical impedance of muscle after experimental nerve injury via finite-element analysis.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58 (6), 1585-1591 (2011).</li><li>Katirji, B., Ruff, R. L., Kaminski, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neuromuscular Disorders in Clinical Practice. , (2014).</li><li>Rutkove, S. 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=Electrical+impedance+myography+for+assessment+of+Duchenne+muscular+dystrophy.">Electrical impedance myography for assessment of Duchenne muscular dystrophy.</a> Annals of Neurology. 81 (5), 622-632 (2017).</li><li>Semple, C., 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=Using+electrical+impedance+myography+as+a+biomarker+of+muscle+deconditioning+in+rats+exposed+to+micro-+and+partial-gravity+analogs.">Using electrical impedance myography as a biomarker of muscle deconditioning in rats exposed to micro- and partial-gravity analogs.</a> Frontiers in Physiology. 11, 557796 (2020).</li><li>Kortman, H. G. J., Wilder, S. C., Geisbush, T. R., Narayanaswami, P., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-+and+gender-associated+differences+in+electrical+impedance+values+of+skeletal+muscle.">Age- and gender-associated differences in electrical impedance values of skeletal muscle.</a> Physiological Measurement. 34 (12), 1611-1622 (2013).</li><li>Clark, B. C., Rutkove, S., Lupton, E. C., Padilla, C. J., Arnold, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+utility+of+electrical+impedance+myography+in+evaluating+age-related+skeletal+muscle+function+deficits.">Potential utility of electrical impedance myography in evaluating age-related skeletal muscle function deficits.</a> Frontiers in Physiology. 12, 666964 (2021).</li><li>Kapur, 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=Predicting+myofiber+size+with+electrical+impedance+myography:+A+study+in+immature+mice.">Predicting myofiber size with electrical impedance myography: A study in immature mice.</a> Muscle and Nerve. 58 (1), 106-113 (2018).</li><li>Kapur, K., Nagy, J. A., Taylor, R. S., Sanchez, B., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+myofiber+size+with+electrical+impedance+myography:+a+study+in+amyotrophic+lateral+sclerosis+mice.">Estimating myofiber size with electrical impedance myography: a study in amyotrophic lateral sclerosis mice.</a> Muscle and Nerve. 58 (5), 713-717 (2018).</li><li>Mortreux, M., Semple, C., Riveros, D., Nagy, J. A., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+impedance+myography+for+the+detection+of+muscle+inflammation+induced+by+&#955;-carrageenan.">Electrical impedance myography for the detection of muscle inflammation induced by &#955;-carrageenan.</a> PLoS ONE. 14 (10), 0223265 (2019).</li><li>Pandeya, S. 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=Predicting+myofiber+cross-sectional+area+and+triglyceride+content+with+electrical+impedance+myography:+A+study+in+db/db+mice.">Predicting myofiber cross-sectional area and triglyceride content with electrical impedance myography: A study in db/db mice.</a> Muscle and Nerve. 63 (1), 127-140 (2021).</li><li>Pandeya, S. 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=Estimating+myofiber+cross-sectional+area+and+connective+tissue+deposition+with+electrical+impedance+myography:+A+study+in+D2-mdx+mice.">Estimating myofiber cross-sectional area and connective tissue deposition with electrical impedance myography: A study in D2-mdx mice.</a> Muscle &amp; Nerve. 63 (6), 941-950 (2021).</li><li>St&#229;lberg, 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=Standards+for+quantification+of+EMG+and+neurography.">Standards for quantification of EMG and neurography.</a> Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1688-1729 (2019).</li><li>Theodorou, D. J., Theodorou, S. J., Kakitsubata, Y. <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+disease:+Patterns+of+MRI+appearances.">Skeletal muscle disease: Patterns of MRI appearances.</a> British Journal of Radiology. 85 (1020), 1298-1308 (2012).</li><li>Simon, N. G., Noto, Y., Zaidman, C. M. <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+imaging+in+neuromuscular+disease.">Skeletal muscle imaging in neuromuscular disease.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 33, 1-10 (2016).</li><li>Kwon, H., Rutkove, S. B., Sanchez, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+characteristics+of+electrical+impedance+myography+needle+electrodes.">Recording characteristics of electrical impedance myography needle electrodes.