Ekstremite kas kasılma ve pasif mekanik özelliklerinde değişimler kas hastalıkları için önemli belirteçler vardır. Bu yazıda murin ekstansör digitorum longus ve tibialis anterior kaslar bu özellikleri ölçmek için fizyolojik testler anlatılmaktadır.
Vücut hareketleri özellikle iskelet kası mekanik fonksiyon tarafından sağlanmaktadır. İskelet kası intramüsküler bağ dokular tarafından kılıfa myofibers sayısız demetleri oluşur. Her bir myofiber myofiber uzunluğu boyunca uzunlamasına çalışır çok miyofibril içerir. Miyofibril kas kasılma cihaz olup, sarkomerlerin olarak bilinen tekrar eden birimler kontraktil oluşmaktadır. Bir sarkomer ünitesi Z diskleri ve titin protein tarafından aralıklı aktin ve miyozin filamentleri içerir. İskelet kası mekanik fonksiyon kas kasılma ve pasif özellikleri ile tanımlanır. Kasılma özelliği kas kasılması, kas gevşeme bölgesinin kuvvet kuşak ve bir zaman süresi esnasında oluşan kuvvet miktarını karakterize etmek için kullanılır. Kas kasılması (örneğin aktin ve miyozin filamentler, kalsiyum homeostazı, ATP / ADP oranı, vb arasındaki etkileşim gibi) etkileyen her türlü faktörü kontraktil prope etkilerrties. Pasif özelliklere daralma yokluğunda kas elastik ve yapışkan özellikleri (sertlik ve viskozite) bakın. Bu özellikler, 1-2 (özellikle kolajen) hücre dışı ve hücre içi yapısal bileşenleri (örneğin, titin gibi) ve bağ dokusu ile tespit edilir. Kasılma ve pasif özellikleri kas fonksiyonu birbirinden ayrılamayan iki yönü vardır. Örneğin, dirsek fleksiyon üst kolun arka bölme içinde üst kol ve kas pasif kolunun ön bölme içinde kaslarının kasılmasına ile gerçekleştirilir. Gerçekten kas fonksiyonu anlamak için, hem de kasılma ve pasif özellikleri incelenmelidir.
Kas kasılma ve / veya pasif mekanik özellikler genellikle kas hastalıklarında da başkaları vardır. Buna iyi bir örnek Duchenne müsküler distrofi (DMD), distrofin eksikliği 3 ile oluşan hastalık israf ciddi bir kastır. Distrofin bir sitoskeletal prote olduğunuBu kas kasılması 4 sırasında kas hücresi zarı (sarcolemma) dengeler. Distrofinin yokluğunda, sarcolemma kuvvet aktarımı sırasında oluşturulan makaslama kuvveti ile zarar görmüş. Yırtılma Bu membran kas hücre ölümü ve kontraktil makine kaybına yol açan bir zincir reaksiyon başlatır. Bunun bir sonucu olarak, kas kuvveti azalır ve ölü myofibers fibrotik doku 5 ile değiştirilir. Bu daha sonra değişiklik kas sertliği 6 artırır. Bu değişikliklerin ortaya konması hastalığın ilerlemesini değerlendirmek ve yeni gen / hücre / farmakolojik müdahalelerin tedavi etkinliğini belirlemek için önemli bir kılavuz sağlar. Burada, ekstansör digitorum longus (EDL) kas ve tibialis anterior (TA) kas kasılma özelliklerinin hem kasılma ve pasif mekanik özelliklerini değerlendirmek için iki yöntem sunar.
Bu protokol, kontraktil ve pasif özellikleri EDL kasının ve TA kas kasılma özelliklerini ölçmek için fizyolojik testler gösterdik. Kas fizyolojisi çalışmalarında önemli bir endişe hedef kas oksijenasyonu olduğunu. Ringer tampon oksijen difüzyon in vitro assay bir de kas merkezine ulaşmak olmayabilir, çünkü büyük kaslar (örneğin TA kas gibi), in situ yaklaşım tercih edilmektedir. Yerinde bir yaklaşım olarak normal kan temini ve hipoksi ile ilişkili rahatsız etmez yapay etkilerinden kaçınılır. EDS, kas fizyolojisi içine alan en yaygın olarak kullanılan kas biridir. Tüm kas yeterli oksijen dolayı kas boyutunun küçük in vitro sistemde de elde edilebilir. Bundan başka, in vitro sistem içinde kapalı bir iyon konsantrasyonu (Ca2 +, Na + ve K +) işlemek için çevre ve kimyasal içerirOptimal kas gücü üretimi için gerekli olan kalori (ATP ve glikoz). Bu kuvvet üretimi bu değişkenlerin etkisini incelemek için büyük bir fırsat sunuyor.
