Il presente protocollo descrive una tecnica unica chiamata allenamento di resistenza aggiustato dal dosaggio (DART), che può essere incorporata in studi di riabilitazione di precisione eseguiti su piccoli animali, come i topi.
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Articolo metodologico
Allenamento di resistenza aggiustato in base al dosaggio nei topi con un rischio ridotto di danni muscolari
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'allenamento di resistenza progressiva (PRT), che comporta l'esecuzione di contrazioni muscolari contro carichi esterni progressivamente maggiori, può aumentare la massa muscolare e la forza in individui sani e in popolazioni di pazienti. Vi è la necessità di strumenti di riabilitazione di precisione per testare la sicurezza e l'efficacia del PRT per mantenere e / o ripristinare la massa muscolare e la forza negli studi preclinici su modelli animali di piccole e grandi dimensioni. La metodologia PRT e il dispositivo descritti in questo articolo possono essere utilizzati per eseguire l'allenamento di resistenza aggiustato per il dosaggio (DART). Il dispositivo DART può essere utilizzato come dinamometro autonomo per valutare oggettivamente la coppia contrattile concentrica generata dai dorsiflessori della caviglia nei topi o può essere aggiunto a un sistema di dinamometria isocinetica preesistente. Il dispositivo DART può essere fabbricato con una stampante 3D standard in base alle istruzioni e ai file di stampa 3D open source forniti in questo lavoro. L'articolo descrive anche il flusso di lavoro per uno studio per confrontare il danno muscolare indotto dalla contrazione causato da un singolo attacco di DART con il danno muscolare causato da un attacco comparabile di contrazioni isometriche (ISOM) in un modello murino di distrofia muscolare dei cingoli di tipo 2B / R2 (topi BLAJ). I dati di otto topi BLAJ (quattro animali per ogni condizione) suggeriscono che meno del 10% del muscolo tibiale anteriore (TA) è stato danneggiato da un singolo attacco di DART o ISOM, con DART che è meno dannoso di ISOM.
Introduzione
L'esercizio fisico conferisce numerosi benefici per la salute al muscolo scheletrico (recensito in Vina et al.1). In particolare, l'allenamento di resistenza progressiva (PRT), che comporta l'esecuzione di contrazioni muscolari contro carichi esterni progressivamente maggiori (ad esempio, bilancieri, manubri, circuiti a cavo-puleggia), è noto per aiutare ad aumentare la massa muscolare e la forza sia in individui sani che in popolazioni di pazienti (recensito in pubblicazioni precedenti 2,3 ). La PRT si basa sul principio di sovraccarico, che afferma che, quando il muscolo si contrae co....
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Protocollo
Gli esperimenti descritti in questo articolo sono stati approvati dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) presso la Wayne State University, Detroit, Michigan, USA, in conformità con la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio (1996, pubblicato da National Academy Press, 2101 Constitution Ave. NW, Washington, DC 20055, USA). B6. Topi A-Dysfprmd / GeneJ (a.k.a. topi BLAJ, maschi, ~ 1,5 anni) che modello LGMD2B / R2 sono stati utilizzati per il presente studio. I topi sono stati ottenuti da una fonte commerciale (vedi Tabella dei materiali).
1. Disegno dello studio
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Risultati
Sono stati studiati topi maschi BLAJ, che avevano ~ 1,5 anni di età. I topi BLAJ modellano la malattia muscolare umana, LGMD2B / R2. Questi topi sono particolarmente suscettibili al danno muscolare a insorgenza ritardata da un singolo attacco di contrazioni muscolari eccentriche22,29. I topi BLAJ sono stati, quindi, scelti per questi studi per imparare se la DART potesse essere eseguita in modo non dannoso regolando con precisione la resistenza contro cui il musc.......
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Discussione
Questo articolo presenta istruzioni dettagliate su come costruire un dispositivo per eseguire un tipo di allenamento di riabilitazione di precisione chiamato allenamento di resistenza aggiustato dal dosaggio (DART). Il lavoro descrive anche l'applicazione del dispositivo DART e la metodologia in uno studio di allenamento per confrontare il danno muscolare 3 giorni dopo un singolo attacco di DART (gruppo DART) con il danno 3 giorni dopo un attacco comparabile di allenamento isometrico (gruppo ISOM).
