دورات استعادة سرعة العضلات لفحص خصائص غشاء العضلات
Summary
عرض هنا هو بروتوكول لتسجيل دورات استعادة سرعة العضلات (MVRCs)، طريقة جديدة لفحص خصائص غشاء العضلات. تمكين MVRCs في الجسم الحي تقييم الأغشية العضلية المحتملة والتعديلات في وظيفة قناة أيون العضلات فيما يتعلق بعلم الأمراض، وأنها تمكن من إظهار نزع الاستقطاب العضلي في العضلات العصبية.
Abstract
على الرغم من أن دراسات التوصيل العصبي التقليدي (NCS) والتصوير الكهربائي (EMG) مناسبة لتشخيص الاضطرابات العصبية العضلية ، إلا أنها توفر معلومات محدودة حول خصائص غشاء الألياف العضلية وآليات المرض الأساسية. توضح دورات استرداد سرعة العضلات (MVRCs) كيف تعتمد سرعة إمكانية عمل العضلات على الوقت الذي يلي إمكانية العمل السابقة. ترتبط MVRCs ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات في إمكانات الأغشية التي تتبع إمكانية العمل ، وبالتالي توفير معلومات حول خصائص غشاء الألياف العضلية. يمكن تسجيل MVRCs بسرعة وسهولة عن طريق التحفيز المباشر والتسجيل من حزم الألياف المتعددة في الجسم الحي. وقد MVRCs مفيدة في فهم آليات المرض في العديد من الاضطرابات العصبية والعضلية. وقد أظهرت الدراسات في المرضى الذين يعانون من اعتلال القناة الآثار المختلفة للطفرات قناة أيون محددة على excitability العضلات. وقد تم اختبار MVRCs سابقا في المرضى الذين يعانون من العضلات العصبية. في هذه الدراسة السابقة، تم إطالة فترة الانكسار النسبي للعضلات (MRRP) ، وتقلصت في وقت مبكر من التهوّم (ESN) والتفوق المتأخر (LSN) في المرضى مقارنة مع الضوابط الصحية. وبالتالي، يمكن أن توفر MVRCs في الجسم الحي أدلة على إزالة الاستقطاب الغشاء في ألياف العضلات البشرية سليمة التي تكمن وراء استهالتها انخفاض. البروتوكول المعروض هنا يصف كيفية تسجيل MVRCs وتحليل التسجيلات. يمكن أن تكون MVRCs بمثابة طريقة سريعة وبسيطة ومفيدة للكشف عن آليات المرض عبر مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية العضلية.
Introduction
دراسات التوصيل العصبي (NCS) والتصوير الكهربائي (EMG) هي الطرق الكهربية التقليدية المستخدمة لتشخيص الاضطرابات العصبية والعضلية. NCS تمكن من الكشف عن فقدان المحور العصبي وإزالة الميالين في الأعصاب1، في حين أن EMG يمكن أن تميز ما إذا كان اعتلال عضلي أو التغيرات العصبية موجودة في العضلات بسبب تلف الأعصاب. ومع ذلك، توفر NCS أو EMG معلومات محدودة حول خصائص غشاء الألياف العضلية وآليات المرض الأساسية. ويمكن تحقيق هذه المعلومات باستخدام أقطاب داخل الخلايا في العضلات المعزولة من خزعات العضلات2،3،4. ومع ذلك ، فمن الأهمية السريرية لاستخدام منهجيات باستخدام تسجيلات من العضلات سليمة في المرضى.
سرعة التغيرات المحتملة عمل الألياف العضلية الثانية كدالة للتأخير بعد أول5، وقد ثبت أن وظيفة استرداد السرعة هذه (أو دورة الانتعاش) تتغير في العضلات الضمورية أو التنكر. وكانت غلة هذه التسجيلات من ألياف العضلات واحدة، ومع ذلك، منخفضة جدا لتكون ذات فائدة كأداة سريرية6. ومع ذلك ، وجدت Z’Graggen وBostock في وقت لاحق أن التسجيلات متعددة الألياف ، التي تم الحصول عليها عن طريق التحفيز المباشر والتسجيل من نفس الحزمة من ألياف العضلات ، توفر طريقة سريعة وبسيطة للحصول على مثل هذه التسجيلات في الجسم الحي7. يتم استخدام سلسلة من المحفزات الكهربائية المقترنة بالنبض مع فترات مختلفة بين الحوافز (ISIs) في هذا الأسلوب7،8،9،10،11.
