この研究では、げっ歯類モデルにおける神経筋接合部(NMJ)伝達の in vivo 測定を可能にする洗練された単繊維筋電図(SFEMG)プロトコルを示します。ラット腓腹筋のNMJ伝達変動と機能不全を定量化できるように、SFEMG技術への段階的なアプローチが説明されています。
神経系と筋肉の間の最終的な接続として、神経筋接合部(NMJ)での伝達は正常な運動機能にとって重要です。単線維筋電図検査 (SFEMG) は、臨床的に関連性があり感度の高い技術であり、 随意収縮または神経刺激中の単一筋線維活動電位反応を測定して NMJ 伝達を評価します。NMJ伝送の評価と定量化には、ジッターとブロッキングの2つのパラメーターが含まれます。ジッターとは、連続するシングルファイバー活動電位(SFAP)間のタイミング(遅延)の変動を指します。ブロッキングは、NMJ 送信が SFAP 応答を開始できなかったことを示します。SFEMGは臨床現場では定評があり感度の高い検査ですが、前臨床研究への応用は比較的まれです。このレポートでは、げっ歯類モデルのジッターとブロッキングを定量化するために、刺激SFEMGを実行する際に採用された手順と基準を概説しています。この手法は、健康、老化、および疾患の文脈におけるNMJ機能についての洞察を得るために、前臨床および臨床研究で使用することができます。
シングルファイバー筋電図法(SFEMG)は、1960年代にStålbergとEkstedtによって最初に開発され、主に筋肉疲労を研究するために、個々の筋繊維からの活動電位を特定および分析しました1。SFEMG は、神経筋接合部 (NMJ) 伝達の評価に最も感度の高い臨床手法です 2.SFEMGは、シングルファイバー活動電位(SFAP)3を選択的に記録することによって行われます。NMJの伝達は、老化4,5や重症筋無力症や筋萎縮性側索硬化症6などのさまざまな神経筋障害などの要因によって損なわれる可能性があります。さらに、虚血、温度の変動、神経筋遮断薬の使用などの状態は、NMJ伝達の変動の増加とNMJ障害の発生によって現れる、NMJ伝達の欠損を引き起こす可能性があります2。
SFEMGの記録には、刺激SFEMGと自発SFEMGの2つのアプローチがあります。随意 SFEMG には、自発的活性化中にテストされる筋肉に挿入された同心円針電極を使用して、同じ運動軸索によって供給される 2 つの NMJ からの SFAP を記録することが含まれます7。したがって、自発的なSFEMGは被験者からの協力を必要とし、低閾値運動単位(弱い収縮中に活性化される運動単位)のみを評価できます3。刺激SFEMGは、一対の刺激電極を使用して運動軸索を刺激しながら、SFEMG針電極をテスト対象の筋肉に挿入してSFAPを記録します7。
自発的SFEMGと誘導SFEMGの両方で、ジッターとブロッキングは、NMJ伝送8を評価および定量化するために使用される2つのパラメータである。ジッターは、連続する SFAP 間のタイミング(遅延)の変動を表します。自発的なSFEMGでは、50〜100回の連続放電中のSFAPのペア(同じモーター軸索から供給される)間の遅延差を評価することにより、ジッターが定量化されます。刺激SFEMG中、ジッターは、50〜100回の連続放電中の刺激タイミングとSFAPの開始との間の遅延差を評価することにより定量化されます。ブロッキングは、NMJ送信がSFAP応答をトリガーできなかったことを示し、自発的なSFEMG中のSFAPの各ペアの有無、または刺激されたSFEMG中の各NMJの有無として定量化できます2,7。
SFEMGは臨床現場で確立された感度の高い検査ですが、前臨床研究で適用されることはめったにありません4,5,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 .このレポートでは、前臨床げっ歯類モデルでSFEMG記録を実行および分析するためのアプローチについて概説します。さらに、非脱分極性神経筋遮断薬であるロクロニウムの投与後のNMJ伝達の障害を示すSFEMGに関する代表的な所見を強調する代表的なデータを提示します。
SFEMGは、自己免疫疾患、後天性NMJ疾患、および遺伝的形態が疑われる患者の診断検査に一般的に使用されます。SFEMGは、NMJ障害である重症筋無力症20,21の診断に最も感度の高い検査と考えられています。反復神経刺激(RNS)は、臨床診断検査でより一般的に使用される別の方法であり、一連の刺激で末梢神経を刺激し、神経支?…
The authors have nothing to disclose.
著者らは、ロクロニウムの投与に関する貴重なアドバイスを提供してくださったNMD PharmaのMartin Brandhøj Skov博士と、計算の支援をいただいたストーニーブルック大学生物医学工学科のArash Karimiに感謝します。この研究は、NIHからWDA(R01AG067758およびR01AG078129)への資金提供によって部分的に支援されました。
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 |
.