उम्र बढ़ने, रोग, चोट और पुनर्वास के लिए कार्यात्मक अनुकूलन को समझने के लिए घुटने के एक्सटेंसर अधिकतम शक्ति का मात्राकरण जरूरी है। हम वीवो घुटने विस्तार आइसोमेट्रिक पीक टेटानिक टॉर्क में बार-बार मापने के लिए एक उपन्यास विधि प्रस्तुत करते हैं।
अनगिनत स्थितियों और उत्तेजनाओं के जवाब में कंकाल मांसपेशी प्लास्टिसिटी नकारात्मक और सकारात्मक दोनों समवर्ती कार्यात्मक अनुकूलन मध्यस्थता करता है। क्लिनिक और अनुसंधान प्रयोगशाला में, अधिकतम मांसपेशियों की ताकत व्यापक रूप से मनुष्यों में देशांतर मापा जाता है, घुटने के विस्तार के साथ सबसे अधिक सूचित कार्यात्मक परिणाम। घुटने के एक्सटेंसर मांसपेशी परिसर की विकृति उम्र बढ़ने, आर्थोपेडिक चोट, बीमारी और अप्रयुक्त में अच्छी तरह से प्रलेखित है; घुटने के एक्सटेंसर ताकत कार्यात्मक क्षमता और चोट जोखिम से निकटता से संबंधित है, जो घुटने की एक्सटेंसर ताकत के विश्वसनीय माप के महत्व को रेखांकित करता है। दोहराने योग्य, पूर्व-नैदानिक कृंतक अध्ययनों में घुटने के एक्सटेंसर स्ट्रेंथ के वीवो मूल्यांकन में ऑस्टियोआर्थराइटिस या घुटने की चोट की खोज के अध्ययन के लिए मूल्यवान कार्यात्मक अंत बिंदु प्रदान करता है। हम वीवो और गैर-इनवेसिव प्रोटोकॉल में रिपोर्ट करते हैं ताकि समय भर में चूहों में घुटने के एक्सटेंसर के आइसोमेट्रिक पीक टेटेनिक टॉर्क को बार-बार मापा जा सके। हम इसी तरह के परिणाम पैदा करने वाले कई चूहों में दोहराए गए मूल्यांकन के साथ घुटने के एक्सटेंसर ताकत को मापने के लिए इस उपन्यास विधि का उपयोग करके स्थिरता प्रदर्शित करते हैं।
कंकाल की मांसपेशी व्यायाम, पोषण, चोट, रोग, उम्र बढ़ने और अप्रचार जैसे असंख्य उत्तेजनाओं के जवाब में द्रव्यमान और संरचना में प्रतिपूरक परिवर्तन के साथ एक अत्यधिक अनुकूलनीय ऊतक है। मनुष्यों में कंकाल मांसपेशी अनुकूलन की जांच करने वाले कई अध्ययन कंकाल मांसपेशियों के आकार और कार्य पर प्रभाव दोनों को मापने के तरीकों को नियोजित करते हैं, क्योंकि सोने के मानक शक्ति आकलन मानव विषयों में आसानी से दोहराए जाते हैं।
विशेष रूप से, नैदानिक अनुसंधान में घुटने के एक्सटेंसर और फ्लेक्सर स्ट्रेंथ का सबसे अधिक आकलन किया जाता है। उम्र बढ़ने, व्यायाम, आर्थोपेडिक चोट, घुटने ऑस्टियोआर्थराइटिस, पुरानी बीमारी और 1,2,3,4,5,6,7के मानव अध्ययनों में घुटने के विस्तार शक्ति में परिवर्तन व्यापक रूप से सूचित किया गया है। हालांकि, मशीनी कृंतक अध्ययनों में घुटने के एक्सटेंसर मांसपेशियों (क्वाड्रिसेप्स) ताकत का बार-बार और गैर-आक्रामक विश्लेषण करने के तरीके अपेक्षाकृत सीमित रहे हैं। चूहों में वीवो क्वाड्रिसेप्स मांसपेशियों की संकुचनता में निर्धारित करने की एक विधि पहले विकसित की गई थी8; हालांकि, गैर-व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के व्यापक निर्माण की आवश्यकता है। घुटने की चोट/ऑस्टियोआर्थराइटिस9,10, 11, 12, 13के बाद मस्कुलोस्केलेटल परिणामों का अध्ययन करने के लिए विकसित कृंतक मॉडलों की चौड़ाई को देखतेहुए क्वाड्रिसेप्स ताकत के गैर-आक्रामक मूल्यांकन की आवश्यकता है।
