Medir la funcionalidad de la placa neuromuscular
Summary
Una evaluación funcional de la placa neuromuscular (NMJ) puede proporcionar información esencial sobre la comunicación entre el músculo y del nervio. Aquí se describe un protocolo para evaluar exhaustivamente el NMJ y músculo funcionalidad utilizando dos preparaciones diferentes músculo-nerviosa, es decir, sóleo-ciático y frénico-diafragma.
Abstract
Funcionalidad de la placa neuromuscular (NMJ) desempeña un papel fundamental al estudiar enfermedades en que la comunicación entre neurona motora y músculo se deteriora, como el envejecimiento y esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Aquí describimos un protocolo experimental que puede utilizarse para medir funcionalidad NMJ combinando dos tipos de estimulación eléctrica: dirigir la estimulación de la membrana muscular y la estimulación a través del nervio. La comparación de la respuesta del músculo a estos dos estímulos diferentes puede ayudar a definir, a nivel funcional, posibles alteraciones en el NMJ que conducen a deterioro funcional en el músculo.
Preparaciones dex vivo E son adecuadas para estudios bien controlados. Aquí describimos un protocolo intensivo para medir varios parámetros de funcionalidad NMJ para la preparación del nervio ciático en sóleo y para la preparación del nervio frénico-diafragma y músculo. El protocolo dura aproximadamente 60 minutos y se lleva a cabo ininterrumpidamente por medio de una medida software que mide las propiedades de la cinética de contracción, la relación de la frecuencia de la fuerza para estimulación de músculo y nervio y dos parámetros específicos a la funcionalidad de la NMJ, es decir falta de neurotransmisión y fatiga intratetanic. Esta metodología fue utilizada para detectar daños en preparaciones de nervio Músculo sóleo y el diafragma mediante el uso de ratón transgénico de SOD1G93A , un modelo experimental de esclerosis lateral amiotrófica que ubicuo overexpresses del mutante antioxidante enzima superóxido dismutasa 1 (SOD1).
Introduction
La Unión neuromuscular (NMJ) es una sinapsis química formada por la conexión entre la placa motora de la fibra muscular y el axón de la neurona motora terminal. El NMJ ha demostrado jugar un papel crucial cuando la comunicación entre el músculo y el nervio se deteriora, como ocurre en el envejecimiento o la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Como músculo y del nervio se comunican en forma bidireccional1,2, pudiendo medir NMJ defectos por separado de defectos músculo puede proporcionar nuevas perspectivas sobre su interrelación fisiopatológica. De hecho, esta evaluación funcional puede ayudar a evaluar si alteraciones morfológicas o bioquímicas reducen la funcionalidad de señalización de la neurotransmisión.
La comparación de la respuesta contráctil muscular provocada por estimulación del nervio y la respuesta del músculo mismo evocado por estimulación directa de su membrana se ha propuesto como una medida indirecta de la funcionalidad de la NMJ. De hecho, desde membrana estímulo por pases neurotransmisión señalización, cualquier diferencia en las dos respuestas contráctiles puede atribuirse a los cambios en el NMJ. Este enfoque ha sido ampliamente propuesto para las ratas3,4,5,6,7y también se utiliza para recopilar información sobre los modelos de ratón8,9,10,11,12.
Aquí, describimos en detalle un procedimiento para suprimir dos preparaciones de músculo-nerviosa, e. i. los preparativos sóleo-ciático y frénico-diafragma. Mediante una medida software, diseñamos un protocolo de pruebas continuado que combina la medición de varios parámetros que caracterizan la funcionalidad de NMJ y músculo, lo que rinde una evaluación comprensiva del daño NMJ por separado del músculo. En particular, el protocolo mide la fuerza de contracción, la cinética muscular, la curva de frecuencia de la fuerza directa y estímulos del nervio, la neurotransmisión falta13 para un disparo y las frecuencias tetánicas y la fatiga intratetanic7.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo experimental descrito proporciona una manera ideal de medir y discriminar alteraciones funcionales que se han producido directamente en el músculo o indirectamente en el nivel de placa neuromuscular. Puesto que esta técnica se basa en una medición indirecta de la funcionalidad de la NMJ, no puede utilizarse para establecer si un defecto está relacionado con cambios morfológicos o a cambios bioquímicos. Por el contrario, proporciona una manera eficaz de determinar si las alteraciones morfológicas o bio…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Trabajo en laboratorio de los autores fue apoyada por Fondazione Roma y Teletón (no de la concesión. 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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