Aplicación de la estimulación crónica para estudiar adaptaciones fenotípicas de músculo esquelético de rata inducida por actividad contráctil
Summary
Este protocolo describe el uso del modelo de actividad contráctil crónica de ejercicio observar adaptaciones del músculo esquelético inducida por el estímulo en la trasera de la rata.
Abstract
Músculo esquelético es un tejido altamente adaptable, como sus propiedades bioquímicas y fisiológicas se alteran considerablemente en respuesta al ejercicio crónico. Para investigar los mecanismos subyacentes que producen diversas adaptaciones del músculo, un número de protocolos de ejercicio como la caminadora, rueda funcionamiento y ejercicio de natación se han utilizado en los estudios con animales. Sin embargo, estos ejercen modelos requieren un largo período de tiempo para lograr adaptaciones musculares, que pueden ser también reguladas por factores humorales o neurológicos, lo que limita sus aplicaciones en el estudio de las adaptaciones inducidas por la contracción músculo-específica. Estimulación indirecta baja frecuencia (10 Hz) para inducir la actividad contráctil crónica (CCA) se ha utilizado como un modelo alternativo de entrenamiento, con éxito puede llevar a adaptaciones mitocondriales musculares dentro de 7 días, independientes de factores sistémicos. Este documento detalla las técnicas quirúrgicas necesarias para aplicar el tratamiento de CCA en el músculo esquelético de ratas, para estudios de aplicación generalizada en el futuro.
Introduction
Músculo esquelético puede adaptarse para el ejercicio de formación a través de cambios en su bioenergética y estructura física1. Una de las principales alteraciones por entrenamiento de resistencia es la Biogénesis mitocondrial, que se puede evaluar por un aumento en la expresión de los componentes mitocondriales (p. ej., subunidades de c oxidasa [COX] citocromo), así como la expresión de el coactivator transcripcional, PGC-1α2. Un creciente número de estudios ha indicado que numerosos otros factores, como volumen mitocondrial y mitofagia, también son importantes para las adaptaciones musculares. Sin embargo, los mecanismos por los cual ejercicio agudo o crónico regulan estos procesos en músculo esquelético aún no están claros.
Para delinear los caminos que se regulan las adaptaciones del músculo inducida por el ejercicio, varios modelos de ejercicio se han utilizado comúnmente en estudios de roedores, incluyendo rueda de ardilla, corriente de la rueda y ejercicio de natación. Sin embargo, estos protocolos tienen algunas limitaciones en eso ~ 4-12 semanas se necesitan para observar estos cambios fenotípicos3,4,5. Como un método experimental alternativo, baja frecuencia inducida por estimulación crónica actividad contráctil (CCA) se ha utilizado eficazmente, como puede llevar a adaptaciones musculares en un período mucho más corto (es decir, hasta 7 días) y sus efectos ser comparables, o incluso superior a otros protocolos de ejercicio. Además, la presencia de hormonal6, temperatura7y efectos neurológicos8 puede hacer difícil entender las respuestas del músculo-específica al ejercicio crónico. Por ejemplo, la hormona de tiroides9,10 y factor de crecimiento insulínico (IGF) -1 se han identificado11 para mediar adaptaciones inducidas por el entrenamiento muscular, que pueden regular también otras vías de señalización en esqueleto muscular. En particular, los efectos inducidos por la CCA mínimamente son regulados por factores sistémicos, lo que permite centrarse en la respuesta directa del músculo esquelético a la actividad contráctil.
La unidad externa para el CCA fue introducida por Tyler y Wright12y ha sido desarrollada con modificaciones12. En Resumen, la unidad se compone de tres partes principales: un detector de infrarrojos que puede activar y desactivar por exposición a luz infrarroja, un generador de pulsos y un indicador del pulso (figura 1). El diseño detallado del circuito de la unidad de estimulador ha sido descrito previamente13. Las características detalladas y específicas de CCA se pueden encontrar en mayor profundidad en un número de revisión artículos14,15,16,17. En Resumen, el protocolo de estimulación está diseñado para activar el nervio peroneo común a baja frecuencia (es decir, 10 Hz), y los músculos inervados (tibialis anterior [TA] y Músculo extensor digitorum largo [EDL]) se ven obligados a contratar un longitud predeterminada de tiempo (por ejemplo, 3-6 h). Con el tiempo, esto cambia los músculos antes mencionados a un fenotipo más aeróbico, demostrado por un aumento en la densidad capilar18 y contenido mitocondrial19,20,21. Así, este método es un modelo probado para imitar algunas de las adaptaciones de entrenamiento de resistencia importante en músculo esquelético de ratas.
Este trabajo presenta un procedimiento detallado de la cirugía de implante de electrodo para inducir CCA para que los investigadores pueden aplicar este modelo en sus estudios de ejercicio. CCA es un excelente modelo para estudiar el curso del tiempo de las adaptaciones del músculo, proporcionando así una herramienta eficaz para la investigación de varios eventos moleculares y de señalización en ambos puntos del tiempo temprano y más tarde tras el inicio del entrenamiento.
Protocol
Representative Results
Discussion
El modelo de actividad contráctil crónica (CCA) de ejercicio muscular de baja frecuencia estimulación en vivo, es un excelente modelo para el estudio de adaptaciones fenotípicas del músculo para el ejercicio de13,24,25 , 26. como se indica en anteriores estudios20,27, CCA es una herramienta eficaz por el cual los investiga…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a Liam Tyron su experta lectura del manuscrito. Este trabajo fue apoyado por fondos de las ciencias naturales e Ingeniería investigación Consejo de Canadá (NSERC) a D. A. campana. D. A. Hood también es titular de una Cátedra de investigación de Canadá en fisiología celular.
Materials
| Sprague Dawley Rat | Charles River | Strain 400 | |
| Chronic contractile activity unit | Home-made | n/a | |
| CCA unit protective box (3.5 x 3.5 x 2.5 cm) | Home-made | n/a | Box should be made of opaque material or covered in an opague tape |
| Coin lithium ion batteries (3V) | Panasonic | CR2016 | |
| Medwire | Leico Industries | 316SS7/44T | |
| Solder pin (socket) | Digi-Key | ED6218-ND | |
| Zonas porous tape | Johnson & Johnson | 5104 | |
| Suture silk (Size 5) | Ethicon | 640G | |
| Suture silk (Size 6) | Ethicon | 706G | |
| Curved blunt scissor (11.5 cm Length) | F.S.T. | 14075-11 | |
| Curved blunt scissor (15 cm Length) | F.S.T. | 14111-15 | |
| Delicate haemostatic forceps (16 cm Length) | Lawton | 06-0230 | |
| Scalpel | Feather | 3 | |
| Curved forceps | F.S.T. | 11052-10 | |
| Stainless-steel rod (30 cm; 7mm diameter) | Home-made | n/a | Rod should have 5 mm slit in one end to hold the wire for tunneling under the skin |
| Clip applying forceps | KLS Martin | 20-916-12 | |
| Staples (clips) | Bbraun | BN507R | |
| Metal hooks/retractor | Home-made | n/a | |
| Povidone-iodine (500 mL) | Rougier | #NPN00172944 | |
| Ampicillin sodium | Novopharm | #DIN00872644 | |
| Metacam | Boehringer | #DIN02240463 | |
| Digital multimeter (voltmeter) | Soar Corporation | ME-501 | |
| LED digital stroboscope | Lutron Electronic Enterprise | DT-2269 |
References
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