Neuromuskuläre Synapse Messfunktionalität
Summary
Eine funktionale Bewertung der neuromuskulären Synapse (NMJ) kann wesentliche Informationen über die Kommunikation zwischen Muskeln und Nerven. Hier beschreiben wir ein Protokoll, um die NMJ und Muskel Funktionalität mit zwei verschiedenen Muskel-Nerv-Präparate, d.h. Soleus-Ischias und Membran-Phrenicus umfassend zu bewerten.
Abstract
Neuromuskuläre Synapse (NMJ) Funktionalität spielt eine zentrale Rolle bei Krankheiten zu studieren, in denen die Kommunikation zwischen Motoneuron und Muskel, wie Altern und Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) vorliegt. Hier beschreiben wir ein experimentelles Protokoll, das verwendet werden kann, um NMJ Funktionalität zu messen, durch die Kombination von zwei Arten der elektrischen Stimulation: direkte Muskelstimulation Membran und die Stimulation durch den Nerv. Der Vergleich der Muskel-Reaktion auf diese zwei verschiedenen Stimulationen kann helfen, um zu definieren, auf der Funktionsebene, mögliche Änderungen in den NMJ, die funktionelle Rückgang der Muskulatur führen.
EX vivo Präparate eignen sich für gut kontrollierte Studien. Hier beschreiben wir eine intensive Protokoll um mehrere Parameter des Muskels und NMJ Funktionalität für die Vorbereitung der Soleus-sciatic Nerv und die Membran-Phrenicus Nerv Vorbereitung zu messen. Das Protokoll dauert ca. 60 Minuten und erfolgt ohne Unterbrechung durch eine maßgeschneiderte Software, die die Twitch-Kinetik-Eigenschaften, das Kraft-Frequenz-Verhältnis für Muskeln und Nerven Stimulationen und zwei Parameter spezifisch für NMJ Funktionalität, d.h. Neurotransmission scheitern und intratetanic Müdigkeit misst. Diese Methode wurde verwendet, um Schäden in Soleus und Zwerchfell Muskel-Nerv-Vorbereitungen mit SOD1G93A transgenen Maus, ein experimentelles Modell Alsen, die ubiquitär die mutierten antioxidative Enzym Superoxid-Dismutase 1 (SOD1) overexpresses zu erkennen.
Introduction
Die neuromuskuläre Synapse (NMJ) ist eine chemische Synapse, die durch die Verbindung zwischen der motorischen Endplatte der Muskelfaser und das Motoneuron Axon terminal gebildet. Die NMJ nachweislich eine entscheidende Rolle zu spielen, wenn die Kommunikation zwischen Muskeln und Nerven beeinträchtigt, wie es bei Alterung oder Amyotrophe Lateralsklerose (ALS). Da Muskeln und Nerven in einer bidirektionalen Weg1,2 kommunizieren, kann NMJ Mängel getrennt vom Muskel Mängel Messen neue Einblicke in ihre pathophysiologischen Zusammenspiel vorsehen. In der Tat kann diese funktionale Bewertung helfen, um zu beurteilen, ob morphologische und biochemische Veränderungen Neurotransmission Signalisierung Funktionalität reduzieren.
Der Vergleich der Muskel kontraktile Antwort hervorgerufen durch Nervenstimulation und die Reaktion des gleichen Muskels hervorgerufen durch direkte Stimulation der seine Membran wurde vorgeschlagen, als eine indirekte Messung der NMJ Funktionalität. In der Tat können keine Unterschiede in den beiden kontraktilen Antworten seit Membran Stimulation von Umgehungsstraßen Neurotransmission Signalisierung, Änderungen in den NMJ zugeschrieben werden. Dieser Ansatz intensiv vorgeschlagen für Ratten3,4,5,6,7wurde, und auch verwendet, um Informationen über Maus-Modelle8,9,10,11,12zu sammeln.
