Summary

Subkutane Neurotrophin-4-Infusion unter Verwendung von Osmotik-Pumpen oder direkter Muskel-Injektion verbessert die Ratten-Larynx-Muskeln

Published: June 13, 2017
doi:

Summary

Hier stellen wir ein Protokoll vor, um die Verwendung von Neurotrophin 4 (NTF4) systemisch und direkt zu modulieren Rattenalterung Larynx Muskeln zu beschreiben.

Abstract

Kehlkopfdysfunktion bei älteren Menschen ist eine Hauptursache für Behinderung, von Stimmungsstörungen bis hin zu Dysphagie und Verlust von Atemwegsschutzreflexen. Nur wenige, wenn überhaupt, gibt es Therapien, die eine altersbedingte Larynxmuskel-Dysfunktion erreichen. Neurotrophine sind an der Muskelinnervation und Differenzierung von neuromuskulären Übergängen (NMJs) beteiligt. Es wird angenommen, dass Neurotrophine die neuromuskuläre Transmission durch Erhöhung der Neurotransmitterfreisetzung verstärken. Die neuromuskulären Kreuzungen (NMJs) werden kleiner und weniger reich an alternden Ratten-Larynxmuskeln, mit Anzeichen einer funktionalen Denervation. Wir untersuchten die Auswirkungen von NTF4 auf zukünftige klinische Anwendung als Therapeutikum zur Verbesserung der Funktion bei der Alterung menschlicher Larynxmuskulatur. Hier stellen wir das detaillierte Protokoll für die systemische Anwendung und die direkte Injektion von NTF4 zur Verfügung, um die Fähigkeit des alternden Ratten-Larynxmuskels zu untersuchen, um in Reaktion auf NTF4-Applikation umzuwandeln. Bei dieser Methode erhielten Ratten entweder NTF4 entweder systemisch über oSmotische Pumpe oder durch direkte Injektion durch die Stimmlippen. Larynxmuskeln wurden dann seziert und für die histologische Untersuchung der Morphologie und der altersbedingten Denervation verwendet.

Introduction

Larynx Muskeln kontrahieren schnell und konsequent und sind anfällig für die nachteiligen Auswirkungen des Alterns. Diese ständige Aktivität wird dazu gedacht, zu Stimmproblemen oder Dysphagie bei Personen über 65 Jahre im Alter von 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 zu helfen. Mehrere molekulare und pathophysiologische Mechanismen tragen zu dieser altersbedingten Dysfunktion bei. Diese Mechanismen können die Umgestaltung von Kehlkopfschleimhaut, Muskelfaseratrophie oder -verlust, Mangel an Muskelfaser-Regeneration oder Atrophie, die eine Verbeugung der Stimmlippen und Unfähigkeit des Glottis-Verschlusses 8 , 9 , 10 , 11 bewirken , umfassen . Es gibt keine bewährte medizinische Therapie zu diesem Zeitpunkt, die comDiese altersbedingten Veränderungen in diesen Muskeln zu verhindern oder zu rehabilitieren.

Die Modulation der Wirksamkeit der neuromuskulären Transmission kann die Neuromotorleistung stark beeinflussen. Die Familie der Neurotrophine umfasst den Nervenwachstumsfaktor (NGF), den Gehirn-abgeleiteten Nervenwachstumsfaktor (BDNF), Neurotrophin 3 (NTF3) und NTF4 12 , 13 . Es wurde gezeigt, dass Neurotrophine die synaptische Wirksamkeit 1 , 4 modulieren. Hepatocytenwachstumsfaktor, transformierende Wachstumsfaktor Beta und Fibroblastenwachstumsfaktor wurden vor kurzem beim Menschen für die Behandlung von Stimmfalten Narben 15 17 verwendet. NTF4 reguliert auch die NMJ-Wirksamkeit; Mäuse ohne NTF4 zeigen zerlegt NMJs 11 , 18 , 19 . Diese Studien führen zu vielversprechenden Wirkungen von BehandlungenT der alternden Larynxmuskelstörungen und der Denervation mit Wachstumsfaktoren.

Direkte Injektionstherapeutika zu den Geweben der Stimmlippen sind beim Menschen nicht beispiellos. Zum Beispiel werden lokale Injektionen von Botulinumtoxin derzeit als wirksame Behandlung für neurologische Bewegungsstörungen verwendet, die die Muskeln im Kehlkopf beeinflussen, wie krampfhafte Dysphonie und bilaterale rezidivierende Larynxnervenlähmung 20 , 21 . Hyaluronsäure-Hydrogel ist eine weitere injizierbare, die verwendet wird, um Stimmfalten Angst und Glottal Insuffizienz 22 , 23 zu behandeln. Injektion Laryngoplastie kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Kommunikationsstörungen zu behandeln 24 . Diese Direktinjektionsmethoden versprechen, die Stimmfunktion und das Schlucken in alternden Populationen zu verbessern.

