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

Detta arbete stöddes av Charley's Fund och NIH R01NS055099.

Alla metoder som beskrivs här har godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee of Beth Israel Deaconess Medical Center under protokollnummer (031-2019; 025-2019). Använd rätt PPE-utrustning för att hantera djur och följ IACUC: s riktlinjer för allt djurarbete.
1. In vivo yta EIM
<ol><li>Placera djuret i en anestesilåda för att inducera anestesi. OBS: För råttor användes 1,5%-3,5% isofluran och 2O2L·min-1, och för möss användes 2% isoflu...

<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>

Denna artikel innehåller de grundläggande metoderna för att utföra EIM hos gnagare, både in vivo och ex vivo. För att få tillförlitliga mätningar är det viktigt att utföra en serie steg. Först måste man korrekt identifiera muskeln av intresse, eftersom varje muskel kommer att ha olika svar på sjukdomar, behandling och patologi. Man måste vara medveten om att data som förvärvats på en muskel (t.ex. gastrocnemius) inte kommer att ge samma information som på en annan muskel (t.ex. tibial...

Elektrisk impedansmyografi (EIM) ger en kraftfull metod för att bedöma muskeltillstånd, vilket potentiellt möjliggör diagnos av neuromuskulära störningar, spårning av sjukdomsprogression och bedömning av svar på terapi 1,2,3. Det kan tillämpas analogt på djursjukdomsmodeller och människor, vilket möjliggör relativt sömlös översättning från prekliniska till kliniska studier. EIM-mätningar erhålls enkelt med fyra linjärt placerade elektroder, där de två yttre applicerar en smärtfri, svag elektrisk ström över ett frekvensområde (vanligtvis mellan 1 kHz och cirka 2 MHz) och de två inre som registrerar de resulterande spänningarna1. Från dessa spänningar kan vävnadens impedansegenskaper erhållas, inklusive motståndet (R), ett mått på hur svårt det är för ström att passera genom vävnaden och vävnadens reaktans (X) eller "laddningsbarhet", ett mått relaterat till vävnadens förmåga att lagra laddning (kapacitans). Från reaktansen och motståndet beräknas fasvinkeln (θ) via följande ekvation: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/63513/63513eq01.jpg" style="margin: auto;">, vilket ger ett enda summativt impedansmått. Sådana mätningar kan erhållas med användning av vilken multifrekvensbioimpedansanordning som helst. Eftersom myofibrer i huvudsak är långa cylindrar är muskelvävnad också mycket anisotrop, med ström som flyter lättare längs fibrer än över dem 4,5. Således utförs EIM ofta i två riktningar: med matrisen placerad längs fibrerna så att strömmen löper parallellt med dem och över muskeln så att strömmen flyter vinkelrätt mot dem. Vid ex vivo-mätningar, där en känd vävnadsvolym mäts i en impedansmätcell, kan dessutom muskelns inneboende elektriska egenskaper (dvs. konduktiviteten och den relativa permittiviteten) härledas6.
Termen "neuromuskulära störningar" definierar ett brett spektrum av primära och sekundära sjukdomar som leder till strukturell muskelförändring och dysfunktion. Detta inkluderar amyotrofisk lateralskleros och olika former av muskeldystrofi, liksom enklare förändringar relaterade till åldrande (t.ex. sarkopeni), disuse atrofi (t.ex. på grund av långvarigt sängstöd eller mikrogravitation) eller till och med skada7. Medan orsakerna är rikliga och kan härröra från motorneuronen, nerverna, neuromuskulära korsningar eller själva muskeln, kan EIM användas för att upptäcka tidiga förändringar i muskler på grund av många av dessa processer och för att spåra progression eller svar på terapi. Till exempel hos patienter med Duchennes muskeldystrofi (DMD) har EIM visat sig detektera sjukdomsprogression och svar på kortikosteroider8. Nyligen utfört arbete har också visat att EIM är känsligt för varierande disuse-tillstånd, inklusive fraktionerad gravitation9, som skulle upplevas på månen eller Mars, och effekterna av åldrande10,11. Slutligen, genom att tillämpa prediktiva och maskininlärningsalgoritmer på datauppsättningen som erhållits med varje mätning (multifrekvens och riktningsberoende data), blir det möjligt att härleda histologiska aspekter av vävnaden, inklusive myofiberstorlek 12,13, inflammatoriska förändringar och ödem14 och bindväv och fettinnehåll 15,16.
Flera andra icke-invasiva eller minimalt invasiva metoder används också för att utvärdera muskelhälsa hos människor och djur, inklusive nålelektromyografi17 och bildteknik som magnetisk resonanstomografi, datortomografi och ultraljud18,19. EIM visar dock tydliga fördelar jämfört med dessa tekniker. Till exempel registrerar elektromyografi endast de aktiva elektriska egenskaperna hos myofibermembranen och inte de passiva egenskaperna, och kan därför inte ge en sann bedömning av muskelsammansättning eller struktur. I ett visst avseende är avbildningsmetoder närmare besläktade med EIM, eftersom de också ger information om vävnadens struktur och sammansättning. Men i någon mening ger de för mycket data, vilket kräver detaljerad bildsegmentering och expertanalys snarare än att bara ge en kvantitativ utgång. Dessutom, med tanke på deras komplexitet, påverkas bildtekniker också i hög grad av detaljerna i både hårdvaran och programvaran som används, vilket helst kräver användning av identiska system så att datamängder kan jämföras. Däremot innebär det faktum att EIM är mycket enklare att det påverkas mindre av dessa tekniska problem och inte kräver någon form av bildbehandling eller expertanalys.
Följande protokoll visar hur man utför in vivo EIM hos råttor och möss, med hjälp av både icke-invasiva (ytmatris) och minimalt invasiva (subdermala nålmatriser) tekniker, samt ex vivo EIM på nyligen utskurna muskler.