Ekstremite kas kasılma ve pasif özellikleri doğru ölçülmesi iskelet kası fonksiyonu çalışma için çok önemlidir. Bu özelliklerin Karakteristik değişiklikler genellikle çeşitli kas hastalıklarından diğerlerinden ayıran olarak kabul edilmektedir. Bu parametrelerde değişiklikler de deneysel bir tedavinin etkili olup olmadığını belirlemek için önemli göstergelerdir.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Sağlık (AR-49419, DD), Müsküler Distrofi Derneği (DD) ve NIH eğitim bursu T90DK70105 (CH) Ulusal Enstitüleri ile hibe tarafından desteklenmiştir.
Material | Manufacturer | Specifications and comments | |
Tissue-organ bath | Radnoti LLC, CA, USA | Water-jacket tissue bath (Cat #158351-LL), Oxygen disperser tube (Cat #160192), Luer valve (Cat#120722) | |
Circulating water bath | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | ||
Gas mix | Airgas National, Charlotte, NC, USA | 95% O2 and 5% CO2 | |
In vitro muscle function assay apparatus | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada | The system consists of a stimulator (Model# 701A), a dual-mode lever system (Model#300C or 305C), a signal interface (Model # 604B) and a test apparatus (Model# 800A) to vertically mount tissue organ bath | |
In vitro muscle function assay software | Dynamic muscle control (DMC) software and dynamic muscle control data analysis (DMA) software | ||
Mouse anesthesia cocktail mixed in 0.9% NaCl | Refer to the institutional guidelines | Ketamine (25 mg/ml), xylazine (2.5 mg/ml) and acepromazine (0.5 mg/ml). Throughout the surgical procedure, a supplement of 10 % of the initial dose may be needed to keep animal under anesthesia. | |
Sylgard | World Precision Instrument | Cat#SYLG184 | |
A custom-made Plexiglas dissection board | In house designed | Refer to Figure 1 | |
Heating lamp | Tensor Lighting Company, Boston, MA, USA | 15 Watt lamp to keep the mouse warm during dissection | |
Ringer’s Buffer | Chemicals are purchased from Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | Composition in mM: 1.2 NaH2PO4 (Cat#S369) , 1 MgSO4 (Cat# M63), 4.83 KCl (Cat# P217), 137 NaCl (Cat# 217), 24 NaHCO3 (Cat# S233), 2 CaCl2 (Cat #C79) and 10 glucose (Cat# D16). Dissolve chemicals individually and mix in the order listed above. Store at 4 °C. | |
Stereo dissecting microscope | Nikon, Melville, NY, USA | ||
Dissection tools | Fine Science Tools, Foster City, CA, USA | Coarse forceps, coarse scissors, fine forceps (Straight and 45 ° angle) | |
Braided silk suture #4-0 | SofSilk USSC Sutures, Norwalk, CT, USA | Cat # SP116 | |
A custom-made stainless steel hook | Small Parts, Inc. | 2” long S/S 304V (0.18” diameter) for force transducer 305C or 2.5” long S/S 304V (0.012” diameter) for transducer 300C (Cat# ASTM A313) | |
In situ muscle function assay system | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada | The system (809B, in situ mouse apparatus) consist of a stimulator (Model# 701B), a dual-mode lever system (Model# 305C), a signal interface (Model# 604A) and a thermo controlled footplate apparatus (Model# 809A) | |
In vitro muscle function assay software | Aurora Scientific, Aurora, ON, Canada | Dynamic muscle control (DMC) software and dynamic muscle control data analysis (DMA) software | |
A custom-made TA assay animal platform | In house designed | Refer to Figure 2 | |
A custom-made stainless steel hook | Small Parts, Inc. | Cat# ASTM A313 | 0.5” long S/S 304V (0.18” diameter) |
Custom-made 25G platinum electrodes | Chalgren Enterprises, Gilroy,CA | Solder two 0.016” thick platinum wires to two 24G electric wires |
Table 1. Materials and equipment.