Protocol

Verwenden Sie männliche Fischer 344-Brown Norwegen Ratten in 6 und 30 Monate alt für dieses Protokoll. Ratten wurden von der National Institute of Aging Nagetier Kolonie erhalten. Wir haben Ratten für diese Studie verwendet, weil die Struktur des Rattenkehlkopfes ähnlich der des Menschen ist, funktionell für den Atemwegsschutz und Spezies-spezifische Vokalisationen dient Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit der PHS-Politik auf humane Pflege und Verwendung von Labor-Tiere durchgeführt, Der NIH-Leitfaden für …

Representative Results

Die Ratten wurden nach 2 Wochen osmotischer Pumpeninfusion oder 1 Woche nach Direkteinspritzung von NTF4 euthanasiert. Larynge wurden geerntet, in Kryoschutzmittel (30% Saccharose und 70% phosphatgepufferte Kochsalzlösung) gegeben und dann seriell in 10 & mgr; m Breite mit einem Kryostat geschnitten. Alterung der Larynxmuskulatur wird durch die Verabreichung von NTF4 25 beeinflusst. Neben der jungen und alten Ratte verglichen wir die injizierte und nicht inji…

Discussion

Larynxmuskulatur ist anfällig für die ungünstigen Auswirkungen des Alterns. Frühere Studien haben Veränderungen in der Alterung der Kehlkopfmuskulatur gezeigt, die Veränderungen in der Fasergröße, die Gesamtzahl der Fasern, die Regenerationsfähigkeit, die NMJ-Größe und die Mengenänderungen zusätzlich zu den Variationen der kontraktilen Funktion und der Myosin-Isoformverschiebungen 4 , 11 , 27 , <sup clas…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde unterstützt durch Stipendien des Nationalen Instituts für Taubheit und andere Kommunikationsstörungen (R21DC010806 bis CAM und JCS und R01DC011285 bis CAM).

Materials

Neurotrophin 4 Pepro Tech 450-04 200ng in 50μl
Alzet Osmotic Pump DURECT Corporation 2001D
30° endoscope Stoltz 61029D
50mm 30 gauge 100-μl syringe Hamilton 84850 and 201812
saline (sodium chloride solution) Sigma-Aldrich S8776
ketamine hydrochloride Henry Schein 56344
xylazine hydrochloride Henry Schein 33198
25 G 5/8 needle Becton-Dickinson 305901
1 ml syringe Becton-Dickinson 309659
ophthalmic ointment Henry Schein 8897
clippers Oster 44-018
ethanol Decon 2716
iodine (Betadine) Purdue Pharma L.P. 606404
heating pad Sunbeam 731-5
5-0 nylon suture thread AD Surgical PMN-518R6
crile hemostat Fine Science Tools 13005-14
delicate suture tying forceps Fine Science Tools 11063-07
meloxicam Henry Schein 49756
carprofen Merritt Veterinary Supplies 148700
antibiotic ointment Henry Schein 57110
acepromizine Aceproject Henry Schein 3845
isoflurane Isothesia Henry Schein 50033
induction box (anesthetizing box) Harvard Apparatus 50-0116
oxygen compressed tank Scott Gross UN1072
plexiglas platform Small Parts Inc (Amazon)
rubber tipped forceps Fine science tools rubber 11075-00
liquid rubber for forceps above Lowe's 42518
plastic spectula (BD syringe cut to length) Becton-Dickinson 309659
halogen light source rhino-laryngeal stroboscope Kay-Pentax RLS 9100 B
video recorder Kay-Pentax
sucrose Sigma-Aldrich S0389-500G
phosphate buffered saline Sigma-Aldrich P4417-100TAB
cryostat Mictotom HM525 Thermo Scientific HM 525
Gill 1 hematoxylin VWR 10143-142
Shandon eosin-Y alcoholic Thermo Fisher Scientific 6766007
anti-sodium channel Nav1.5 antibody produced in rabbit Sigma-Aldrich S0819
Texas red-X phalloidin Sigma-Aldrich T7471
alpha- bungarotoxin alexa fluor 488 conjugate Thermo Fisher Scientific B-13422
Small animal anaesthesia machine Smiths Medical CDS 9000

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Andreatta, R. D., Stemple, J. C., Seward, T. S., McMullen, C. A. Subcutaneous Neurotrophin 4 Infusion Using Osmotic Pumps or Direct Muscular Injection Enhances Aging Rat Laryngeal Muscles. J. Vis. Exp. (124), e55837, doi:10.3791/55837 (2017).

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