Применение последовательных массаж-как Пертурбации на мышителях и мониторинг результирующих внутримышечных изменений давления
Summary
Здесь мы описываем протоколы для применения определенных механических нагрузок к телятам мыши и для мониторинга сопутствующих внутримышечных изменений давления. Экспериментальные системы, которые мы разработали, могут быть полезны для исследования механизма, лежащего в основе благотворного воздействия физических упражнений и массажа.
Abstract
Массаж, как правило, признается полезным для снятия боли и воспаления. Хотя предыдущие исследования сообщили противовоспалительные эффекты массажа на скелетные мышцы, молекулярные механизмы позади плохо изучены. Недавно мы разработали простое устройство для применения локального циклического сжатия (LCC), которое может генерировать внутримышечные волны давления с различной амплитудой. Используя это устройство, мы продемонстрировали, что LCC модулирует воспалительные реакции макрофагов на месте и облегчает иммобилизацию индуцированной атрофии мышц. Здесь мы описываем протоколы для оптимизации и применения LCC как массажное вмешательство против иммобилизации индуцированного воспаления и атрофии скелетных мышц задней части мыши. Разработанный протокол может быть полезен для изучения механизма, лежащего в основе благотворного воздействия физических упражнений и массажа. Наша экспериментальная система является прототипом аналитического подхода к прояснению механической регуляции мышечного гомеостаза, хотя необходимо дальнейшее развитие для более комплексных исследований.
Introduction
Массаж, как правило, признается полезным для облегчения боли и улучшения физической работоспособности среди конкурентоспособных спортсменов и не-спортсменов, так1,2. В самом деле, предыдущие исследования показали, что массаж подавляет местное воспаление3 и подсказывает восстановление после тренировки повреждения мышц4,5. Молекулярные механизмы, лежащие в основе благотворного воздействия массажа остаются в значительной степени неизвестными.
Одна из трудностей с механистическим исследованием массажа связана с воспроизводимостью экспериментальных методов, с помощью которых тестируются массажные вмешательства. В предыдущих исследованиях, экспериментальныепроцедуры,которые имитируют массаж в основном включают в себя применение физических вмешательств с использованием частей тела практикующих, таких как ладони и пальцы6,7,8. Это затрудняет точное воспроизведение их величины, частоты, продолжительности и режима.
Многие устройства были разработаны для нанесения определенных механических нагрузок на ткани-мишени. Например, Цзэн и др. разработали пневматическую систему для длительной механической нагрузки на задние конечности крыс9 и Wang et al. разработали мехатронное устройство, которое может применять массажные механические нагрузки на задние конечности крыс и кроликов с контроль обратной связи в режиме реального времени10. По сравнению с ними, наша местная циклическая система сжатия (LCC) гораздо проще, требуя гораздо меньших затрат на строительство. Тем не менее, мы можем воспроизвести внутримышечное давление изменения, которые генерируются во время мягкого сокращения мышц. Используя это устройство, мы успешно продемонстрировали, что массаж, как механические вмешательства модулировать местные интерстициальной динамики жидкости и облегчить иммобилизации индуцированной мышечной атрофии11.
Здесь мы описываем детали нашего устройства и протокола, которые могут помочь изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе положительных эффектов упражнений и массажей. Схемы протокола представлены как дополнительная цифра 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы описали метод применения массажа, как механический стимул, который имеет противовоспалительные эффекты. Наша система имеет следующие преимущества даже по сравнению с теми, о которых сообщалось ранее. Во-первых, предыдущие исследования не количественно определить механические силы…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим К. Наканиши, К. Хамамото, Н. Куме и К. Цуруми за их постоянную поддержку на протяжении всего проекта. Эта работа частично была поддержана Фондом внутренних исследований министерства здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии; Гранты в помощь научным исследованиям от Японского общества содействия науке; Программа MEXT для Фонда стратегических исследований частных университетов на 2015-2019 годы от Министерства образования, культуры, спорта, науки и техники (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).