<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 impedansmyografi (EIM) är en bekväm teknik som kan användas i prekliniska och kliniska studier för att bedöma muskelvävnadens hälsa och sjukdom. EIM erhålls genom att applicera en lågintensiv, riktningsfokuserad, elektrisk ström på en muskel av intresse över ett frekvensområde (dvs från 1 kHz till 10 MHz) och registrera de resulterande spänningarna. Från dessa erhålls flera standardimpedanskomponenter, inklusive reaktans, motstånd och fas. Vid ex vivo-mätningar på utskurna muskler kan vävnadens inneboende passiva elektriska egenskaper, nämligen konduktiviteten och den relativa permittiviteten, också beräknas. EIM har använts i stor utsträckning hos djur och människor för att diagnostisera och spåra muskelförändringar i en mängd olika sjukdomar, i samband med enkel disuse atrofi, eller som ett mått på terapeutisk intervention. Kliniskt erbjuder EIM potentialen att spåra sjukdomsprogression över tid och att bedöma effekterna av terapeutiska ingrepp, vilket ger möjlighet att förkorta den kliniska prövningens varaktighet och minska kraven på provstorlek. Eftersom det kan utföras icke-invasivt eller minimalt invasivt i levande djurmodeller såväl som människor, erbjuder EIM potentialen att fungera som ett nytt translationellt verktyg som möjliggör både preklinisk och klinisk utveckling. Den här artikeln innehåller steg-för-steg-instruktioner om hur man utför EIM-mätningar in vivo och ex vivo hos möss och råttor, inklusive metoder för att anpassa teknikerna till specifika förhållanden, till exempel för användning hos ungar eller överviktiga djur.

EIM kan erhållas under många förhållanden, inklusive yt-in vivo-matriser (figur 1), nålar in vivo-matriser (figur 2A-F) och ex vivo-dielektriska celler (figur 2G,H).
EIM ger en nästan omedelbar ögonblicksbild av muskeltillståndet baserat på de uppmätta impedansvärdena. Mätningar förvärvas snabbt och resulterar i en...

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

Denna artikel beskriver hur man utför in vivo (med hjälp av yt- och nålelektrodmatriser) och ex vivo (med hjälp av en dielektrisk cell) elektrisk impedansmyografi på gnagare gastrocnemius muskel. Det kommer att demonstrera tekniken hos både möss och råttor och detaljera de tillgängliga modifieringarna (dvs. överviktiga djur, valpar).

