דגם Murine של אימון שרירים באמצעות גירוי חשמלי neuromuscular
Summary
מודל murine של גירוי חשמלי neuromuscular (NMES), שיטת קליני בטוח ולא יקר, אל השרירים תא הקדמי מתואר. מודל זה יש את היתרון של שינוי התקן קליני זמינים לצורך לעורר התכווצויות שרירים ממוקד וספציפי בעכברים.
Abstract
גירוי חשמלי neuromuscular (NMES) היא שיטת קליני נפוץ בשימוש נרחב להחזיר 1, 2 לשמור או לשפר 3-5 קיבולת שרירים פונקציונלי. גירוי משטח Transcutaneous של שרירי השלד כולל זרימת הנוכחי בין הקתודה לבין האנודה, ובכך גרימת ההתרגשות של יחידת המנוע סיבי השריר שמסביב.
NMES היא שיטת אטרקטיבי כדי להעריך את התגובות שריר השלד הסתגלות מכמה סיבות. ראשית, הוא מספק מודל ניסיוני לשחזור בו התאמות פיזיולוגיות, כגון hypertophy myofiber וחיזוק שרירים 6, אנגיוגנזה 7-9, 9-11 הפרשת גורם הגדילה, ו מבשר שריר תא הפעלת 12 מתועדים היטב. התגובות הפיזיולוגיות כאלה ניתן טיטרציה בזהירות באמצעות פרמטרים שונים של גירוי (Cochrane לבדיקה, לראות 13). בנוסף, NMES המגויסיםיחידות המנוע הלא סלקטיבי, ובאופן קבוע במרחב ואת סינכרוני temporally 14, מציע את היתרונות של הפעלת השפעה על הטיפול סיבי כל, ללא קשר לסוג סיבים. אמנם יש התוויות נגד שצוינו NMES באוכלוסיות קליניות, כולל הפרעות ורידיים הפריפריה או גידול ממאיר, למשל, NMES הוא בטוח ריאלי, אפילו עבור אלה אשר חולים ו / או מרותק למיטתו ועל אוכלוסיות שבהן פעילות גופנית קפדנית יכול להיות אתגר.
הנה, אנחנו מדגימים את פרוטוקול התאמת האלקטרודות זמינים מסחרית וביצוע פרוטוקול NMES תוך שימוש במודל murine. מודל זה בעל חיים יש את היתרון של שימוש במכשיר זמין קלינית ומתן משוב מיידי לגבי המיקום של האלקטרודה לעורר את האפקט הרצוי שרירים כויץ. לצורך כתב יד זה, נתאר את פרוטוקול לגירוי שרירים של שרירי תא הקדמי של hindlimb העכבר.
Protocol
Discussion
התוצאות מראות כי המודל Murine מפותחת שלנו NMES מעודד היווצרות כלי דם בשרירי השלד (איור 2) וחיזוק (איור 3), אך לא לגרום נזק שרירי השלד (איור 1).
יש לציין כי הפרמטרים גירוי המתוארים כאן עוצבו כדי לגרום שרירים עומס יתר על שרירי תא הקדמי. בדיוק כמו במקרה של תרחישים קליניים, מיקום האלקטרודה עשוי להיות מותאם כדי לעורר את קבוצות השרירים האחרות, אם כי התגובה שריר NMES עשויים להיות שונים, בהתאם לסוג הרכב סיבים. NMES משך הזמן, המספר הכולל של טיפולים, והמספר הכולל של חזרות ניתן לשנות לפי ללמוד עיצוב.
כמו עם כל פרוטוקול, שיטה זו יש מגבלות, כי יש לציין. במחקר הנוכחי, גירוי בוצע על העצב שוקיתי עמוק. עם זאת, במרפאה, גירוי אניזה מנוהל בדרך כלל על יחידת המנוע. במודל חיה, גירוי של העצב ידרוש עוצמה נמוכה יותר כדי לעורר התכווצות שרירים מלא. מגבלה נוספת של המודל כפי שהוצגה היא כי איננו יכולים לקבל מידע לגבי רמת הנוחות במהלך היישום של NMES, שכן בעלי החיים מורדמים. לכן, והסבילות של בעוצמות דומות באוכלוסייה קליני קשה להעריך. עם זאת, תוצאות היסטולוגית שלנו מציעים מודל NMES שלנו, כפי שתואר, לא לגרום לפגיעה בשרירים.
