Evaluación no invasiva de la función muscular de los dorsiflexores en ratones
Summary
Medición de la función contráctil del músculo esquelético roedor es una útil herramienta que puede utilizarse para seguir la progresión de la enfermedad, así como eficacia de la intervención terapéutica. Describimos aquí la evaluación no invasiva, de en vivo de los músculos dorsiflexores que puede repetirse en el tiempo en el mismo ratón.
Abstract
Evaluación de la función contráctil del músculo esquelético es una medición importante para ambos clínicos y con fines de investigación. Numerosas condiciones pueden afectar negativamente al músculo esquelético. Esto puede resultar en una pérdida de masa muscular (atrofia) o pérdida de calidad de músculo (reducción de fuerza por unidad de músculo masa), los cuales son frecuentes en la enfermedad crónica, enfermedad de músculo-específica, inmovilización y envejecimiento (sarcopenia). Función del músculo esquelético en los animales puede evaluarse por una gama de diferentes pruebas. Todas las pruebas tienen limitaciones relacionadas con el entorno de pruebas fisiológico y la selección de una prueba específica a menudo depende de la naturaleza de los experimentos. Aquí, describimos una técnica no invasiva in vivo, que implica una evaluación útil y fácil de fuerza-curva de frecuencia (FFC) en ratones que se pueden realizar en el mismo animal con el tiempo. Esto permite el seguimiento de la progresión de la enfermedad y la eficacia de un tratamiento terapéutico potencial.
Introduction
Músculo esquelético es un tejido metabólico importante que comprende aproximadamente el 40% del peso corporal total. Desempeña un papel crucial en el control del metabolismo y la homeostasis de energía1. Músculo esquelético masa se mantiene por un equilibrio entre las tasas de síntesis y degradación de proteínas1. Numerosas condiciones de enfermedad afectan estos procesos en el músculo esquelético, llevando a una pérdida neta de masa muscular (atrofia). Estos incluyen, pero no se limitan a, envejecimiento cáncer, SIDA, ayuno y extremidad inmovilización2,3. En el envejecimiento de la población, pérdida de fuerza se asocia con una pérdida de músculo masa y es un predictor de mortalidad de todo-caso4. En este contexto, evaluación de la función muscular proporciona una medida importante para determinar la eficacia de estrategias terapéuticas para combatir o prevenir la pérdida de músculo esquelético y la pérdida de función.
Los investigadores han utilizado muchos diferentes enfoques y modelos animales para comprender las vías moleculares de la atrofia de músculo5,6 y las implicaciones de estos mecanismos en la función contráctil del músculo2,3 ,7. Por lo tanto, correlacionar cambios en el nivel molecular a las diferencias en función de la musculatura es imprescindible entender cómo cambios en el nivel moleculares pueden afectar la funcionalidad del músculo.
Función del músculo esquelético, especialmente en pequeños roedores, por lo general se realiza utilizando tres procedimientos bien8,9 detectar fuerza producción deteriorada o controlar la progresión de la enfermedad. (1) ex vivo; donde músculo es extraído del animal y se incuban en solución de Ringer del baño para evaluar la función muscular mediante la estimulación de campo10. (2) In situ; donde la fijación proximal del músculo permanece en el animal y el tendón distal está conectado a un transductor de fuerza, lo que permite la función de músculo para realizarla de la estimulación directa del nervio11. (3) In vivo; donde los electrodos se colocan subcutáneamente para obtener evocados nervio músculo fuerza producción9,12. Mientras que estos tres procedimientos se utilizan para distintos fines, cada uno poseen ventajas y desventajas. Por lo tanto, es importante seleccionar un método apropiado basado en el objetivo del estudio. La principal limitación con ex vivo experimentos es la eliminación de músculo de su ambiente normal y el uso de la estimulación de campo. El método in situ mantiene un suministro normal de sangre y utiliza estimulación a través del nervio, pero se altera la anatomía normal y la naturaleza del experimento es terminal; así, esto hace que las mediciones de la función muscular seguimiento imposible. El método in vivo aquí descrito más estrechamente imita normal fisiología en que la anatomía es imperturbada, el paquete neuromuscular se mantiene intacto y el experimento no es terminal, permitiendo que las medidas de seguimiento dentro de los mismos animales en tiempo de8.
