Allenamento di resistenza aggiustato in base al dosaggio nei topi con un rischio ridotto di danni muscolari

Summary

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.

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.

Introduction

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....

Protocol

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-Dysf^prmd / 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

Results

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 eccentriche^22,29. 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.......

Discussion

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).

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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