Anwendung konsistenter massageähnlicher Störungen an Mauskälbern und Überwachung der daraus resultierenden intramuskulären Druckänderungen
Summary
Hier beschreiben wir die Protokolle zur Anwendung definierter mechanischer Belastungen auf Mauskälber und zur Überwachung der gleichzeitigen intramuskulären Druckänderungen. Die experimentellen Systeme, die wir entwickelt haben, können nützlich sein, um den Mechanismus hinter den positiven Auswirkungen von körperlicher Bewegung und Massage zu untersuchen.
Abstract
Massage ist allgemein anerkannt, vorteilhaft für die Linderung von Schmerzen und Entzündungen. Obwohl frühere Studien über entzündungshemmende Auswirkungen der Massage auf die Skelettmuskulatur berichtet haben, sind die molekularen Mechanismen dahinter schlecht verstanden. Wir haben vor kurzem ein einfaches Gerät entwickelt, um lokale zyklische Kompression (LCC) anzuwenden, die intramuskuläre Druckwellen mit unterschiedlichen Amplituden erzeugen kann. Mit diesem Gerät haben wir gezeigt, dass LCC entzündungshemmende Reaktionen von Makrophagen in situ moduliert und immobilisierungsinduzierte Muskelatrophie lindert. Hier beschreiben wir Protokolle zur Optimierung und Anwendung von LCC als massageähnliche Intervention gegen immobilisierungsinduzierte Entzündungen und Atrophie der Skelettmuskulatur von Maushinterbleibs. Das Protokoll, das wir entwickelt haben, kann nützlich sein, um den Mechanismus zu untersuchen, der den positiven Auswirkungen körperlicher Bewegung und Massage zugrunde liegt. Unser experimentelles System bietet einen Prototyp des analytischen Ansatzes zur Aufklärung der mechanischen Regulation der Muskelhomöostase, obwohl eine Weiterentwicklung für umfassendere Studien erforderlich ist.
Introduction
Massage ist allgemein anerkannt, vorteilhaft für Schmerzlinderung und Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit bei Leistungssportlern und Nicht-Athleten gleichermaßen1,2. In der Tat, frühere Studien haben gezeigt, dass Massage unterdrückt lokale Entzündung3 und fordert Erholung von der Post-Übung Muskelschäden4,5. Molekulare Mechanismen, die den positiven Wirkungen der Massage zugrunde liegen, bleiben weitgehend unbekannt.
Eine der Schwierigkeiten bei der mechanistischen Untersuchung der Massage betrifft die Reproduzierbarkeit experimenteller Techniken, mit denen massageähnliche Eingriffe getestet werden. In früheren Studien, experimentelle Verfahren, die Massage imitieren meist die Anwendung von körperlichen Eingriffen mit Denkörpern der Praktiker, wie Handflächen und Finger6,7,8. Dies macht es schwierig, ihre Größe, Häufigkeit, Dauer und Ihren Modus genau zu reproduzieren.
Viele Geräte wurden entwickelt, um definierte mechanische Belastungen auf das Zielgewebe anzuwenden. Zeng et al. haben beispielsweise ein pneumatisches System für die längenweise mechanische Belastung der Hinterbeine von Ratten9 entwickelt und Wang et al. haben ein mechatronisches Gerät entwickelt, das massageähnliche mechanische Belastungen auf Hinterbeine von Ratten und Kaninchen mit Echtzeit-Feedback-Steuerung10. Im Vergleich zu ihnen ist unser lokales System der zyklischen Kompression (LCC) viel einfacher und erfordert weit weniger Baukosten. Nichtsdestotrotz können wir die intramuskulären Druckänderungen reproduzieren, die während der leichten Muskelkontraktion entstehen. Mit diesem Gerät haben wir erfolgreich nachgewiesen, dass die massageähnlichen mechanischen Eingriffe die lokale interstitielle Fluiddynamik modulieren und die immobilisierungsinduzierte Muskelatrophie lindern11.
Hier beschreiben wir die Details unseres Geräts und des Protokolls, die helfen können, die molekularen Mechanismen hinter den positiven Effekten von Übungen und Massagen zu erforschen. Die Schaltpläne des Protokolls werden als Ergänzende Abbildung 1dargestellt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir haben eine Methode zur Anwendung eines massageähnlichen mechanischen Reizes beschrieben, die entzündungshemmende Wirkung hat. Unser System hat auch im Vergleich zu den zuvor gemeldeten Vorteilen folgende Vorteile. Erstens wurden in früheren Studien die angewandten mechanischen Kräfte2 nicht quantitativ definiert oder ihre Größen auf der Grundlage der Messung an der Körperoberfläche, aber nicht innerhalb der Gewebe10definiert. Im Gegensatz dazu haben wir den intr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken K. Nakanishi, K. Hamamoto, N. Kume und K. Tsurumi für ihre konsequente Unterstützung während des gesamten Projekts. Diese Arbeit wurde zum Teil vom Intramural Research Fund des japanischen Ministeriums für Gesundheit, Arbeit und Wohlfahrt unterstützt; Stipendien für wissenschaftliche Forschung der Japan Society for the Promotion of Science; MEXT-Unterstütztes Programm für die Strategic Research Foundation an Privatuniversitäten, 2015-2019 vom japanischen Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (S1511017).