</a> Physiological Measurement. 38 (9), 1748-1765 (2017).</li><li>Kwon, H., Di Cristina, J. F., Rutkove, S. B., Sanchez, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+characteristics+of+electrical+impedance-electromyography+needle+electrodes.">Recording characteristics of electrical impedance-electromyography needle electrodes.</a> Physiological Measurement. 39 (5), 055005 (2018).</li><li>Rutkove, S. 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=Characterizing+spinal+muscular+atrophy+with+electrical+impedance+myography.">Characterizing spinal muscular atrophy with electrical impedance myography.</a> Muscle and Nerve. 42 (6), 915-921 (2010).</li><li>Schwartz, 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=Optimizing+electrical+impedance+myography+measurements+by+using+a+multifrequency+ratio:+A+study+in+Duchenne+muscular+dystrophy.">Optimizing electrical impedance myography measurements by using a multifrequency ratio: A study in Duchenne muscular dystrophy.</a> Clinical Neurophysiology. 126 (1), 202-208 (2015).</li><li>Li, J., Pacheck, A., Sanchez, B., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+and+modeled+multifrequency+electrical+impedance+myography+parameters+and+their+relationship+to+force+production+in+the+ALS+SOD1G93A+mouse.">Single and modeled multifrequency electrical impedance myography parameters and their relationship to force production in the ALS SOD1G93A mouse.</a> Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Degeneration. 17 (5-6), 397-403 (2016).</li><li>Hu, 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=Antisense+oligonucleotide+and+adjuvant+exercise+therapy+reverse+fatigue+in+old+mice+with+myotonic+dystrophy.">Antisense oligonucleotide and adjuvant exercise therapy reverse fatigue in old mice with myotonic dystrophy.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 23, 393-405 (2021).</li><li>Sanchez, 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=Non-invasive+assessment+of+muscle+injury+in+healthy+and+dystrophic+animals+with+electrical+impedance+myography.">Non-invasive assessment of muscle injury in healthy and dystrophic animals with electrical impedance myography.</a> Muscle &amp; Nerve. 56 (6), 85-94 (2017).</li><li>Sanchez, B., Li, J., Bragos, R., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+the+intracellular+structure+of+slow-+versus+fast-twitch+muscle+fibers+through+evaluation+of+the+dielectric+properties+of+tissue.">Differentiation of the intracellular structure of slow- versus fast-twitch muscle fibers through evaluation of the dielectric properties of tissue.</a> Physics in Medicine and Biology. 59 (10), 2369-2380 (2014).</li><li>Shefner, 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=Assessing+ALS+progression+with+a+dedicated+electrical+impedance+myography+system.">Assessing ALS progression with a dedicated electrical impedance myography system.</a> Amyotrophic Lateral Sclerosis &amp; Frontotemporal Degeneration. 19 (7-8), 555-561 (2018).</li><li>Lungu, C., 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=Quantifying+muscle+asymmetries+in+cervical+dystonia+with+electrical+impedance:+a+preliminary+assessment.">Quantifying muscle asymmetries in cervical dystonia with electrical impedance: a preliminary assessment.</a> Clinical Neurophysiology. 122 (5), 1027-1031 (2011).</li><li>Wang, 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=Electrical+impedance+myography+for+assessing+paraspinal+muscles+of+patients+with+low+back+pain.">Electrical impedance myography for assessing paraspinal muscles of patients with low back pain.</a> Journal of Electrical Bioimpedance. 10 (1), 103-109 (2019).</li><li>Leitner, M. L., 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=Electrical+impedance+myography+for+reducing+sample+size+in+Duchenne+muscular+dystrophy+trials.">Electrical impedance myography for reducing sample size in Duchenne muscular dystrophy trials.</a> Annals of Clinical and Translational Neurology. 7 (1), 4-14 (2020).</li><li>Rutkove, S. 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=Improved+ALS+clinical+trials+through+frequent+at-home+self-assessment:+a+proof+of+concept+study.">Improved ALS clinical trials through frequent at-home self-assessment: a proof of concept study.</a> Annals of Clinical and Translational Neurology. 7 (7), 1148-1157 (2020).</li></ol>