Utföra in vivo och ex vivo elektrisk impedansmyografi hos gnagare

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

Elektrisk impedansmyografi är en ingen eller minimalt invasiv teknik för att bedöma muskeltillstånd. Det ger ett kvantitativt index för muskelhälsa som fungerar som ett diagnostiskt verktyg eller biomarkör. Så tekniken är kvantitativ, snabb och kräver inte detaljerad bildanalys så att den kan fungera som en bekväm biomarkör för sjukdomsstatus i en terapeutisk studie.En annan användbar aspekt av elektrisk impedansmyografi är att den är känslig för de flesta typer av skelettmuskelpatologi. Onormala elektriska impedansmyografivärden kan avslöja underliggande histologiska förändringar. För ytmätningar måste huden förberedas väl.Man måste bli bekant med utseendet på kontaktimpedansartefakter och mäta om det behövs. För att börja, placera musen på bänken i ett benäget läge efter att ha bekräftat frånvaron av svar under tåklämningstestet. Placera djurets ben som ska analyseras i 45 graders vinkel med knäet utsträckt och säkra foten med medicinsk tejp.Trimma pälsen som täcker gastrocnemiusmuskeln med en hårklippare och applicera ett tjockt lager hårborttagningskräm över djurets hud i en minut. Ta bort hårborttagningsmedlet med hjälp av den saltlösningsmättade gasbindningen och upprepa denna process upp till tre gånger tills all päls som överlagrar gastrocnemiusmuskeln har tagits bort. Anslut ytuppsättningen till enheten för elektrisk impedansmyografi och låt elektroderna vila på en bit gasväv indränkt i saltlösning.Placera ytan direkt på huden, över gastrocnemiusmuskeln orienterad i längdriktningen mot muskelfibrerna. Kontrollera om det finns lämplig kontakt genom att kontrollera att alla staplar visas gröna på programvaran med stabiliteten hos 50 kilohertz motstånd, reaktans och fasvärden. Skaffa sedan mätningarna av elektrisk impedansmyografi.Rotera ytuppsättningen med 90 grader och placera den på huden över gastrocnemius för att få de tvärgående mätningarna. Anslut nålmatrisen till apparaten för elektrisk impedansmyografi och låt elektroduppsättningen vila i en vägningsbåt som innehåller saltlösning. Kontrollera sedan om anslutning och signalstabilitet finns.Placera nåluppsättningen i ett längsgående läge jämfört med mina fibrer och tryck in den ordentligt i huden tills alla nålar tränger in i huden och den underliggande muskeln upp till plastskyddet på matrisen. Hämta data. Ta försiktigt bort matrisen och sätt tillbaka den genom huden och in i muskeln i 90 graders vinkel i förhållande till den första mätningen i tvärriktningen.Skaffa sedan dessa data. För Ex Vivo elektrisk impedansmyografi, förbered den ex vivo dielektriska cellen, tillsätt saltlösning till kammaren och anslut cellen till den elektriska impedansmyografianordningen för att få referensvärdena. Placera gastrocnemiusmuskeln på ett ark tandvax och dela den med ett rakblad i en linjal för att få en sektion på 10 x 10 millimeter för råttor.Och fem millimeter med fem millimeter sektion för möss från mitten av gastrocnemiusmuskeln. Placera försiktigt gastrocnemius i dialektikcellerna med pincett, se till att fibrerna är orienterade i längdriktningen och att muskeln är helt i kontakt med metallelektroderna. Fäst den övre delen av dialektikcellen och sätt in två monopolnålar på 26 gauge i de två hålen.Anslut ledningarna från enheten för elektrisk impedansmyografi till ex vivo-cellen i den ordning som nämns i manuskriptet. Skaffa sedan den längsgående mätningen. Öppna den dialektiska cellen och omorientera muskeln i tvärriktningen genom att rotera den 90 grader.Sätt tillbaka toppen av den dialektiska cellen och förvärva den tvärgående mätningen. Elektrisk impedansmyografi kan erhållas under många förhållanden med yt in vivo-arrays, nålar in vivo-arrayer och ex vivo-dialektiska celler. Representativa kurvor för yta E I M visas för fas, reaktans och motstånd för längsgående i tvärgående mätningar.Vissa oegentligheter, som vanligtvis är relaterade till kontaktproblem, kan resultera i extrema värden som observeras vid låga frekvenser. En graf som visar reaktansen som en motståndsfunktion och längsgående och tvärgående riktningar visas. Bra hudberedning är avgörande för ytmätningar.Det kan inte finnas någon päls kvar. Upprepa pälsborttagning, saltlösning och mätning om kontaktartefakt identifieras. Elektrisk impedansmyografi möjliggör förbättrad bedömning av sjukdomsstatus och terapieffekter i gnagarmodeller som hjälper till att påskynda identifieringen av lovande nya terapier för behandling av neuromuskulära sjukdomar.

Research

JoVE Journal

Biology

Performing In Vivo and Ex Vivo Electrical Impedance Myography in Rodents

Ex vivo Mechanical Loading of Tendon

Ex vivo mekanisk belastning av senan

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

Riktade Redovisning av GFP i hårsäcken Använda 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

Metod för kultur av tidig kycklingembryon ex vivo (New Kultur)

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

In utero och ex vivo elektroporation för genuttryck i Mus Retinal ganglion celler

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

Ett system för<em&gt; Ex vivo</em&gt; Odling av embryonala 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 Bedömning av kontraktilitet, fatigability och Alternans i isolerade skelettmuskler

 
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 Kartläggning av motilitet i<em&gt; Ex vivo</em&gt; Förberedelser tarm

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 Immunohistological Detection: ett användbart verktyg som en markör centralbanks involverade i specifika fysiologiska reaktioner<em&gt; In Vivo</em&gt; och<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

Mätning av styvheten hos<em&gt; Ex vivo</em&gt; Mus Aorta Använda atomkraftsmikroskopi

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 Retinal arterioler för Ex Vivo cellstudier fysiologi

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