Materials
| Aluminum wire | DAISO JAPAN | B028 | An aluminum wire is used to avoid escaping restriction by the wire |
| Blood pressure telemeter | Millar | SPR-671 | A blood pressure telemeter is used to mesure intramuscular pressure. |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific | D1306 | DAPI is a fluorescent probe which is commonly used to stain DNA for fluorescent microscopy. |
| Goat anti-rabbit Alexa Fluor 488 (Dilution ratio, 1:500) | Invitrogen | A11034 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Goat anti-rat Alexa Fluor 568 (Dilution ratio, 1:500)) | Invitrogen | A11077 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| ImageJ | NIH | N/A | Analysis software for image |
| LabChart8 | ADInstrumens | Analysis software for acquiring biological signals. | |
| Prolong gold | Thermo Fisher Scientific | P36930 | Prolong gold is for mounting stained samples. |
| Protein Block Serum-Free | Dako | X090930-2 | For blocking non-specific background staining in immunohistochemical procedures. |
| Rat monoclonal anti-laminin-2 antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Sigma Aldrich | L0663 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rat monoclonal anti-F4/80 antibody (Dilution ratio, 1:500) | Abcam | ab6640 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rabbit polyclonal anti-MCP-1 antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Abcam | ab25124 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Rabbit polyclonal anti-TNF-α antibody (Dilution ratio, 1:1000) | Abcam | ab66579 | Antibody for immunohistochemical staining. |
| Surgical tape | 3M Japan | 1530EP-0 | Surgical tape is used to restrict joint movement. |
References
- Furlan, A. D., Imamura, M., Dryden, T., Irvin, E. Massage for low back pain: an updated systematic review within the framework of the Cochrane Back Review Group. Spine. 34 (16), 1669-1684 (2009).
- Robertson, A., Watt, J. M., Galloway, S. D. R. Effects of leg massage on recovery from high intensity cycling exercise. British Journal of Sports Medicine. 38 (2), 173-176 (2004).
- Waters-Banker, C., Butterfield, T. A., Dupont-Versteegden, E. E. Immunomodulatory effects of massage on nonperturbed skeletal muscle in rats. Journal of Applied Physiology. 116 (2), 164-175 (2014).
- Haas, C., et al. Massage timing affects postexercise muscle recovery and inflammation in a rabbit model. Medicine & Science in Sports & Exercise. 45 (6), 1105-1112 (2013).
- Crane, J. D., et al. Massage therapy attenuates inflammatory signaling after exercise-induced muscle damage. Science Translational Medicine. 4 (119), 119ra113 (2012).
- Bove, G. M., Harris, M. Y., Zhao, H., Barbe, M. F. Manual therapy as an effective treatment for fibrosis in a rat model of upper extremity overuse injury. Journal of the Neurological Sciences. 361, 168-180 (2016).
- Andrzejewski, W., et al. Increased skeletal muscle expression of VEGF induced by massage and exercise. Folia Histochemica et Cytobiologica. 53 (2), 145-151 (2015).
- Mantovani Junior, N., et al. Effects of massage as a recuperative technique on autonomic modulation of heart rate and cardiorespiratory parameters: a study protocol for a randomized clinical trial. Trials. 19 (1), 459 (2018).
- Zeng, H., Butterfield, S., Agarwal, F., Haq, T., Zhao, Y. An engineering approach for quantitative analysis of the lengthwise strokes in massage therapies. Journal of Medical Devices. 2 (4), (2008).
- Wang, Q., et al. A mechatronic system for quantitative application and assessment of massage-like actions in small animals. Annals of Biomedical Engineering. 42 (1), 36-49 (2014).
- Saitou, K., et al. Local cyclical compression modulates macrophage function in situ and alleviates immobilization-induced muscle atrophy. Clinical Science. 132 (19), 2147-2161 (2018).
- Onda, A., et al. A New mouse model of skeletal muscle atrophy using spiral wire immobilization. Muscle Nerve. 54 (4), 788-791 (2016).
- Luster, A. D. Chemokines–chemotactic cytokines that mediate inflammation. The New England Journal of Medicine. 338, 436-445 (1998).
- Reid, M. B., Li, Y. P. Tumor necrosis factor-α and muscle wasting: a cellular perspective. Respiratory Research. 2 (5), 269-272 (2001).
- Baumann, J. U., Sutherland, M. D., Hangg, A. Intramuscular pressure during walking: An experimental study using the wick catheter technique. Clinical Orthopaedics Related Research. 145, 292-299 (1979).
- Lee, I., et al. Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases worldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy. Lancet. 380, 219-229 (2012).