Denne artikkelen gir de grunnleggende metodene for å utføre EIM hos gnagere, både in vivo og ex vivo. For å oppnå pålitelige målinger er det viktig å utføre en rekke trinn. Først må man riktig identifisere muskelen av interesse, da hver muskel vil ha forskjellige responser på sykdommer, behandling og patologi. Man må være oppmerksom på at dataene som er oppnådd på en muskel (f.eks. Gastrocnemius) ikke vil gi samme informasjon som på en annen muskel (f.eks. Tibialis anterior). For det a...

Elektrisk impedansmyografi (EIM) gir en kraftig metode for å vurdere muskeltilstand, som potensielt muliggjør diagnostisering av nevromuskulære lidelser, sporing av sykdomsprogresjon og vurdering av respons på terapi 1,2,3. Det kan brukes analogt til dyresykdomsmodeller og mennesker, noe som muliggjør relativt sømløs oversettelse fra prekliniske til kliniske studier. EIM-målinger oppnås enkelt ved hjelp av fire lineært plasserte elektroder, med de to ytre som påfører en smertefri, svak elektrisk strøm over en rekke frekvenser (vanligvis mellom 1 kHz og ca. 2 MHz), og de to indre registrerer de resulterende spenningene1. Fra disse spenningene kan impedansegenskapene til vevet oppnås, inkludert motstanden (R), et mål på hvor vanskelig det er for strøm å passere gjennom vevet, og reaktansen (X) eller "ladningsevnen" til vevet, et mål relatert til vevets evne til å lagre ladning (kapasitans). Fra reaktansen og motstanden beregnes fasevinkelen (θ) via følgende ligning: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/63513/63513eq01.jpg" style="margin: auto;">, som gir et enkelt summativt impedansmål. Slike målinger kan oppnås ved bruk av en hvilken som helst multifrekvent bioimpedansanordning. Siden myofibre i hovedsak er lange sylindere, er muskelvev også svært anisotropt, med strøm som flyter lettere langs fibre enn over dem 4,5. Dermed utføres EIM ofte i to retninger: med matrisen plassert langs fibrene slik at strømmen går parallelt med dem, og over muskelen slik at strømmen strømmer vinkelrett på dem. I tillegg, i ex vivo-målinger, hvor et kjent volum vev måles i en impedansmålingscelle, kan muskelens iboende elektriske egenskaper (dvs. ledningsevnen og relativ permittivitet) utledes6.
Begrepet "nevromuskulære lidelser" definerer et bredt spekter av primære og sekundære sykdommer som fører til strukturell muskelendring og dysfunksjon. Dette inkluderer amyotrofisk lateralsklerose og ulike former for muskeldystrofi, samt enklere endringer relatert til aldring (f.eks. Sarkopi), ubruksatrofi (f.eks. På grunn av langvarig bedrest eller mikrogravitasjon) eller til og med skade7. Mens årsakene er rikelig og kan stamme fra motorneuronet, nerver, nevromuskulære veikryss eller selve muskelen, kan EIM brukes til å oppdage tidlige endringer i muskelen på grunn av mange av disse prosessene og for å spore progresjon eller respons på terapi. For eksempel, hos pasienter med Duchenne muskeldystrofi (DMD), har EIM vist seg å oppdage sykdomsprogresjon og respons på kortikosteroider8. Nylig arbeid har også vist at EIM er følsom for varierende brukstilstander, inkludert fraksjonell tyngdekraft9, som det ville bli opplevd på månen eller Mars, og effekten av aldring10,11. Til slutt, ved å bruke prediktive og maskinlæringsalgoritmer til datasettet oppnådd med hver måling (multifrekvens og retningsavhengige data), blir det mulig å utlede histologiske aspekter av vevet, inkludert myofiberstørrelse 12,13, inflammatoriske forandringer og ødem14, og bindevev og fettinnhold 15,16.
Flere andre ikke-invasive eller minimalt invasive metoder brukes også til å evaluere muskelhelsen hos mennesker og dyr, inkludert nålelektromyografi17 og bildebehandlingsteknologier som magnetisk resonansavbildning, datastyrt tomografi og ultralyd18,19. EIM demonstrerer imidlertid forskjellige fordeler sammenlignet med disse teknologiene. For eksempel registrerer elektromyografi bare de aktive elektriske egenskapene til myofibermembranene og ikke de passive egenskapene, og kan dermed ikke gi en sann vurdering av muskelsammensetning eller struktur. I en viss henseende er bildebehandlingsmetoder nærmere knyttet til EIM, da de også gir informasjon om strukturen og sammensetningen av vev. Men på en eller annen måte gir de for mye data, noe som krever detaljert bildesegmentering og ekspertanalyse i stedet for bare å gi en kvantitativ utgang. Dessuten, gitt deres kompleksitet, blir bildebehandlingsteknikker også sterkt påvirket av detaljene i både maskinvaren og programvaren som brukes, og krever ideelt sett bruk av identiske systemer slik at datasett kan sammenlignes. I motsetning til dette betyr det faktum at EIM er mye enklere at det er mindre påvirket av disse tekniske problemene og ikke krever noen form for bildebehandling eller ekspertanalyse.
Følgende protokoll demonstrerer hvordan man utfører in vivo EIM hos rotter og mus, ved bruk av både ikke-invasive (overflatearray) og minimalt invasive (subdermal needle array) teknikker, samt ex vivo EIM på nyskåret muskel.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Formlabs Inc.</td>