Aquí, describimos un procedimiento in vivo que permite múltiples mediciones de la función muscular en el mismo animal con el tiempo. Este procedimiento consiste en la evaluación de los músculos del compartimento crural anterior, incluyendo el anterior(TA) tibial extensor digitorum longus (EDL) y extensor hallicus longus (EHL) los músculos, responsables de dorsiflexión — en un procedimiento no invasivo por el estímulo (también conocido como) del nervio fibular. La TA proporciona la mayor parte de la fuerza para tobillo dorsiflexión13, con sólo un mínimo aporte por la EDL y EHL eso movimiento de control de los dedos del pie. Este protocolo no terminal garantiza la preservación de la fuente del nervio y sangre. Esto permite la investigación de la eficacia de evolución y tratamiento de la enfermedad con el tiempo en el ambiente más fisiológico actualmente disponible en un modelo animal.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medición de la función contráctil muscular máxima en forma precisa y repetible es crítica para la evaluación progresiva de los genéticos, metabólicos y musculares condiciones17. Del mismo modo, la función contráctil del músculo in vivo permite la evaluación de nuevos tratamientos y terapias para afecciones musculares debilitantes. Aquí demostramos la medición de la producción de fuerza de los músculos dorsiflexores de trasera inferior del ratón a través de un procedimiento in vivo.
Aparatos comerciales son eficientes y útiles en la realización de este procedimiento no invasivo. Esta prueba proporciona importantes ventajas relacionadas con la evaluación de la función contráctil del músculo mientras que preserva el medio ambiente fisiológico nativo, en el cual la sangre suministro e inervación permanecen intactos. Por el contrario, sus desventajas están relacionadas con normalización de la fuerza por unidad de la Cruz área transversal del músculo (fuerza específica), que sólo puede determinarse en un músculo aislado que se cosecha después de la experimentación. Sin embargo, la prueba no invasiva permite múltiples mediciones de la función contráctil de los músculos flexores en el mismo animal con el tiempo, resultando en números reducidos de animales de experimentación se requiere, especialmente si el objetivo es evaluar cambios relativos ( cambios en la fuerza absoluta en el tiempo).
Hay pasos importantes que deben considerarse durante este procedimiento para obtener datos consistentes sobre los puntos de tiempo. En primer lugar, uno debe intentar estandarizar posicionamiento animal siempre que sea posible. En segundo lugar, durante la puesta en marcha es importante ser constante con electrodo posición de manera que la estimulación óptima puede llegar a través de la estimulación del nervio peroneo. La ubicación de los electrodos debe estar en el lado lateral de la pierna (en este caso la derecha), cerca de la cabeza del peroné y otras más abajo en el lado lateral de la pierna (figura 2). En base a esto, los electrodos a medida están diseñados como tal que ambos pueden colocarse en la misma posición cada vez. Sin embargo, estimulación suficiente puede también lograrse utilizando las agujas electrodo proporcionadas de los aparatos comerciales. En tercer lugar, es crucial lograr picos negativos durante la configuración de voltaje girando el transductor conectado a la placa base. Correcta colocación de los electrodos de la pata de ratón con configuración máxima tensión ha demostrado ser una técnica que puede realizarse en el mismo ratón, con el tiempo.
La capacidad para evaluar y seguir la función muscular en diferentes puntos de tiempo en el mismo animal es una evaluación importante caracterizar enfermedades musculares diferentes, así como su progresión. Además, esta medida de dorsiflexión músculo en ratones puede ser una herramienta para evaluar la eficacia de los tratamientos posibles en un ambiente fisiológico nativo, con estrés metabólico mínimo12. Por lo tanto, proporciona una técnica para evaluar el tratamiento de la enfermedad, su evolución y potencial muscular.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financiación de este proyecto fue de la escuela de ejercicio y Ciencias de la nutrición, Universidad de Deakin. Los autores desean agradecer al Sr. Andrew Howarth por su extensa obra en la optimización del dispositivo de electrodos.
Materials
| 1300A: 3-in-1 Whole Animal System – Mouse | Aurora Scientific Inc. | 305C-LR: Dual-Mode Footplate; 605A: Dynamic Muscle Data Acquisition And Analysis System; 701C: Electrical Stimulator and 809C: in-situ Mouse Apparatus | Complete muscle function system |
| Conductive gel | Livingstone | ECGEL250 | conductive gel used in the mice |
| Eye ointment | Alcon | Poly Visc | pharmaceutic product (ophthalmic use) |
| nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) | Ilium | Metacam | veterinary medicine (injectable 5mg/ml) |
| Isoflurane | Zoetis | Isoflo | veterinary inhalation Anaesthetic |
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