Hier beschreiben wir ausführlich ein Verfahren zur Verbrauchsteuer und zwei Muskel-Nerv-Präparate, d. h. die Soleus-Ischias und Membran-Phrenicus Vorbereitungen zu testen. Mit einem maßgeschneiderten Software, entwickelt wir eine kontinuierliche Testprotokoll, das die Messung verschiedener Parameter kombiniert, die NMJ und Muskel Funktionalität charakterisieren damit eine umfassende Bewertung der NMJ Schaden separat von der Muskel nachgeben. Insbesondere misst das Protokoll Twitch Kraft, die Muskel-Kinetik, die Kraft-Frequenzkurve für direkte und Nerv Stimulationen, die Neurotransmission Fehler13 für eine feuern und tetanische Frequenzen, und die intratetanic Müdigkeit7.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das experimentelle Protokoll beschriebenen bietet eine ideale Möglichkeit Mess-und diskriminieren funktionellen Veränderungen, die direkt in den Muskel oder eingetreten, indirekt auf die neuromuskuläre Synapse-Ebene. Da diese Technik auf eine indirekte Messung der NMJ Funktionalität basiert, kann es verwendet werden, um festzustellen, ob Mängel zu morphologischen Veränderungen oder biochemische Veränderungen zusammenhängt. Im Gegensatz dazu bietet es ein wirksames Mittel zur Feststellung, ob keine morphologische …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Arbeit im Labor der Autoren wurde unterstützt von Fondazione Roma und Telethon (keine zu gewähren. GGP14066).
Materials
| Dual-Mode Lever System | Aurora Scientific Inc. | 300B | actuator/transducer |
| High-Power Bi-Phase Stimulator | Aurora Scientific Inc. | 701B | pulse stimulator (nerve) |
| High-Power Bi-Phase Stimulator | Aurora Scientific Inc. | 701C | pulse stimulator (muscle) |
| In vitro Muscle Apparatus | Aurora Scientific Inc. | 800A | |
| Preparatory tissue bath | Radnoti | 158400 | |
| Monopolar Suction Electrode | A-M Systems | 573000 | with a home-made reference |
| Oscilloscope | Tektronix | TDS2014 | |
| Stereomicroscope | Nikon | SMZ 800 | |
| Cold light illuminator | Photonic Optics | PL 3000 | |
| Acquisition board | National Instruments | NI PCIe-6353 | |
| Connector block | National Instruments | NI 2110 | |
| Personal computer | AMD Phenom II x4 970 | Processor 3.50 Ghz with Windows 7 | |
| LabView 2012 software | National Instruments | ||
| Krebs-Ringer Bicarbonate Buffer | Sigma-Aldrich | K4002 | physiological buffer |
| Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Calcium chloride CaCl2 | Sigma-Aldrich | C4901 | anhydrous, powder, ≥97% |
| Potassium dihydrogen phosphate KH₂PO₄ | AnalaR | 7778-77-0 | |
| Magnesium sulphate MgSO₄ | AnalaR | 7487-88-9 | |
| Buffer HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | ≥99.5% (titration) |
| Dishes 60mm x 15mm | Falcon | 353004 | Polystyrene |
| Silicone | Sylgard | 184 Silicone | Elastomer Kit 0.5Kg. |
| Thermostat | Dennerle | DigitalDuomat 1200 | |
| Pump | Newa Mini | MN 606 | for aquarium |
| Heat resistance Thermocable | Lucky Reptile | 61403-1 | 50/60Hz 50W |
| Bucket | any 10 liters | Polypropylene | |
| O2 + 5%CO2 | siad | Mix gas | |
| #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | 2 items |
| Spring Scissors – 8 mm Blades | Fine Science Tools | 15024-10 | nerve excision |
| Sharp Scissors | Fine Science Tools | 14059-11 | muscle removal |
| Delicate Scissors | Wagner | 02.06.32 | external of the animal |
| Student Scalpel Handle #3 | Fine Science Tools | 91003-12 | |
| Scalpel Blades #10 | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| Scalpel Blades #11 | Fine Science Tools | 10011-00 | |
| nylon wire Ø0.16 mm | any |
References
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