			<td>Form 2 Desktop</td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Shenzhen Creality 3D Technology Co. LTD</td>
			<td>Creality Ender 3 V2</td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M Micropore surgical tape</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>19-027761 and 19-061655</td>
			<td>models 1530-0 and 1530-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M TRANSPORE surgical tape</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>18-999-380 and 18-999-381</td>
			<td>models 1527-0 and 1527-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector header vertical 10 POS 1 mm spacing</td>
			<td>Digi-Key (Sullins connector solution)</td>
			<td>S9214-ND (SMH100-LPSE-S10-ST-BK)</td>
			<td>Plastic spacer 1 mm holes for the rat in vivo array displayed in Figure 2A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton-tipped applicators</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>22-363-172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental Wax</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>NC9377103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory agent</td>
			<td>NAIR</td>
			<td>NA</td>
			<td>hair remover lotion with softening baby oil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #7b Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11270-20</td>
			<td>Used for dissection, Style: #7b, Tip Shape: Curved, Tips: Standard, Tip Dimensions: 0.17 mm x 0.1 mm, Alloy/Material: Inox, Length: 11 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic Digital Caliper</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-648-17</td>
			<td>Used to measure out the dimensions of the Gastrocnemius muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy adhesive dual cartridge 4 min work life</td>
			<td>Devcon</td>
			<td>series 14265, model 2217</td>
			<td>Glue used in the rat in vivo array displayed in Figure 2A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ex vivo dielectric impedance cell</td>
			<td>Custom</td>
			<td>NA</td>
			<td>Dielectric cells were 3D printed in the Rutkove laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11051-10</td>
			<td>Used for muscle to place and adjust, Length: 10 cm, Tip Shape: Curved, Tips: Serrated, Tip Width: 0.8 mm, Tip Dimensions: 0.8 mm x 0.7 mm, Alloy/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair clipper</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>NA</td>
			<td>Wahl professional animal BravMini+</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impedance Animal Device</td>
			<td>Myolex</td>
			<td>EIM1103</td>
			<td>mView system - investigational electrical impedance myography device for use in animal research</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In vivo needle arrays</td>
			<td>Custom</td>
			<td>NA</td>
			<td>Custom arrays using 27 G subdermal needles from Ambu. The construction was finalized using a 3D printer in the Rutkove laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In vivo surface array</td>
			<td>Custom</td>
			<td>NA</td>
			<td>The in vivo surface array was printed and assembled in the Rutkove laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Patterson Veterinary Supplies</td>
			<td>07-893-8441 (NDC: 46066-755-04)</td>
			<td>Pivetal - 250 mL bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-woven gauze</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>22-028-559</td>
			<td>2 x 2 inch</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene Weighing Dishes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S67090A</td>
			<td>Dimensions (L x W x H): 88.9 mm x 88.9 mm x 25.4 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor Blades</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-640</td>
			<td>Used to cut muscle to right dimensions, Single-edge carbon steel blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Student Fine Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 91460-11</td>
			<td>Used for dissection, Tips: Sharp-Sharp, Alloy/Material: Student Stainless Steel, Serrated: No, Tip Shape: Straight, Cutting Edge: 20 mm, Length: 11.5 cm, Feature: Student Quality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Subdermal needles 27 G Neuroline</td>
			<td>Ambu</td>
			<td>745 12-50/24</td>
			<td>Needles used in the rat in vivo array displayed in Figure 2A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Scissors - Sharp</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 14002-13</td>
			<td>Used to cut skin, Tips: Sharp-Sharp, Alloy/Material: Stainless Steel, Serrated: No, Tip Shape: Straight, Cutting Edge: 42 mm, Length: 13 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TECA ELITE monopolar needle electrodes</td>
			<td>Natus</td>
			<td>902-DMG50-S</td>
			<td>0.46 mm diameter (26 G). Blue hub</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teknova 0.9% saline solution</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S5815</td>
			<td>1000 mL sterile</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