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Questo studio è stato finanziato da sovvenzioni della Jain Foundation Inc., R03HD091648 da NICHD, una sovvenzione pilota da AR3T sotto NIH P2CHD086843, un premio FRAP da EACPHS presso la Wayne State University, un pacchetto di avvio della facoltà dalla Wayne State University e un subcontratto da 1R01AR079884-01 (Peter L. Jones PI) a JAR. Questo studio è stato anche finanziato da una borsa di ricerca dell'American Physical Therapy Association - Michigan (APTA-MI) a JMB, MEP e JAR. Gli autori riconoscono la dott.ssa Renuka Roche (professore associato, Eastern Michigan University, MI) per aver letto criticamente il manoscritto e fornito feedback. Gli autori ri....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| AnMiao Star 608 Cuscinetto a sfere in ceramica | Anmiao Star (N/A) | AMS127 | Cuscinetto ruota ad alta precisione e basso attrito. Se la marca e il modello non sono disponibili in commercio, una versione alternativa di un cuscinetto ruota 608 a basso attrito, diametro foro 8 mm, 22 mm di diametro esterno, con sfere in ceramica di nitruro di silicio in alloggiamento in acciaio inossidabile 420 dovrebbero essere sufficienti. L'attrito eccessivo nel cuscinetto della ruota influirà negativamente sulle prestazioni del dispositivo DART e aumenterà la resistenza complessiva alle contrazioni muscolari. |
| Axio Scope.A1 microscopio | Carl Zeiss (Peabody, MA) | Prodotto #Axio Scope.A1 | Microscopio a luce e fluorescenza |
| B6. A-Dysfprmd/GeneJ (alias topi BLAJ) | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Colonia speciale gestita da The Jain Foundation Inc. per i collaboratori che studiano la disferlina. | Stock #012767 | Topi carenti di disferlina che modellano la distrofia muscolare dei cingoli umani di tipo 2B/R2. |
| Elettrodo bipolare, transcutaneo, di stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) | Harvard Apparatus, Holliston, MA | BS4 50– 6824 | Elettrodo per NMES. Se questo elettrodo non è disponibile in commercio, contattare l'autore corrispondente per trovare alternative. |
| Coplin Staining Dish | ThermoFisher (Waltham, MA) | Codice prodotto: S17495 | Piatto/barattolo di colorazione per ematossilina ed eosina (H& E) colorazione di sezioni |
| Cura 4.4.1. Software | Ultimaker, Utrecht, Paesi Bassi | Ultimaker Cura 4.4.1. | Software di slicing per convertire i file stereolitografici in file G-CODE |
| Termoforo in gel isotermico Deltaphase | Braintree Scientific (Braintree, MA) | Articolo #39DP | Termoforo per fornire supporto termico agli animali durante l'anestesia |
| Eosin Y | Millipore Sigma (Burlington, MA) | HT110132-1L | Colorazione citoplasmatica rosa |
| Gorilla Super Glue | The Gorilla Glue Company (Cincinnati, OH) | Gorilla Super Glue Micro Adesivo | cianoacrilato preciso per incollare componenti in PLA |
| Soluzione di ematossilina, Gill No.3 | Millipore Sigma (Burlington, MA) | GHS332-1L | Colorazione blu scuro per nuclei |
| HM525NX criostato | ThermoFisher (Waltham, MA) | Catalogo #HM525NX | Criostato per realizzare sezioni congelate di salviette da |
| laboratorio muscolari. Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Tergicristalli per attività delicate, 1 strato | ThermoFisher (Waltham, MA) | Codice prodotto: 06-666. Produttore #34120 | Salviette da laboratorio per tamponare l'olio minerale dal tessuto muscolare prima del congelamento rapido e per altri scopi. |
| Labview 2014 | National Instruments, Austin, Texas, USA | Labview 2014 | Software per programmi/routine personalizzati che azionano il dinamometro e attivano lo stimolatore NMES. |
