Nicht-invasive Beurteilung des releveurs Muskelfunktion bei Mäusen
Özet
Messung von Nagetier Skelettmuskulatur kontraktile Funktion ist ein nützliches Tool, das Fortschreiten der Krankheit sowie die Wirksamkeit der therapeutischen Intervention zu verfolgen verwendet werden kann. Wir beschreiben hier die nicht-invasive, in Vivo Beurteilung der releveurs Muskeln, die im Laufe der Zeit in der gleichen Maus wiederholt werden kann.
Abstract
Bewertung der Skelettmuskulatur kontraktile Funktion ist ein wichtiges Maß für beide klinische und wissenschaftliche Zwecke. Zahlreiche Bedingungen können skelettartigen Muskel negativ beeinflussen. Dadurch kann sich ein Verlust von Muskelmasse (Atrophie) und/oder Qualitätsverlust Muskel (reduzierte Kraft pro Einheit von Muskel Masse), beide sind weit verbreitet in chronischen Erkrankungen, Muskel-spezifische Krankheit, Immobilisierung und Alterung (Sarkopenie). Skelettartiger Muskelfunktion bei Tieren kann durch eine Reihe von verschiedenen Tests ausgewertet werden. Alle Tests haben Beschränkungen in Bezug auf die physiologischen Testumgebung, und die Auswahl eines bestimmten Tests oft hängt von der Art der Experimente. Hier beschreiben wir eine in-vivo, nicht-invasive Technik, die mit eine hilfreiche und einfache Bewertung der Kraft-Frequenzkurve (FFC) bei Mäusen, die im Laufe der Zeit auf dem gleichen Tier durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht die Überwachung der Progression der Erkrankung und/oder Wirksamkeit einer möglichen therapeutischen Behandlung.
Introduction
Skelettmuskulatur ist eine wichtige metabolische Gewebe, das umfasst etwa 40 % des gesamten Körpergewichts. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle der Energie-Stoffwechsel und Homöostase1. Skelettartiger Muskel Masse wird durch eine feine Balance zwischen den beiden Tarifen der Protein-Synthese und Abbau1beibehalten. Zahlreiche Erkrankungen beeinflussen diese Prozesse in der Skelettmuskulatur, führt zu einem Verlust an Muskelmasse (Atrophie). Dazu gehören, aber sind nicht beschränkt auf, Krebs, AIDS, Aging, Fasten, und Gliedmaßen Ruhigstellung2,3. In der alternden Bevölkerung, Kraftverlust ist verbunden mit einem Verlust von Muskel Masse und ist ein Prädiktor der Mortalität All-Fall4. In diesem Zusammenhang bietet die Bewertung der Muskelfunktion eine wichtige Maßnahme bei der Bestimmung der Wirksamkeit von therapeutischen Strategien zur Bekämpfung bzw. skelettartiger Muskel verschwenden und Verlust der Funktion zu verhindern.
Forscher haben viele verschiedene Ansätze und Tiermodelle verwendet, um die molekularen Signalwege von Muskel-Atrophie5,6 und die Auswirkungen dieser Mechanismen auf Muskel kontraktile Funktion2,3 verstehen ,7. Daher ist die korrelierenden Veränderungen auf molekularer Ebene, Unterschiede in der Funktion des Muskels im Verständnis unerlässlich, wie molekulare Pegeländerungen Muskel Funktionen auswirken können.
Skelettartiger Muskelfunktion, vor allem in kleinen Nagetieren wird normalerweise durchgeführt mit drei gut beschriebenen Verfahren8,9 zu erkennen, Kraft Produktion beeinträchtigt und/oder Fortschreiten der Krankheit zu überwachen. (1) ex-Vivo; wo ist Muskel vom Tier entfernt und in ein Ringer-Bad-Lösung zu beurteilen, die Funktion des Muskels mit Feld Stimulation10inkubiert. (2) In-situ; wo die proximale Anlage des Muskels bleibt das Tier und die distale Sehne ist an ein Kraftaufnehmer, so dass Muskelfunktion durch direkte Nerven Stimulation11durchgeführt werden. (3) In-vivo; wo subkutan Elektroden sind zu Nerven-evozierten Muskel Kraft Produktion9,12. Während dieser drei Verfahren für verschiedene Zwecke verwendet werden, besitzen sie jeweils vor- und Nachteile. Daher ist es wichtig, eine geeignete Methode, basierend auf der Studie auswählen. Die Haupteinschränkung mit ex-Vivo-Experimente ist die Entfernung der Muskel aus seiner normalen Umgebung und die Verwendung von Feld-Stimulation. Die in-situ-Methode eine normale Blutversorgung unterhält und nutzt Stimulation durch den Nerv, aber normale Anatomie verändert und die Natur des Experiments ist terminal; So macht das Follow-up-Muskel Funktion Messungen unmöglich. Die in-vivo am ehesten hier beschriebene Methode ahmt normale Physiologie, der Anatomie ist ungestört, das neuromuskuläre Bundle bleibt intakt und das Experiment ist nicht terminal, Follow-up-Maßnahmen innerhalb des gleichen Tieres über Zeit8ermöglicht.
