En este estudio, demostramos un protocolo refinado de electromiografía de fibra única (SFEMG) para permitir la medición in vivo de la transmisión de la unión neuromuscular (NMJ) en modelos de roedores. Se describe un enfoque paso a paso de la técnica SFEMG para permitir la cuantificación de la variabilidad y el fracaso de la transmisión de NMJ en el músculo gastrocnemio de rata.
Como conexión final entre el sistema nervioso y el músculo, la transmisión en la unión neuromuscular (NMJ) es crucial para la función motora normal. La electromiografía de fibra única (SFEMG) es una técnica clínicamente relevante y sensible que mide las respuestas potenciales de acción de una sola fibra muscular durante las contracciones voluntarias o las estimulaciones nerviosas para evaluar la transmisión de la NMJ. La evaluación y cuantificación de la transmisión de NMJ implica dos parámetros: fluctuación de fase y bloqueo. La fluctuación se refiere a la variabilidad en el tiempo (latencia) entre potenciales de acción consecutivos de una sola fibra (SFAP). El bloqueo significa el fracaso de la transmisión NMJ para iniciar una respuesta SFAP. Aunque el SFEMG es una prueba bien establecida y sensible en entornos clínicos, su aplicación en la investigación preclínica ha sido relativamente poco frecuente. Este informe describe los pasos y criterios empleados en la realización de SFEMG estimulado para cuantificar la fluctuación y el bloqueo en modelos de roedores. Esta técnica se puede utilizar en estudios preclínicos y clínicos para obtener información sobre la función de la NMJ en el contexto de la salud, el envejecimiento y la enfermedad.
La electromiografía de fibra única (SFEMG) fue desarrollada inicialmente por Stålberg y Ekstedt en la década de 1960 para identificar y analizar los potenciales de acción de las fibras musculares individuales, principalmente para estudiar la fatigamuscular. El SFEMG es la técnica clínica más sensible para la evaluación de la transmisión de la unión neuromuscular (NMJ)2. El SFEMG se lleva a cabo mediante el registro selectivo de potenciales de acción de una sola fibra (SFAP)3. La transmisión de la NMJ puede verse comprometida debido a factores como el envejecimiento 4,5 y diversos trastornos neuromusculares como la miastenia gravis y la esclerosis lateral amiotrófica6. Además, condiciones como la isquemia, las fluctuaciones de temperatura y el uso de agentes bloqueantes neuromusculares pueden dar lugar a deficiencias en la transmisión de la NMJ, que se manifiestan por una mayor variabilidad de la transmisión de la NMJ y la aparición de fallos de la NMJ2.
Hay dos enfoques para registrar la SFEMG: la estimulada y la voluntaria. El SFEMG voluntario consiste en el registro de SFAPs de dos NMJs suministrados por el mismo axón motor utilizando un electrodo de aguja concéntrico insertado en el músculo que se está probando durante la activación voluntaria7. En consecuencia, el SFEMG voluntario requiere la cooperación del sujeto y solo puede evaluar unidades motoras de bajo umbral (las que se activan durante contracciones débiles)3. El SFEMG estimulado utiliza un par de electrodos estimulantes para estimular los axones motores mientras se registran los SFAP con un electrodo de aguja SFEMG insertado en el músculo que se está probando7.
Tanto en la SFEMG voluntaria como en la estimulada, la fluctuación de fase y el bloqueo son los dos parámetros utilizados para evaluar y cuantificar la transmisión de NMJ8. La fluctuación describe la variabilidad en el tiempo (latencia) entre SFAP consecutivos. Durante la SFEMG voluntaria, la fluctuación de fase se cuantifica evaluando las diferencias de latencia entre un par de SFAP (suministrados por el mismo axón motor) durante 50 a 100 descargas consecutivas. Durante la SFEMG estimulada, la fluctuación se cuantifica evaluando las diferencias de latencia entre el momento de la estimulación y el inicio del SFAP durante 50 a 100 descargas consecutivas. El bloqueo indica el fracaso de la transmisión de NMJ para desencadenar una respuesta SFAP, y se puede cuantificar como la presencia o ausencia de cada par de SFAP durante el SFEMG voluntario o para cada NMJ durante el SFEMG estimulado 2,7.
Si bien es una prueba establecida y sensible en el entorno clínico, la SFEMG solo se ha aplicado con poca frecuencia en la investigación preclínica 4,5,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . En este informe, describimos el enfoque para realizar y analizar registros de SFEMG en modelos preclínicos de roedores. Además, presentamos datos representativos que destacan hallazgos representativos en SFEMG que indican un deterioro de la transmisión de NMJ después de la administración de un agente bloqueante neuromuscular no despolarizante, el rocuronio.
El SFEMG se usa comúnmente para pruebas diagnósticas en pacientes con sospecha de formas autoinmunes, adquiridas y genéticas de la enfermedad NMJ. La SFEMG es considerada la prueba más sensible para el diagnóstico del trastorno de la NMJ, miastenia gravis20,21. La estimulación nerviosa repetitiva (RNS) es otro método que se utiliza con mayor frecuencia en las pruebas diagnósticas clínicas y consiste en estimular un nervi…
The authors have nothing to disclose.
Los autores desean agradecer al Dr. Martin Brandhøj Skov de NMD Pharma por sus valiosos consejos sobre la dosificación de rocuronio y a Arash Karimi del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Stony Brook por su ayuda en los cálculos. Este estudio fue financiado en parte por los NIH y la WDA (R01AG067758 y R01AG078129).
27 G Reusable Single Fiber Needle Electrode | Technomed | 202860-000 | singlefiber recording electrode |
2 mL Glass Syringe | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
Detachable Cable | Technomed | 202845-0000 | to connect the recorder electrode to the electrodiagnostic machine |
Disposable 2" x 2" disc electrode with leads | Cadwell | 302290-000 | ground electrode |
disposable monopolar needles 28 G | Technomed | 202270-000 | cathode and anode stimulating electrodes |
EMG needle cable (Amp/stim switch box) | Cadwell | 190266-200 | to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator |
Helping Hands alligator clip with iron base | Radio Shack | 64-079 | Maintaining recording electrode placement |
Isoflurane (250 mL bottle) | Piramal Healthcare | NA | |
monoject curved tip irrigating syringe | Covidien | 81412012 | utilized for application of electrode gel |
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe |
Pro trimmer Pet Grooming Kit | Oster | 078577-010-003 | clippers for hair removal |
Rat Endotracheal Tubes (16 G) | Kent Scientific Corporation | ||
Rocoronium Bromide | Sigma | PHR2397-500MG | neuromuscular blocker agent |
Sierra Summit EMG system | Cadwell Industries, Inc., Kennewick, WA | NA | portable electrodiagnostic system |
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | SOMNO | Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter |
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment | Puralube | 26870 | applied during anesthesia to avoid corneal injury |
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