نموذج الفئران من تدريب عضلات بواسطة التنبيه الكهربائي العصبي العضلي
Summary
يوصف نموذج الفئران من التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES)، وهي طريقة آمنة وغير مكلفة السريرية، إلى العضلات الأمامية للمقصورة. هذا النموذج في الاستفادة من تعديل جهاز متاحة بسهولة السريرية لغرض انتزاع تقلصات العضلات المستهدفة والمحددة في الفئران.
Abstract
التحفيز الكهربائي العصبي العضلي (NMES) هو أسلوب شائع السريرية التي يتم استخدامها على نطاق واسع لاستعادة 1، 2 أو الحفاظ على تعزيز قدرة العضلات وظيفية 3-5. التنبيه سطح الهيكل العظمي والعضلات ينطوي على تدفق الحالية بين الكاثود والأنود 1، الأمر الذي أدى بالتالي إثارة للوحدة الحركية وألياف العضلات المحيطة بها.
NMES هي طريقة جذابة لتقييم الاستجابات التكيفية العضلات والهيكل العظمي لعدة أسباب. أولا، فإنه يقدم نموذجا للتكرار التجارب التي تم توثيقها جيدا التكيفات الفسيولوجية، مثل تضخما myofiber وتقوية العضلات 6، الأوعية الدموية 7-9، إفراز عامل النمو 9-11، وتنشيط عضلة الخلية السلائف 12. قد تكون هذه الاستجابات الفسيولوجية معاير بعناية باستخدام معايير مختلفة من التحفيز (للمراجعة كوكرين، انظر 13). وبالإضافة إلى ذلك، NMES المجندينالوحدات الحركية غير انتقائي، وبطريقة ثابتة مكانيا وزمانيا متزامن 14، وتقدم ميزة لممارسة تأثير العلاج على جميع الألياف، وبغض النظر عن نوع من الألياف. بالرغم من وجود موانع الاستعمال المحدد لNMES السكان في سريري، بما في ذلك الاضطرابات وريدي محيطي أو خبيثة، على سبيل المثال، NMES آمنة وقابلة للتنفيذ، حتى بالنسبة لأولئك الذين يعانون من سوء و / أو طريح الفراش، وبالنسبة للسكان في أي ممارسة صارم قد يكون أمرا صعبا.
هنا، علينا أن نبرهن على بروتوكول للتكيف مع الأقطاب الكهربائية المتاحة تجاريا وتنفيذ بروتوكول NMES باستخدام نموذج الفئران. هذا نموذج حيواني لديه ميزة الاستفادة من جهاز متوفر سريريا وتقديم ردود الفعل الفورية بشأن المواقع من قطب كهربائي للحصول على تأثير مقلص عضلة المرجوة. لهذا الغرض من هذه المخطوطة، فإننا سوف تصف البروتوكول لتنشيط عضلة من عضلات المقصورة الأمامية من hindlimb الماوس.
Protocol
Discussion
هذه النتائج تشير الى ان نموذجنا الفئران المتقدمة من NMES يعزز الهيكل العظمي والعضلات الأوعية الدموية (الشكل 2) وتعزيز (الشكل 3)، ولكن لا يسبب الضرر الهيكل العظمي والعضلات (الشكل 1).
وتجدر الإشارة إلى أنه تم تصميم المعلمات التحفيز وصفها هنا للحث على عضلة الحمولة الزائدة للعضلات مقصورة الأمامية. تماما كما هو الحال بالنسبة لسيناريوهات السريرية، يمكن تعديل وضع قطب كهربائي لتنشيط المجموعات العضلية الأخرى، على الرغم من استجابة العضلات لNMES قد تكون مختلفة، اعتمادا على تكوين نوع من الألياف. يجوز تعديل NMES مدة، إجمالي عدد جلسات العلاج، وعدد من حالات التكرار وفقا لدراسة تصميم.
كما هو الحال مع أي بروتوكول، وهذه الطريقة والقيود التي ينبغي أن يلاحظ. في هذه الدراسة، تم تنفيذ أكثر من تحفيز العصب الشظوي العميق. ومع ذلك، في العيادة، والتحفيز أناق تديرها عادة في وحدة المحرك. في نموذج حيواني، وتحفيز العصب تتطلب أقل كثافة من أجل انتزاع كامل تقلص العضلات. آخر حصر للنموذج كما قدم هو أننا غير قادرين على الحصول على المعلومات على مستوى الراحة أثناء بشأن تطبيق NMES، بالنظر إلى أن الحيوانات هي تخدير. ولذلك، فإن التحمل من شدة مماثلة في عدد السكان السريرية ومن الصعب تقدير. ومع ذلك، تشير نتائجنا النسيجية لدينا NMES النموذج، كما وصفها، لا يسبب اصابة في العضلات.
تطوير نماذج الحيوانات التي تحاكي أساليب تنفيذها عادة في عيادة توفر لنا أدوات مختبر مفيد يسمح لتحسين فهم الاستجابات الخلوية والجزيئية لتدخلات العلاج. وبالإضافة إلى ذلك، مثل هذه النماذج مفيدة لإجراء دراسات ما قبل السريرية على حد سواء لصقل البروتوكولات إعادة التأهيل القائمة ووضع مؤشرات جديدة.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (NIH) K12 الفرص المعالجون-الشامل المادية والمهنية في التدريب على البحث التأهيل (K12 HD055931)، ومؤسسة للعلاج الطبيعي وكلود بيتسبرغ D. الفلفل الاستقلال الأميركيين مركز أقدم (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).