performing in vivo and ex vivo electrical impedance myography in rodents

Elektrisk impedans myografi (EIM) er en praktisk teknikk som kan brukes i prekliniske og kliniske studier for å vurdere muskelvev helse og sykdom. EIM oppnås ved å påføre en lavintensitet, retningsfokusert, elektrisk strøm til en muskel av interesse over en rekke frekvenser (dvs. fra 1 kHz til 10 MHz) og registrere de resulterende spenningene. Fra disse oppnås flere standardimpedanskomponenter, inkludert reaktans, motstand og fase. Ved utførelse av ex vivo-målinger på skåret muskel kan vevets iboende passive elektriske egenskaper, nemlig ledningsevne og relativ permittivitet, også beregnes. EIM har blitt brukt mye hos dyr og mennesker for å diagnostisere og spore muskelendringer i en rekke sykdommer, i forhold til enkel disuse atrofi, eller som et mål for terapeutisk intervensjon. Klinisk tilbyr EIM potensialet til å spore sykdomsprogresjon over tid og å vurdere effekten av terapeutiske inngrep, og dermed gi muligheten til å forkorte varigheten av kliniske studier og redusere kravene til prøvestørrelse. Fordi det kan utføres ikke-invasivt eller minimalt invasivt i levende dyremodeller så vel som mennesker, tilbyr EIM potensialet til å tjene som et nytt translasjonsverktøy som muliggjør både preklinisk og klinisk utvikling. Denne artikkelen gir trinnvise instruksjoner om hvordan du utfører in vivo og ex vivo EIM-målinger hos mus og rotter, inkludert tilnærminger for å tilpasse teknikkene til spesifikke forhold, for eksempel for bruk hos valper eller overvektige dyr.

EIM kan oppnås under mange forhold, inkludert overflate in vivo arrays (figur 1), nål in vivo arrays (figur 2A-F) og ex vivo dielektriske celler (figur 2G, H).
EIM gir et nesten øyeblikkelig øyeblikksbilde av muskeltilstanden basert på de målte impedansverdiene. Målinger oppnås raskt og resulterer i en enkel utdatafil so...

Watch this Scientific Journal Video about Performing In Vivo and Ex Vivo Electrical Impedance Myography in Rodents at JoVE.com

Performing In Vivo and Ex Vivo Electrical Impedance Myography in Rodents

Denne artikkelen beskriver hvordan du utfører in vivo (ved hjelp av overflate- og nåleelektrodearrayer) og ex vivo (ved hjelp av en dielektrisk celle) elektrisk impedansmyografi på gnagermuskelen. Det vil demonstrere teknikken hos både mus og rotter og detaljere modifikasjonene som er tilgjengelige (dvs. overvektige dyr, valper).

Utføre in vivo og ex vivo elektrisk impedans myografi hos gnagere

Electrical impedance myography (EIM) is a convenient technique that can be used in preclinical and clinical studies to assess muscle tissue health and ...