وتشمل المعلمات MVRC تقييم ما يلي: 1) فترة الانكسار النسبي العضلات (MRRP), وهي المدة بعد القدرة على عمل العضلات حتى يمكن أن تثار المحتملة العمل المقبل; 2) في وقت مبكر من التهوّم (ESN)؛ و 3) في وقت متأخر من التهوّم (LSN). ESN وLSN هي الفترات بعد فترة الانكسار التي يتم فيها إجراء إمكانات العمل على طول غشاء العضلات بشكل أسرع من المعتاد. وافتراض ما بعد الاستقطاب، وتراكم البوتاسيوم في تي أنابيب العضلات على التوالي، والأسباب الرئيسية لفترتين من خارق.
وقد تبين تطبيق واسعة من MVRCs لاضطرابات العضلات في الكشف عن إزالة الاستقطاب الغشاء في نقص التروية7،10،12 والفشل الكلوي13،فضلا عن توفير معلومات عن تشوهات غشاء العضلات في اعتلال عضلي المرضالحرجة 14 وإدراج التهاب عضلي الجسم15. ومنذ ذلك الحين، تم إدخال سلالم التردد وبروتوكولات المحاكاة المتقطعة 15 هرتز و20 هرتز. MVRCs، جنبا إلى جنب مع هذه البروتوكولات الإضافية، وقد أظهرت تأثيرات مختلفة على excitability غشاء العضلات المتعلقة فقدان وظيفة أو كسب وظيفة الطفرات في مختلف قنوات العضلات أيون في القناة العضلية الموروثة أيون (أي, قناة الصوديوم myotonia, paramyotonia congenita16, ضمور عضلي17, متلازمة أندرسون الطويل18, وmyotonia congenita19,20).
في دراسة حديثة، تم تطبيق MVRCs على العضلات العصبية لأول مرة. مصطلح “العضلات العصبية” يشير إلى التغيرات الثانوية في عضلات الهيكل العظمي التي تتطور كما التنكر وreinnervation بعد أي إصابة في خلايا القرن الأمامي أو محاور المحرك. وتتميز Denervation في EMG كنشاط عفوي (أي الرجفان [fibs] وموجات حادة إيجابية [psws])، في حين أن إمكانات وحدة المحرك الكبيرة مع مدة طويلة وزيادة السعة الحالية reinnervation21. التغييرات EMG واضحة في العضلات denervated، ولكن التغيرات الخلوية الكامنة في إمكانات غشاء الألياف العضلية قد ثبت فقط في الدراسات التجريبية على الأنسجة العضلية المعزولة2،3،4. MVRCs توفير مزيد من البصيرة في خصائص غشاء العضلات البشرية في الجسم الحي فيما يتعلق بعملية الانكار.
تصف هذه الورقة منهجية مراكز اللاجئين اللاجئين بالتفصيل. كما يلخص التغيرات في العضلات العصبية في مجموعة فرعية من المرضى من دراسة ذكرت سابقا22 ومواضيع السيطرة الصحية التي تمكن من تحديد ما إذا كانت الطريقة مناسبة لدراسة المخطط لها.
يتم تنفيذ التسجيلات باستخدام بروتوكول تسجيل جزء من برنامج. المعدات الأخرى المستخدمة هي محفز تيار ثابت خطي ثنائي القطب معزول ، مزيل الضوضاء 50 هرتز ، مكبر الصوت الكهربائي المعزول ، والمحول التماثلي إلى الرقمي.
Protocol
Representative Results
Discussion
MVRCs، كما هو مبرمج في برنامج التسجيل، هو إجراء مؤتمت للغاية، ولكن هناك حاجة إلى الرعاية للحصول على نتائج موثوقة. في مرحلة التسجيل ، أثناء ضبط الإبر ، من المهم تجنب تحفيز منطقة اللوحة النهائية أو العصب. وهذا يؤدي عادة إلى تشنجات كبيرة من العضلات كلها، مما يزيد من خطر التشرد من التحفيز و / أو تس…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذه الدراسة مالياً بشكل رئيسي من المنحتين المقدمتين من مؤسسة لوندبيك (المنحة رقم R191-2015-931 ومنحة رقم R290-2018-751). بالإضافة إلى ذلك، تم دعم الدراسة ماليا من قبل برنامج تحدي مؤسسة نوفو نورديسك (رقم المنحة Nf14OC0011633) كجزء من الاتحاد الدولي للاعتلال العصبي السكري.