Hier beschreiben wir eine in-vivo Verfahren, die mehrere Messungen der Muskelfunktion im gleichen Tier im Laufe der Zeit ermöglicht. Dieses Verfahren beinhaltet die Beurteilung der Muskeln der vorderen musculorum Fach – einschließlich der Tibialis anterior(TA), Beinstrecker m.digitorum Longus (EDL) und Hallicus (EHL) Longus Streckmuskeln, verantwortlich für Dorsalflexion – in ein nicht-invasives Verfahren durch Fibuladefekt (auch bekannt als peroneus) Stimulation. Die TA bietet die Kraft für Knöchel Dorsalflexion13, mit nur minimalen Beitrag von der EDL und EHL die Steuerbewegung der Zehen. Dieses nicht-Terminal-Protokoll sorgt für die Erhaltung der Nerven und Blut. Dies ermöglicht die Untersuchung der Krankheit Evolution und Behandlung Wirksamkeit im Laufe der Zeit in der meisten physiologischen Umgebung derzeit in einem Tiermodell.
Protocol
Representative Results
Discussion
Messung der maximalen kontraktilen Muskelfunktion auf genaue und wiederholbare Weise ist entscheidend für die progressive Bewertung der genetischen, metabolischen und Muskel Bedingungen17. Ebenso kann in-vivo kontraktilen Muskelfunktion für die Beurteilung von neuen Behandlungsmethoden und Therapeutika für den lähmenden Muskel Bedingungen. Wir zeigen hier die Messung der Kraft Produktion der releveurs Muskeln der unteren Megalosauridae Maus durch ein in-vivo-Verfahren.
Kommerzielle Geräte sind effizient und hilfreich bei der Durchführung dieser nicht-invasiven Verfahren. Dieser Test bietet wichtige Vorteile im Zusammenhang mit der Beurteilung der kontraktilen Muskelfunktion unter Beibehaltung einer nativen physiologische Umgebung, in das, die Blut Versorgung und Innervation intakt bleiben. Seine Nachteile beziehen sich auf der anderen Seite zu einer Normalisierung der Kraft pro Flächeneinheit Kreuz Querschnittsfläche des Muskels (bestimmte Kraft), die nur in einem isolierten Muskel festgestellt werden kann, die nach Experimenten geerntet wird. Erlaubt jedoch die nicht-invasive Test mehrere Messungen der kontraktilen Funktion der Beugemuskeln in das gleiche Tier im Laufe der Zeit was zu reduzierten Anzahl von Versuchstieren, die erforderlich ist, besonders wenn das Ziel zu beurteilen (relative Änderung Änderungen in absolute Kraft im Laufe der Zeit).
Es sind wichtige Schritte, die bei diesem Verfahren berücksichtigt werden müssen, um konsistente Daten über die Zeitpunkte zu erreichen. Zunächst sollte man versuchen, tierische Positionierung, wann immer möglich zu standardisieren. Zweitens ist während die Einrichtung wichtig, seien Sie konsequent mit Elektrode zu positionieren, so dass optimale Stimulation durch Stimulation des Nervus Peronaeus erreicht werden kann. Die Lage der Elektroden sollte an der lateralen Seite des Beines (in diesem Fall rechts), in der Nähe der Leiter der Fibula und andere weiter unten auf der lateralen Seite des Beines (Abbildung 2). Auf dieser Grundlage sind die maßgeschneiderten Elektroden so konzipiert, dass beide jedesmal an der gleichen Position platziert werden können. Jedoch kann auch ausreichende Stimulation erreicht werden mit der Elektrode Nadeln mit der kommerziellen Apparate zur Verfügung gestellt. Drittens ist es entscheidend, die negativen Spitzen während des Setups Spannung zu erreichen, durch Drehen im Uhrzeigersinn den Schallkopf auf der Fußplatte verbunden. Korrekte Positionierung der Maus Bein Elektroden mit Maximalspannung Setup hat gezeigt, eine Technik, die im Laufe der Zeit auf die gleiche Maus ausgeführt werden können.
Die Fähigkeit zu beurteilen und Muskelfunktion an verschiedenen Zeitpunkten zu verfolgen, auf dem gleichen Tier ist eine wichtige Einschätzung zu verschiedenen Muskelkrankheiten sowie ihre Entwicklung prägen. Darüber hinaus kann diese Messung der Muskel Dorsalflexion bei Mäusen ein Werkzeug, um die Wirksamkeit der möglichen Behandlungen in einer nativen physiologische Umgebung mit minimalen metabolischen Stress12beurteilen. So bietet es eine Technik bei der Beurteilung der Muskel Krankheit Fortschreiten und Potenzial Behandlung.
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Finanzierung aus diesem Projekt wurde von der Schule für Sport und Ernährungswissenschaften, Deakin University. Die Autoren möchten Mr Andrew Howarth danken für seine umfangreiche Arbeit bei der Optimierung der Elektroden-Gerät.
Materials
| 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 |
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