Myografi for elektrisk impedans er en ingen eller minimal invasiv teknikk for å vurdere muskeltilstand. Det gir en kvantitativ indeks for muskelhelse som fungerer som et diagnostisk verktøy eller biomarkør. Så teknikken er kvantitativ, rask og krever ikke detaljert bildeanalyse, slik at den kan tjene som en praktisk biomarkør for sykdomsstatus i en terapeutisk studie.Et annet nyttig aspekt ved elektroimpedansmyografi er at den er følsom for de fleste typer skjelettmuskelpatologi. Unormale demografiverdier for elektrisk impedans kan avsløre underliggende histologiske endringer. For overflatemålinger må huden være godt forberedt.Man må bli kjent med utseendet til kontaktimpedansartefakter og måle om nødvendig. For å begynne, plasser musen på benken i utsatt stilling etter å ha bekreftet fraværet av respons under tåklemmetesten. Plasser dyrets ben som skal analyseres i en 45 graders vinkel med kneet utvidet og fest foten med medisinsk tape.Trim pelsen som ligger over gastrocnemius-muskelen ved hjelp av en hårklipper, og påfør et tykt lag med hårfjerningskrem over dyrets hud i ett minutt. Fjern hårfjerningsmiddelet ved hjelp av saltvannsmettet gasbind og gjenta denne prosessen opptil tre ganger til all pelsen som ligger over gastrocnemius-muskelen er fjernet. Koble overflatematrisen til den elektriske impedans-myografienheten og la elektrodene hvile på et stykke gasbind gjennomvåt i saltoppløsning.Plasser overflaten array direkte på huden, over gastrocnemius muskel orientert i lengderetningen til muskelfibrene. Kontroller for riktig kontakt ved å kontrollere at alle stolpene vises grønt på programvaren med stabiliteten til 50 kilohertz motstand, reaktans og faseverdier. Deretter anskaffer du de elektriske impedansmyografimålingene.Roter overflatematrisen 90 grader og plasser den på huden over gastrocnemius for å oppnå tverrmålingene. Koble kanylebåndet til den elektriske impedans-myografienheten og la elektroderaden hvile i en veiebåt som inneholder saltoppløsning. Kontroller deretter tilkobling og signalstabilitet.Plasser nålen array i en langsgående posisjon i forhold til my fibrene, og trykk den fast inn i huden til alle nålene trenger inn i huden og den underliggende muskelen opp til plastbeskyttelsen på arrayet. Innhent dataene. Fjern matrisen forsiktig og sett den inn igjen gjennom huden og inn i muskelen i en 90 graders vinkel i forhold til den første målingen i tverrretningen.Så skaff deg disse dataene. For Ex Vivo Electrical Impedance Myography, klargjør ex vivo dielektrisk celle, tilsett saltoppløsning til kammeret og koble cellen til den elektriske impedans-myografienheten for å oppnå referanseverdiene. Plasser gastrocnemius muskelen på et ark med tannvoks og del den ved hjelp av et barberblad i en linjal for å oppnå en 10 millimeter med 10 millimeter seksjon for rotter.Og fem millimeter med fem millimeter seksjon for mus fra midten av gastrocnemius-muskelen. Plasser gastrocnemius forsiktig i dialektiske celler ved hjelp av pinsett, sørg for at fibrene er orientert i lengderetningen og muskelen er helt i kontakt med metallelektrodene. Fest den øverste delen av dialektikkcellen og sett inn to monopolære nåler på 26 gauge i de to hullene.Koble ledningene fra den elektriske impedansmyografienheten til ex vivo-cellen i den rekkefølgen som er nevnt i manuskriptet. Deretter får du den langsgående målingen. Åpne dialektikkcellen og reorienter muskelen i tverrretningen ved å rotere den 90 grader.Fest toppen av dialektikkcellen på nytt og skaff deg tverrmålingen. Myografi for elektrisk impedans kan oppnås under mange forhold med overflate in vivo-arrays, nål in vivo-arrays og ex vivo dialektiske celler. Representative kurver for overflate E I M er vist for fase, reaktans og motstand for langsgående i tverrgående målinger.Noen uregelmessigheter, som vanligvis er relatert til kontaktproblemer, kan føre til ekstreme verdier observert ved lave frekvenser. En graf som viser reaktansen som en motstandsfunksjon og langsgående og tverrgående retninger vises. God hudforberedelse er avgjørende for overflatemålinger.Det kan ikke være pels igjen. Gjenta pelsfjerning, saltvannspåføring og måling hvis kontaktartefakt er identifisert. Myografi for elektrisk impedans gjør det mulig å forbedre vurderingen av sykdomsstatus og terapieffekter i gnagermodeller som bidrar til raskere identifisering av lovende nye terapier for behandling av nevromuskulære sykdommer.