Materials
| 50 Hz Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
| Analogue-to-Digital Converter | National Instruments | NI-6221 | |
| Analysing software program | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracP, MANAL9 | |
| Disposable concentric needle electrode, 25 mm x 30G | Natus | Dantec DCN | |
| Disposable monopolar needle electrode, 25 mm x 26G | Natus | TECA elite | |
| Isolated EMG amplifier | Digitimer Ltd | D440 | |
| Isolated linear bipolar constant-current stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
| Software and recording protocol | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW software, M3REC3 recording protocol written by Hugh Bostock, Istitute of Neurology, London, UK) |
References
- Tankisi, H., et al. Pathophysiology inferred from electrodiagnostic nerve tests and classification of polyneuropathies. Suggested guidelines. Clinical Neurophysiology. 116 (7), 1571-1580 (2005).
- Gregorio, C. C., Hudecki, M. S., Pollina, C. M., Repasky, E. A. Effects of denervation on spectrin concentration in avian skeletal muscle. Muscle and Nerve. 11 (4), 372-379 (1988).
- Kotsias, B. A., Venosa, R. Role of sodium and potassium permeabilities in the depolarization of denervated rat muscle fibers. Journal of Physiology. 392, 301-313 (1987).
- Kirsch, G. E., Anderson, M. F. Sodium channel kinetics in normal and denervated rabbit muscle membrane. Muscle and Nerve. 9 (8), 738-747 (1986).
- Stalberg, E. Propagation velocity in human muscle fibers in situ. Acta Physiologica Scandinava Supplementum. 287, 1 (1966).
- Mihelin, M., Trontelj, J. V., Stalberg, E. Muscle fiber recovery functions studied with double pulse stimulation. Muscle and Nerve. 14 (8), 739-747 (1991).
- Z’Graggen, W. J., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials and their sensitivity to ischemia. Muscle and Nerve. 39 (5), 616-626 (2009).
- Bostock, H., Tan, S. V., Boerio, D., Z’Graggen, W. J. Validity of multi-fiber muscle velocity recovery cycles recorded at a single site using submaximal stimuli. Clinical Neurophysiology. 123 (11), 2296-2305 (2012).
- Z’Graggen, W. J., Troller, R., Ackermann, K. A., Humm, A. M., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials: repeatability and variability. Clinical Neurophysiology. 122 (11), 2294-2299 (2011).
- Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Sarcolemmal excitability changes in normal human aging. Muscle and Nerve. 57 (6), 981-988 (2018).
- Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Physiological differences in sarcolemmal excitability between human muscles. Muscle and Nerve. 60 (4), 433-436 (2019).
- Humm, A. M., Bostock, H., Troller, R., Z’Graggen, W. J. Muscle ischaemia in patients with orthostatic hypotension assessed by velocity recovery cycles. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 82 (12), 1394-1398 (2011).
- Z’Graggen, W. J., et al. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials in chronic renal failure. Clinical Neurophysiology. 121 (6), 874-881 (2010).
- Z’Graggen, W. J., et al. Muscle membrane dysfunction in critical illness myopathy assessed by velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 122 (4), 834-841 (2011).
- Lee, J. H., Boland-Freitas, R., Liang, C., Ng, K. Sarcolemmal depolarization in sporadic inclusion body myositis assessed with muscle velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 19 (31205-2), 1388 (2019).
- Tan, S. V., Z’Graggen, W. J., Hanna, M. G., Bostock, H. In vivo assessment of muscle membrane properties in the sodium channel myotonias. Muscle and Nerve. 57 (4), 586-594 (2018).
- Tan, S. V., et al. In vivo assessment of muscle membrane properties in myotonic dystrophy. Muscle and Nerve. 54 (2), 249-257 (2016).
- Tan, S. V., et al. Membrane dysfunction in Andersen-Tawil syndrome assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 46 (2), 193-203 (2012).
- Tan, S. V., et al. Chloride channels in myotonia congenita assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 49 (6), 845-857 (2014).
- Boland-Freitas, R., et al. Sarcolemmal excitability in the myotonic dystrophies. Muscle and Nerve. 57 (4), 595-602 (2018).
- Stalberg, E., et al. Standards for quantification of EMG and neurography. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1688-1729 (2019).
- Witt, A., et al. Muscle velocity recovery cycles in neurogenic muscles. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1520-1527 (2019).
- Kristensen, R. S., et al. MScanFit motor unit number estimation (MScan) and muscle velocity recovery cycle recordings in amyotrophic lateral sclerosis patients. Clinical Neurophysiology. 130 (8), 1280-1288 (2019).
- Marrero, H. G., Stalberg, E. V. Optimizing testing methods and collection of reference data for differentiating critical illness polyneuropathy from critical illness MYOPATHIES. Muscle and Nerve. 53 (4), 555-563 (2016).
- Allen, D. C., Arunachalam, R., Mills, K. R. Critical illness myopathy: further evidence from muscle-fiber excitability studies of an acquired channelopathy. Muscle and Nerve. 37 (1), 14-22 (2008).
