Meting van knaagdier skeletspieren contractiele functie is een nuttig instrument dat kan worden gebruikt voor het bijhouden van de progressie van de ziekte, alsmede de werkzaamheid van de therapeutische interventie. Hier beschrijven we de niet-invasieve, in vivo beoordelingvan de releveurs spieren die na verloop van tijd in de dezelfde muis kan worden herhaald.
Beoordeling van skeletspieren contractiele functie is een belangrijke meting voor zowel klinische en onderzoek doeleinden. Talrijke voorwaarden, kunnen een negatieve invloed hebben op de skeletspieren. Dit kan resulteren in een verlies van spiermassa (atrofie) en/of verlies van spier kwaliteit (verminderde kracht per eenheid van de spier massa), die beide heersen in chronische ziekte, ziekte van de spier-specifieke, immobilisatie en veroudering (sarcopenie). Skeletspieren functie bij dieren kan worden geëvalueerd door een aantal verschillende tests. Alle tests hebben beperkingen met betrekking tot de fysiologische testomgeving, en de keuze van een specifieke test vaak afhangt van het karakter van de experimenten. Hier beschrijven we een niet-invasieve techniek van in vivo, , waarbij een nuttig en makkelijk beoordeling van kracht frequentie-curve (FFC) in muizen die kunnen worden uitgevoerd op hetzelfde dier na verloop van tijd. Hierdoor kan het toezicht op de progressie van de ziekte en/of effectiviteit van een mogelijke therapeutische behandeling.
Skeletspieren is een belangrijke metabole weefsel dat bestaat uit ongeveer 40% van het totale lichaamsgewicht. Het speelt een cruciale rol in de controle van energie metabolisme en homeostase1. Skeletspieren massa wordt onderhouden door een subtiel evenwicht tussen de tarieven van eiwit synthese en degradatie1. Talrijke ziekten invloed op deze processen in skeletspieren, wat leidt tot een netto verlies van spiermassa (atrofie). Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, kanker, AIDS, veroudering, vasten, en32,immobilisatie van ledematen. De vergrijzende bevolking, verlies van sterkte is gekoppeld aan een verlies van spier massa en een voorspeller van all-geval sterfte4. In dit verband biedt beoordeling van spier functie een belangrijke maatregel bij het bepalen van de werkzaamheid van de therapeutische strategieën ter bestrijding van en/of voorkomen van verspilling van de skeletspieren en verlies van functie.
Onderzoekers hebben gebruikt veel verschillende benaderingen en dierlijke modellen om te begrijpen van de moleculaire pathways van spier atrofie5,6 en de implicaties van deze mechanismen op spier contractiele functie2,3 ,7. Daarom, correleren van wijzigingen op het moleculaire niveau verschillen in functie van de spier is absoluut noodzakelijk in inzicht hoe moleculaire niveau veranderingen invloed op spier functionaliteit hebben kunnen.
Functie van de skeletspieren, vooral in kleine knaagdieren, worden doorgaans uitgevoerd met behulp van drie goed beschreven procedures8,9 te detecteren verminderde kracht productie en/of controleren van de progressie van de ziekte. (1) ex vivo; waar is de spier verwijderd uit het dier en geïncubeerd in een Ringer’s Bad oplossing voor het beoordelen van de functie van de spier met behulp van veld stimulatie10. (2) In situ; waar de proximale bijlage van de spier blijft in het dier en de distale pees is verbonden met een transducer van kracht, waardoor de functie van de spier door directe zenuw stimulatie11moet worden uitgevoerd. (3) In vivo; waar de elektroden subcutaan te verkrijgen zijn geplaatst zenuw-opgeroepen spier kracht productie9,12. Terwijl deze drie procedures worden gebruikt voor verschillende doeleinden, ze elk beschikken over voor- en nadelen. Daarom is het belangrijk om te kiezen van een geschikte methode op basis van het doel van de studie. De belangrijkste beperking met ex vivo experimenten is het verwijderen van de spier uit zijn normale omgeving en het gebruik van veld stimulatie. De in situ methode handhaaft een normale bloedvoorziening en maakt gebruik van stimulatie door middel van de zenuw, maar normale anatomie wordt gewijzigd en de aard van het experiment is terminal; dus maakt dit follow-up spier functie metingen onmogelijk. De hier beschreven nauwst in vivo methode bootst normale fysiologie in die de anatomie is ongestoord, de neuromusculaire bundel blijft intact, en het experiment niet terminal, laat zien dat follow-upmaatregelen binnen hetzelfde dier in tijd8.