इसके अलावा, कंकाल मांसपेशी अनुकूलन को रेखांकित करने वाले आणविक तंत्र की जांच करने वाले कृंतक अध्ययन अक्सर आनुवंशिक संशोधन की सादगी के कारण माउस मॉडल का उपयोग करते हैं, क्योंकि चूहों की तुलना में चूहों में दवा के कम वजन-आधारित डोजिंग से जुड़े कई औषधीय हस्तक्षेप अध्ययन करते हैं। हम मामूली संशोधन के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों का उपयोग करके, विभिन्न प्रयोगशालाओं के बीच प्रजनन क्षमता को सुविधाजनक बनाने और मानव शक्ति परिणामों की अधिक प्रत्यक्ष तुलना प्रदान करने के लिए समय के साथ एक ही माउस में वीवो घुटने एक्सटेंसर फ़ंक्शन में बार-बार मापने के लिए एक गैर-आक्रामक विधि की रिपोर्ट करते हैं।
कृंतक मॉडल में मांसपेशियों के कार्य का मापन और विश्लेषण व्यायाम, चोट, रोग और चिकित्सीय उपचार के साथ मनाए गए हिस्टोलॉजिकल और आणविक कंकाल मांसपेशी अनुकूलन के बारे में अनुवादात्मक और सार्थक अनुमान ों को बनाने के लिए जरूरी है। हम घुटने के एक्सटेंसर अधिकतम शक्ति का आकलन करने के लिए एक विधि प्रदर्शित करते हैं जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों का उपयोग करके चूहों में मज़बूती से और बार-बार, समायोज्य प्लास्टिक के टुकड़े के साथ पूर्वकाल टिबिया में निचले हिंद अंग को पकड़ने के लिए एकमात्र कस्टम गढ़े हुए हिस्सा है जिसे दोहराया जा सकता है।
सामान्य कार्यात्मक मूल्यांकन उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग एक ही माउस के भीतर शारीरिक प्रदर्शन का बार-बार मूल्यांकन करने के लिए किया गया है, जैसे कि ट्रेडमिल इच्छाशक्ति थकान, रोटारोड प्रदर्शन परीक्षण, उल्टे चिपकने का परीक्षण और पकड़ शक्ति परीक्षण के लिए चल रहा है। हालांकि, जानकारीपूर्ण, इन मूल्यांकनों में कार्डियोपल्मोनरी और व्यवहार घटक (एस) शामिल हैं, जो इन शारीरिक प्रदर्शन उपायों से जुड़े न्यूरोमस्कुलर फ़ंक्शन की पूछताछ को अस्पष्ट कर सकते हैं। इसके अलावा, धीरज, समन्वय और संतुलन के तत्व इन कार्यात्मक मूल्यांकनों में से कई में अलग-अलग स्तरों तक मौजूद हैं, जो मांसपेशियों की ताकत के सापेक्ष स्पष्ट व्याख्या को सीमित करते हैं। कृंतक मांसपेशी (ओं) की क्षमता का उत्पादन करने वाले बल को विट्रो में, सीटू में, या वीवो में मापा जा सकता है। प्रत्येक दृष्टिकोण के सापेक्ष लाभ और सीमाएं हैं। विशेष रूप से, इन विट्रो मूल्यांकन के साथ, मांसपेशी पूरी तरह से अलग हो जाती है और जानवर के शरीर से हटा दी जाती है ताकि परफ्यूजन या इनरवेशन19से कोई प्रभाव न हो। यह संकुचन क्षमता का पता लगाने के लिए एक अच्छी तरह से नियंत्रित वातावरण पैदा करता है लेकिन परीक्षण के दौरान ऑक्सीजन और पोषक तत्वों के निष्क्रिय प्रसार पर निर्भरता के माध्यम से अध्ययन की जा रही मांसपेशियों के आकार को सीमित करता है। सीटू परीक्षण में मांसपेशियों के इनरवेशन और रक्त की आपूर्ति को बनाए रखता है, लेकिन एक विलक्षण टर्मिनल मूल्यांकन तक सीमित है, जैसा कि इन विट्रो परीक्षण20के साथ है। अंत में, वीवो परीक्षण में मांसपेशियों को विद्युत रूप से उत्तेजित करने के लिए मोटर तंत्रिका के पास डाले गए परक्यूटेनियस इलेक्ट्रोड के साथ अपने मूल वातावरण में शेष मांसपेशियों के साथ सबसे कम आक्रामक है। वीवो दृष्टिकोण की ताकत 21 , 22,23के समय में देशांतर परीक्षण की संभावना है ।