פיתוח מודלים בעלי חיים המחקים את שיטות מיושם בדרך כלל במרפאה לספק לנו כלים שימושיים מעבדה המאפשרת הבנה משופרת של תגובות תאית ומולקולרית התערבויות טיפוליות. בנוסף, מודלים כאלה שימושיים לערוך מחקרים קדם קליניים הן לחדד פרוטוקולים השיקום הקיימים ולפתח סימנים חדשים.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומנה על ידי המכון הלאומי לבריאות בארה"ב (NIH) K12 למטפלים, מקיף הזדמנויות פיזיותרפיה וריפוי בעיסוק באימון מחקר שיקום (K12 HD055931), הקרן פיזיותרפיה קלוד פיטסבורג ד 'פלפל ישן יותר אמריקאים העצמאות מרכז (p30 AG024827 ).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Vector wire wrap posts with bifurcated solder terminal | Newark | T68 |
| Vector circuit board | Newark | 3662-2 |
| Pomona patch cord | Newark | P-36-0 |
| 5 minute epoxy | VO Baker Co. | 4001 |
| Spectra 360 Electrode Gel | Milliken Medical | MR41217 |
| Portable neuromuscular stimulation device | EMPI | 300pv |
References
- Snyder-Mackler, L., Delitto, A., Bailey, S. L., Stralka, S. W. Strength of the quadriceps femoris muscle and functional recovery after reconstruction of the anterior cruciate ligament. A prospective, randomized clinical trial of electrical stimulation. Journal of Bone & Joint Surgery – American. 77, 1166-1173 (1995).
- Gibson, J. N., Smith, K., Rennie, M. J. Prevention of disuse muscle atrophy by means of electrical stimulation: maintenance of protein synthesis. Lancet. 2, 767-770 (1988).
- Malatesta, D., Cattaneo, F., Dugnani, S., Maffiuletti, N. A. Effects of electromyostimulation training and volleyball practice on jumping ability. Journal of Strength & Conditioning Research. 17, 573-579 (2003).
- Maffiuletti, N. A., Dugnani, S., Folz, M., Di Pierno, E., Mauro, F. Effect of combined electrostimulation and plyometric training on vertical jump height. Med. Sci. Sports Exerc. 34, 1638-1644 (2002).
- Pichon, F., Chatard, J. C., Martin, A., Cometti, G. Electrical stimulation and swimming performance. Med. Sci. Sports Exerc. 27, 1671-1676 (1995).
- Gondin, J., Guette, M., Ballay, Y., Martin, A. Electromyostimulation training effects on neural drive and muscle architecture. Med. Sci. Sports Exerc. 37, 1291-1299 (2005).
- Mathieu-Costello, O., Agey, P. J., Wu, L., Hang, J., Adair, T. H. Capillary-to-fiber surface ratio in rat fast-twitch hindlimb muscles after chronic electrical stimulation. Journal of Applied Physiology. 80, 904-909 (1996).
- Ebina, T., Hoshi, N., Kobayashi, M. Physiological angiogenesis in electrically stimulated skeletal muscle in rabbits: characterization of capillary sprouting by ultrastructural 3-D reconstruction study. Pathology International. 52, 702-712 (2002).
- Zhao, M., Huai, B., Wang, E., Forrester, J. V., McCaig, C. D. Electrical stimulation directly induces pre-angiogenic responses in vascular endothelial cells by signaling through VEGF receptors. Journal of Cell Science. 117, 397-405 (2004).
- Nagasaka, M., Kohzuki, M., Fujii, T. Effect of low-voltage electrical stimulation on angiogenic growth factors in ischaemic rat skeletal muscle. Clinical & Experimental Pharmacology & Physiology. 33, 623-627 (2006).
- Brutsaert, T. D., Gavin, T. P., Fu, Z. Regional differences in expression of VEGF mRNA in rat gastrocnemius following 1 hr exercise or electrical stimulation. BMC Physiology. 2, 8 (2002).
- Putman, C. T., Dusterhoft, S., Pette, D. Changes in satellite cell content and myosin isoforms in low-frequency-stimulated fast muscle of hypothyroid rat. Journal of Applied Physiology. 86, 40-51 (1999).
- Monaghan, B., Caulfield, B., O’Mathuna, D. P. Surface neuromuscular electrical stimulation for quadriceps strengthening pre and post total knee replacement. Cochrane Database Syst. Rev. CD007177, (2010).
- Jubeau, M., Gondin, J., Martin, A., Sartorio, A., Maffiuletti, N. A. Random motor unit activation by electrostimulation. Int. J. Sports Med. 28, 901-904 (2007).
- Piva, S. R., Goodnite, E. A., Azuma, K. Neuromuscular electrical stimulation and volitional exercise for individuals with rheumatoid arthritis: a multiple-patient case report. Physical Therapy. 87, 1064-1077 (2007).
- Delitto, A., Rose, S. J., McKowen, J. M., Lehman, R. C., Thomas, J. A., Shively, R. A. Electrical stimulation versus voluntary exercise in strengthening thigh musculature after anterior cruciate ligament surgery.[erratum appears in Phys Ther 1988 Jul;68(7):1145]. Physical Therapy. 68, 660-663 (1988).
