Tillämpning av konsekvent massage-liknande Perturbations på mus kalvar och övervaka de resulterande intramuskulärt tryckförändringar
Summary
Här beskriver vi protokollen för att tillämpa definierade mekaniska laster på mus kalvar och för övervakning av samtidiga intramuskulärt tryckförändringar. De experimentella system som vi har utvecklat kan vara användbara för att undersöka mekanismen bakom de gynnsamma effekterna av fysisk träning och massage.
Abstract
Massage är allmänt erkänd för att vara fördelaktigt för att lindra smärta och inflammation. Även om tidigare studier har rapporterat antiinflammatoriska effekter av massage på skelettmuskulaturen, de molekylära mekanismerna bakom är dåligt förstådda. Vi har nyligen utvecklat en enkel enhet för att tillämpa lokala cykliska komprimering (LCC), som kan generera intramuskulärt tryckvågor med varierande amplituder. Med hjälp av denna enhet, vi har visat att LCC modulerar inflammatoriska reaktioner av makrofager in situ och lindrar immobilisering-inducerad muskelatrofi. Här beskriver vi protokoll för optimering och tillämpning av LCC som en massage-liknande ingripande mot immobilisering-inducerad inflammation och atrofi av skelettmuskulaturen av musen bakbenen. Det protokoll som vi har utvecklat kan vara användbart för att undersöka mekanismen bakom gynnsamma effekter av fysisk träning och massage. Vårt experimentella system ger en prototyp av den analytiska metoden för att belysa den mekaniska regleringen av muskelhomeostas, även om ytterligare utveckling måste göras för mer omfattande studier.
Introduction
Massage är allmänt erkänd för att vara fördelaktigt för både smärtlindring och förbättring av den fysiska prestandan bland tävlingsidrottare och icke-idrottare både1,2. I själva verket, tidigare studier har visat att massage undertrycker lokal inflammation3 och frågar återhämtning från efter träningen muskel skada4,5. Molekylära mekanismer bakom de positiva effekterna av massage är i stort sett okända.
En av svårigheterna med den mekanistiska utredningen om massage avser reproducerbarheten av experimentella tekniker genom vilka massageliknande interventioner testas. I tidigare studier, experimentella procedurer som imiterar massage främst innebär tillämpning av fysiska ingrepp med hjälp av utövare kroppsdelar, såsom handflator och fingrar6,7,8. Detta gör det svårt att exakt återge deras storlek, frekvens, varaktighet, och läge.
Många enheter har utvecklats för att tillämpa definierade mekaniska laster på målvävnaderna. Till exempel har Zeng et al. utvecklat ett pneumatiskt system för längdmässigt mekanisk lastning till råttor ‘ hindextremiteter9 och Wang et al. har utvecklat en mekatronisk enhet som kan tillämpa massage-liknande mekaniska laster till bakbenen av råttor och kaniner med feedback-kontroll i realtid10. Jämfört med dem, vår lokala cykliska kompression (LCC) system är mycket enklare, kräver mycket mindre kostnader för byggande. Icke desto mindre, vi kan reproducera de intramuskulära tryckförändringar som genereras under den milda muskelkontraktion. Med hjälp av denna enhet, har vi framgångsrikt visat att massage-liknande mekaniska interventioner modulera lokala interstitiell Fluid dynamik och lindra immobilisering-inducerad muskelatrofi11.
Här beskriver vi detaljerna för vår enhet och protokollet, som kan hjälpa till att utforska de molekylära mekanismerna bakom de positiva effekterna av övningar och massage. Protokollets schematik presenteras som en kompletterande figur 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrivit en metod för att tillämpa en massage-liknande mekanisk stimulans, som har anti-inflammatoriska effekter. Vårt system har följande fördelar även jämfört med de som rapporteras tidigare. Först, tidigare studier inte kvantitativt definiera de mekaniska krafterna appliceras2 eller definierade deras magnituder baserat på mätningen på kroppsytan, men inte inuti vävnaderna10. I motsats, vi mätt intramuskulärt tryck med ett blodtryck telemeter. För …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar K. Nakanishi, K. Hamamoto, N. Kume och K. Tsurumi för deras konsekventa stöd under hela projektet. Detta arbete stöddes delvis av intramural forskningsfond från det japanska ministeriet för hälsa, arbete och välfärd; Bidrag-in-Aid för vetenskaplig forskning från det Japan samhället för befordran av vetenskap; MEXT-stöttat program för strategiska forskningsstiftelsen vid privata universitet, 2015-2019 från det japanska ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (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. |
Riferimenti
- 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).