Research

JoVE Journal

Biology

Performing In Vivo and Ex Vivo Electrical Impedance Myography in Rodents

Ex vivo Mechanical Loading of Tendon

Injuries to the tendon (e.g., wrist tendonitis, epicondyltis) due to overuse are common in sports activities and the workplace.  Most are associated with ...

Targeted Expression of GFP in the Hair Follicle Using Ex Vivo Viral Transduction

There are many cell types in the hair follicle, including hair matrix cells which form the hair shaft and stem cells which can initiate the hair shaft ...

Method for Culture of Early Chick Embryos ex vivo (New Culture)

Method for Culture of Early Chick Embryos ex vivo New Culture

The chick embryo is a valuable tool in the study of early embryonic development. Its transparency, accessibility and ease of manipulation, make it an ...

In utero and ex vivo Electroporation for Gene Expression in Mouse Retinal Ganglion Cells

In utero and ex vivo Electroporation for Gene Expression in Mouse Retinal Ganglion Cells

The retina and its sole output neuron, the retinal ganglion cell (RGC), comprise an excellent model in which to examine biological questions such as cell ...

A System for ex vivo Culturing of Embryonic Pancreas

A System for ex vivo Culturing of Embryonic Pancreas

Et system for<em&gt; Ex vivo</em&gt; Dyrking av Embryonic Pancreas

The pancreas controls vital functions of our body,  including the production of digestive enzymes and regulation of blood sugar  levels1. Although in the ...

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

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

Ex Vivo Vurdering av kontraktilitet, trettbarhet og Alternans i isolerte skjelettmuskulatur

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

Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines

Spatiotemporal Mapping of Motility in Ex Vivo Preparations of the Intestines

Spatiotemporal Kartlegging av Motilitet i<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Forberedelser av tarmen

Multiple approaches have been used to record and evaluate gastrointestinal motility including: recording changes in muscle tension, intraluminal pressure, ...

The c-FOS Protein Immunohistological Detection: A Useful Tool As a Marker of Central Pathways Involved in Specific Physiological Responses In Vivo and Ex Vivo

The c-FOS Protein Immunohistological Detection: A Useful Tool As a Marker of Central Pathways Involved in Specific Physiological Responses In Vivo and Ex Vivo

C-FOS Protein Immunohistologisk Detection: Et nyttig verktøy som en markør av Central Pathways involvere seg i det fysiologiske responser<em&gt; I Vivo</em&gt; og<em&gt; Ex Vivo</em

Many studies seek to identify and map the brain regions involved in specific physiological regulations. The proto-oncogene c-fos, an immediate early gene, ...

Measuring the Stiffness of Ex Vivo Mouse Aortas Using Atomic Force Microscopy

Measuring the Stiffness of Ex Vivo Mouse Aortas Using Atomic Force Microscopy

Måle Stivhet<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Mus Aorta Bruke Atomic Force Microscopy

Arterial stiffening is a significant risk factor and biomarker for cardiovascular disease and a hallmark of aging. Atomic force microscopy (AFM) is a ...

Isolation of Retinal Arterioles for Ex Vivo Cell Physiology Studies

Isolation of Retinal Arterioles for Ex Vivo Cell Physiology Studies

Isolering av netthinnen arterioler for Ex Vivo celle fysiologi studier

The retina is a highly metabolically active tissue that requires a substantial blood supply. The retinal circulation supports the inner retina, while the ...