Toepassing van consistente massage-achtige perturbaties op muis kalveren en het monitoren van de resulterende intramusculaire drukveranderingen
Summary
Hier beschrijven we de protocollen voor het toepassen van gedefinieerde mechanische ladingen op muis kalveren en voor het bewaken van de gelijktijdige intramusculaire drukveranderingen. De experimentele systemen die we hebben ontwikkeld kunnen nuttig zijn voor het onderzoek van het mechanisme achter de gunstige effecten van lichaamsbeweging en massage.
Abstract
Massage wordt over het algemeen erkend als gunstig voor het verlichten van pijn en ontsteking. Hoewel eerdere studies hebben gemeld anti-inflammatoire effecten van massage op skeletspieren, de moleculaire mechanismen achter zijn slecht begrepen. We hebben onlangs een eenvoudig apparaat ontwikkeld om lokale cyclische compressie (LCC) toe te passen, die intramusculaire drukgolven kan genereren met variërende amplituden. Met behulp van dit apparaat hebben we aangetoond dat LCC inflammatoire reacties van macrofagen in situ moduleert en de immobilisatie-geïnduceerde spieratrofie verlicht. Hier beschrijven we protocollen voor de optimalisatie en toepassing van LCC als een massage-achtige interventie tegen immobilisatie-geïnduceerde ontsteking en atrofie van skeletspieren van muis achterpoten. Het protocol dat we hebben ontwikkeld kan nuttig zijn voor het onderzoek van het mechanisme onderliggende gunstige effecten van lichaamsbeweging en massage. Ons experimentele systeem biedt een prototype van de analytische benadering om de mechanische regulatie van spier homeostase te verheldering, hoewel verdere ontwikkeling moet worden gemaakt voor uitgebreidere studies.
Introduction
Massage is over het algemeen erkend als gunstig voor zowel pijnverlichting en verbetering van de fysieke prestaties onder competitieve atleten en niet-atleten gelijk1,2. In feite, eerdere studies hebben aangetoond dat massage onderdrukt lokale ontsteking3 en vraagt herstel van de post-oefening spier schade4,5. Moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de gunstige effecten van massage blijven grotendeels onbekend.
Een van de moeilijkheden met het mechanistische onderzoek naar massage heeft betrekking op de reproduceerbaarheid van experimentele technieken waarmee massage-achtige interventies worden getest. In eerdere studies betrekken experimentele procedures die massage nabootsen voornamelijk de toepassing van fysieke ingrepen met lichaamsdelen van de beoefenaren, zoals palmen en vingers6,7,8. Dit maakt het moeilijk om precies te reproduceren hun magnitude, frequentie, duur, en modus.
Veel apparaten zijn ontwikkeld om gedefinieerde mechanische belastingen toe te passen op de doelweefsels. Bijvoorbeeld, Zeng et al. hebben een pneumatisch systeem ontwikkeld voor de lengte-Wise mechanische belasting van ratten ‘ achterledematen9 en Wang et al. hebben een mechatronisch apparaat ontwikkeld dat massage-achtige mechanische ladingen kan toepassen op achterpoten van ratten en konijnen met Real-time feedback controle10. In vergelijking met hen, onze lokale cyclische compressie (LCC) systeem is veel eenvoudiger, veeleisende veel minder kosten voor de bouw. Niettemin, we kunnen reproduceren de intramusculaire drukveranderingen die worden gegenereerd tijdens de milde spiercontractie. Met behulp van dit apparaat, we hebben met succes aangetoond dat de massage-achtige mechanische interventies moduleren lokale interstitiële vloeistof dynamiek en verlichten immobilisatie-geïnduceerde spieratrofie11.
Hier beschrijven we de details van ons apparaat en het Protocol, die kunnen helpen bij het verkennen van de moleculaire mechanismen achter de positieve effecten van oefeningen en massages. De schema’s van het protocol worden gepresenteerd als aanvullend figuur 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
We hebben een methode beschreven voor het toepassen van een massage-achtige mechanische stimulus, die ontstekingsremmende effecten heeft. Ons systeem heeft de volgende voordelen, zelfs in vergelijking met de eerder gerapporteerde. Ten eerste, eerdere studies niet kwantificeren de mechanische krachten toegepast2 of gedefinieerd hun magnitudes op basis van de meting op het lichaamsoppervlak, maar niet in de weefsels10. In tegenstelling, we gemeten intramusculaire druk met beh…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We danken K. Nakanishi, K. Hamamoto, N. Kume en K. Tsurumi voor hun consistente ondersteuning gedurende het hele project. Dit werk werd deels gesteund door het intramurale onderzoeksfonds van het Japanse ministerie van volksgezondheid, arbeid en welzijn; Subsidies-in-Aid voor wetenschappelijk onderzoek van de Japan Society for the Promotion of Science; MEXT-ondersteund programma voor de Strategic Research Foundation aan particuliere universiteiten, 2015-2019 van het Japanse ministerie van onderwijs, cultuur, sport, wetenschap en technologie (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. |
References
- 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).