चोटी की मांसपेशियों की संकुचनता के वीवो मूल्यांकन में अधिकतम शक्ति को बेहतर ढंग से मापता है क्योंकि माउस की सामान्य शरीर रचना विज्ञान और शरीर विज्ञान बरकरार रहता है और विधि को हस्तक्षेप से पहले और बाद में या पूरे जीवन काल में एक ही माउस पर दोहराया जा सकता है। विशेष रूप से, चूहों में घुटने के एक्सटेंसर ताकत के वीवो माप में मानव अध्ययन के लिए सबसे बड़ी अनुवादात्मक प्रासंगिकता के साथ मुरीन ताकत मूल्यांकन है, क्योंकि अधिकतम घुटने विस्तार टोक़ को आमतौर पर मापा जाता है और मनुष्यों में विभिन्न कार्यात्मक और स्वास्थ्य परिणामों के संबंध के साथ सोने के मानक शक्ति परीक्षण को माना जाता है24,25,26,27 . इसके अलावा, घुटने के एक्सटेंसर विकृति उम्र बढ़ने के साथ-साथ असंख्य चोटों और बीमारियों के साथ1,2,4,5,6देखी जाती है, लेकिन चूहों में घुटने के एक्सटेंसर ताकत पर इन स्थितियों के प्रभाव का आकलन आसानी से प्राप्य नहीं किया गया है।
यद्यपि यह विधि एक देशांतर तरीके से घुटने के एक्सटेंसर पीक टॉर्क निर्धारित करने के लिए उपयोगिता प्रदान करती है, प्रोटोकॉल की कुछ सीमाओं पर विचार किया जाना चाहिए। 40 हर्ट्ज से 120 हर्ट्ज के बीच कम आवृत्तियों को टोक़-फ्रीक्वेंसी प्रोटोकॉल से हटा दिया गया था, जो चोट या रोग के साथ टॉर्क-फ्रीक्वेंसी वक्र में बाएं या दाएं ओर की ओर बदलाव का पता लगाने की क्षमता को सीमित कर सकता है। हालांकि, इस टोक़ आवृत्ति प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए, हम एसीएल चोट मॉडल में और C56BL/6 जंगली प्रकार के चूहों और सुपराफिजियोलॉजिकल मांसपेशी द्रव्यमान(चित्रा 8)के ट्रांसजेनिक माउस मॉडल के बीच पीक टेटानिक टॉर्क में परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम रहे हैं। हम ध्यान दें कि हाथों या इसी तरह के उपकरण की मदद करने के साथ इलेक्ट्रोड को सुरक्षित करना फायदेमंद हो सकता है क्योंकि मांसपेशियों के संकुचन इलेक्ट्रोड को थोड़ा स्थानांतरित कर सकते हैं। हमने प्रगतिशील संकुचन के साथ इलेक्ट्रोड के किसी भी स्पष्ट विस्थापन को नोट नहीं किया; हालांकि, इलेक्ट्रोड के मामूली आंदोलन की संभावना से इनकार नहीं किया जा सकता है, जो मांसपेशियों की उत्तेजना को प्रभावित कर सकता है। इसके अतिरिक्त, उत्तेजना प्रोटोकॉल के साथ इंट्रामस्कुलर इलेक्ट्रोमायोग्राफी (ईएमजी) का प्रदर्शन नहीं किया गया था; हालांकि, यदि वांछित और ब्याज के प्रयोगात्मक मॉडल के लिए उपयुक्त हो तो ईएमजी उपायों को शामिल करना व्यवहार्य हो सकता है।
आर्थोपेडिक चोट और रोग के मुरीन मॉडल में घुटने के एक्सटेंसर ताकत का आकलन नैदानिक शक्ति उपायों के लिए सार्थक अनुवाद प्रासंगिकता के साथ पूर्व नैदानिक अनुसंधान की सुविधा होगी। हमारा प्रोटोकॉल किसी भी प्रयोगशाला के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के साथ चूहों में अधिकतम घुटने के एक्सटेंसर ताकत का सटीक और दोहराया आकलन करने में सक्षम बनाता है।
The authors have nothing to disclose.
हम तकनीकी सहायता के लिए रोसारियो मारोटो को धन्यवाद देना चाहेंगे । इस प्रकाशन में रिपोर्ट किए गए शोध को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के राष्ट्रीय गठिया संस्थान और मस्कुलोस्केलेटल एंड चर्म रोग द्वारा पुरस्कार संख्या R01 AR072061 (CSF) के तहत समर्थित किया गया था । सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करता है ।
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