| Fiasche Dewar in HDPE ad azoto liquido | ThermoFisher (Waltham, MA) | S34074B. Thermo Scientific 41502000/EMD | Pallone per contenere azoto liquido per il congelamento a scatto del muscolo o di altri tessuti |
| Crema depilatoria magica | Softsheen Carson (New York, NY) | N/A | Crema depilatoria senza rasoio |
| Clip a coccodrillo in metallo | JINSHANGTOPK (attività basata sul web) | 24 pezzi Morsetti a molla con clip a coccodrillo in metallo da 51 mm Morsetto | a molla per tenere il perno tibiale |
| Diapositive Micrscope | Globe Scientific (Mahwah, NJ) | 1354W. Vetrini in vetro bianco diamantato | Vetrini per microscopio caricati |
| Olio minerale | ThermoFisher (Waltham, MA) | BP26291 | Olio minerale per crioproteggere il tessuto muscolare prima del congelamento a scatto |
| Monoprice Premium Stampante 3D Filamento PLA | Monoprice (Rancho Cucamonga, CA) | #11778 | Filamento per stampante 3D premium PLA 1,75 mm 1 kg / bobina, grigio. Questo è il materiale utilizzato per stampare in 3D i componenti del dispositivo. |
| Monoprice Select Stampante 3D Mini V2 | Monoprice (Rancho Cucamonga, CA) | Stampante 3D Mini V2 3D | per la fabbricazione assistita da computer di componenti di dispositivi. |
| Software di immagine NIH | Instritues of Health (NIH, Bethesda, MD) | Immagine NIH per Windows | Software di elaborazione e analisi delle immagini utilizzato per quantificare l'area del danno muscolare. NIH Image è anche conosciuta come Image J. |
| Photoshop CS4 | Adobe (San Jose, CA) | Creative Suite (CS4). Versione a 64 bit per Windows | Software di elaborazione e analisi delle immagini utilizzato per generare immagini piastrellate/cucite dell'intera sezione trasversale muscolare da immagini di singoli campi sovrapposti |
| Unità di isolamento per stimolazione PSIU6 | Grass Instruments (West Warwick, RI) | Unità | di isolamento PSIU6Unità di isolamento per NMES. Gli stimolatori, come il modello 4100 di A-M, sono dotati di un'unità di isolamento di stimolazione incorporata |
| Roboz 4-0 materiale di sutura intrecciato nero di seta | Roboz Surgical (Gaithersburg, MD)Roboz | Surgical SUT152 | Materiale di sutura per collegare la pedana del dispositivo DART alla pedana del dinamometro o alla resistenza per l'allenamento di resistenza |
| Stimolatore a impulsi quadrati S48 | Grass Instruments (West Warwick, RI) | Stimolatore | S48Stimolatore elettrico da laboratorio per NMES . Se questo stimolatore non è disponibile in commercio, lo stimolatore ad alta potenza isolato modello 4100 di A-M systems potrebbe essere un'alternativa. Si prega di contattare il co-autore Jones per ulteriori informazioni. |
| Scott' s reagente bluing | Ricca Chemical Company (Arlington, TX) | 6697-32 | Soluzione bluing che intensifica la colorazione nucleare con ematossilina |
| SigmaStat versione 3.5 | Systat Software (San Jose, CA) | SigmaStat versione 3.5 | Pacchetto software statistico per analisi statistiche |
| Vaporizzatore da tavolo per isoflurano | VetEquip (Livermore, CA) | Articolo #901801 | Sistema |
| di anestesia da tavolo per via inalatoriaUnguento di primo soccorso antibiotico triplo Global | Health Products (attività con sede a parti) | Unguento di primo soccorso antibiotico triplo Globe, 1 oz (confezione da 2) Unguento antibiotico di primo soccorso Unguento | antibiotico applicato sul perno tibiale come parte dell'assistenza post-procedurale |
Riferimenti
- Vina, J., Sanchis-Gomar, F., Martinez-Bello, V., Gomez-Cabrera, M. C. Exercise acts as a drug; The pharmacological benefits of exercise. British Journal of Pharmacology. 167 (1), 1-12 (2012).
- Murton, A. J., Greenhaff, P. L.
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Ristampe e permessi