Hier beschrijven we een in vivo procedure waarmee meerdere metingen van spier functie in hetzelfde dier na verloop van tijd. Deze procedure heeft betrekking op de beoordeling van de spieren van de musculus anterior-compartiment — waaronder de tibialis anterior(TA), extensor digitorum longus (EDL) en extensor hallicus longus (EHL) spieren, die verantwoordelijk is voor de Dorsaalflexie — in een niet-invasieve procedure door fibular (ook bekend als peroneale) zenuwstimulatie. De TA biedt de meeste van de force voor enkel Dorsaalflexie13, met slechts minimale bijdrage door de EDL en EHL dat bewegingen van de tenen. Dit niet-eindstandige protocol zorgt voor het behoud van de zenuw en bloed-voorziening. Dit zorgt voor het onderzoek van evolutie en behandeling werkzaamheid van de ziekte na verloop van tijd in de meest fysiologische omgeving momenteel beschikbaar in een dierlijk model.
Meting van de maximale spier contractiele functie op een nauwkeurige en herhaalbare manier is cruciaal voor de progressieve beoordeling van genetische, metabole en spier voorwaarden17. Ook zorgt in vivo spier contractiele functie voor de beoordeling van nieuwe behandelingen en therapeutics voor slopende spier-voorwaarden. We laten zien hierin de meting van de productie van de kracht van de releveurs spieren van de onderste stuk van de muis door middel van een in vivo procedure.
Commerciële toestellen zijn efficiënt en behulpzaam bij het uitvoeren van deze niet-invasieve procedure. Deze test biedt belangrijke voordelen in verband met de beoordeling van spier contractiele functie met behoud van een inheemse fysiologische omgeving, in welke bloed aanbod en innervatie arm intact blijven. Aan de andere kant, zijn de nadelen gerelateerd aan de normalisering van de kracht per eenheid van cross doorsnede van spier (specifieke kracht), die alleen kan worden vastgesteld in een geïsoleerde spier die na experimenten wordt geoogst. Echter, de niet-invasieve test kan meerdere metingen van contractiele functie van de spieren van de musculus flexor in hetzelfde dier na verloop van tijd, wat resulteert in verminderde aantallen proefdieren vereist, met name als het doel is om te beoordelen van relatieve veranderingen ( wijzigingen in de absolute kracht na verloop van tijd).
Er zijn belangrijke stappen die verwezenlijking van consistente gegevens over de timepoints tijdens deze procedure moeten worden beschouwd. Ten eerste moet men proberen om te standaardiseren dierlijke positionering mogelijk. Ten tweede, is tijdens het instellen van het belangrijk overeenstemming te zijn met elektrode plaatsing zodat optimale stimulatie kan worden bereikt via stimulatie van de peroneale zenuw. De locatie van de elektroden moeten aan de laterale kant van de (in dit geval) rechterbeen, in de buurt van het hoofd van het kuitbeen en andere verderop aan de laterale kant van het been (Figuur 2). Op basis hiervan zijn de op maat gemaakte elektroden ontworpen als zodanig dat beiden kunnen worden geplaatst op dezelfde positie elke keer. Voldoende stimulatie kan echter ook worden bereikt met behulp van de naalden van de elektrode voorzien van de commerciële toestellen. Ten derde is het essentieel om de negatieve pieken tijdens de installatie van spanning door het draaien van de omvormer aangesloten op de voetenplaat. Juiste positionering van de muis been elektroden met maximale spanning setup heeft aangetoond dat een techniek die kan worden uitgevoerd op de dezelfde muis na verloop van tijd.
De mogelijkheid om te beoordelen en functie van de spier op verschillende timepoints track op hetzelfde dier is een belangrijke beoordeling te karakteriseren van de verschillende spier ziekten, alsmede hun progressie. Deze meting van spier Dorsaalflexie in muizen kunnen bovendien een instrument om de effectiviteit van mogelijke behandelingen in een inheemse fysiologische omgeving, met minimale metabole stress12te beoordelen. Het biedt dus een techniek bij de beoordeling van de spier ziekte, progressie en potentieel behandeling.
The authors have nothing to disclose.
Financiering van dit project was van de School van oefening en voeding wetenschappen, Deakin University. De auteurs bedank Mr. Andrew Howarth voor zijn uitgebreide werk in het optimaliseren van de elektroden apparaat.
1300A: 3-in-1 Whole Animal System – Mouse | Aurora Scientific Inc. | 305C-LR: Dual-Mode Footplate; 605A: Dynamic Muscle Data Acquisition And Analysis System; 701C: Electrical Stimulator and 809C: in-situ Mouse Apparatus | Complete muscle function system |
Conductive gel | Livingstone | ECGEL250 | conductive gel used in the mice |
Eye ointment | Alcon | Poly Visc | pharmaceutic product (ophthalmic use) |
nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) | Ilium | Metacam | veterinary medicine (injectable 5mg/ml) |
Isoflurane | Zoetis | Isoflo | veterinary inhalation Anaesthetic |