Ciclos de recuperação da velocidade muscular para examinar propriedades da membrana muscular
Summary
Apresentado aqui está um protocolo para o registro de ciclos de recuperação da velocidade muscular (MVRCs), um novo método de examinar propriedades da membrana muscular. Os MVRCs permitem avaliar ao vivo o potencial da membrana muscular e alterações na função do canal de íons musculares em relação à patologia, e permite a demonstração de despolarização muscular nos músculos neurogênicos.
Abstract
Embora os estudos convencionais de condução nervosa (NCS) e eletromiografia (EMG) sejam adequados para o diagnóstico de distúrbios neuromusculares, eles fornecem informações limitadas sobre propriedades da membrana de fibra muscular e mecanismos de doenças subjacentes. Os ciclos de recuperação da velocidade muscular (MVRCs) ilustram como a velocidade de um potencial de ação muscular depende do tempo após um potencial de ação anterior. Os MVRCs estão intimamente relacionados com mudanças no potencial de membrana que seguem um potencial de ação, fornecendo assim informações sobre propriedades da membrana de fibra muscular. Os MVRCs podem ser gravados de forma rápida e fácil por estimulação direta e gravação de pacotes de várias fibras in vivo. Os MVRCs têm sido úteis na compreensão dos mecanismos da doença em vários distúrbios neuromusculares. Estudos em pacientes com canalopatias demonstraram os diferentes efeitos de mutações específicas do canal de íons sobre a excitabilidade muscular. Os MVRCs já foram testados anteriormente em pacientes com músculos neurogênicos. Neste estudo anterior, o período de refração relativa ao músculo (RMR) foi prolongado, e a supernormalidade precoce (ESN) e a supernormalidade tardia (LSN) foram reduzidas em pacientes em comparação com controles saudáveis. Assim, os MVRCs podem fornecer in vivo evidências de despolarização de membrana em fibras musculares humanas intactas que estão por trás de sua excitabilidade reduzida. O protocolo aqui apresentado descreve como gravar MVRCs e analisar as gravações. Os MVRCs podem servir como um método rápido, simples e útil para revelar mecanismos de doença sem uma ampla gama de distúrbios neuromusculares.
Introduction
Os estudos de condução nervosa (NCS) e eletromiografia (EMG) são os métodos eletrofisiológicos convencionais utilizados para o diagnóstico de distúrbios neuromusculares. O NCS permite a detecção de perda axonal e desmielinização nos nervos1,enquanto a EMG pode diferenciar se a miopatia ou as alterações neurogênicas estão presentes no músculo devido a danos nos nervos. No entanto, o NCS ou a EMG fornecem informações limitadas sobre propriedades da membrana de fibra muscular e mecanismos de doenças subjacentes. Essas informações podem ser obtidas utilizando eletrodos intracelulares em músculos isolados de biópsias musculares2,3,4. No entanto, é de importância clínica usar metodologias utilizando gravações de músculos intactos em pacientes.
A velocidade de um segundo potencial de ação de fibra muscular muda em função do atraso após o primeiro5, e esta função de recuperação de velocidade (ou ciclo de recuperação) tem sido demonstrada para mudar nos músculos distróficos ou denervated. O rendimento dessas gravações de fibras musculares únicas era, no entanto, muito baixo para ser usado como ferramenta clínica6. No entanto, Z’Graggen e Bostock mais tarde descobriram que gravações multifibra, obtidas por estimulação direta e gravação do mesmo feixe de fibras musculares, fornecem um método rápido e simples de obter tais gravações no vivo7. Uma sequência de estímulos elétricos de pulso emparelhado com intervalos interestimulantes variados (ISIs) é usada neste método7,8,9,10,11.
Os parâmetros mvrc avaliados incluem o seguinte: 1) período de refratário relativo ao músculo (MRRP), que é a duração após um potencial de ação muscular até que o próximo potencial de ação possa ser provocado; 2) supernormalidade precoce (ESN); e 3) supernormalidade tardia (LSN). ESN e LSN são os períodos após o período refratário em que os potenciais de ação são conduzidos ao longo da membrana muscular mais rápido do que o normal. O pós-potencial despolarizador e o acúmulo de potássio nos t-tbules do músculo, respectivamente, são hipóteses como as principais causas para os dois períodos de supernormalidade.
A ampla aplicabilidade dos MVRCs aos distúrbios musculares tem sido demonstrada na detecção da despolarização da membrana na isquemia7,10,12 e insuficiência renal13,além de fornecer informações sobre anormalidades na membrana muscular na miopatia doença crítica14 e inclusão da miosite corporal15. A rampa de frequência e os protocolos de simulação intermitente de 15 Hz e 20 Hz foram introduzidos desde então. MVRCs, juntamente com esses protocolos adicionais, demonstraram os diferentes efeitos na excitabilidade da membrana muscular relacionada sao mutações de perda de função ou ganho de função em vários canais musculares nos canalopatias hereditárias de íons musculares (ou seja, miotonia do canal de sódio, paramiotonia congenita16, distrofia miotônica17, síndrome de Andersen-Tawil18, e miotonia congenita,20genita).
Em um estudo recente, a aplicabilidade dos MVRCs aos músculos neurogênicos foi mostrada pela primeira vez. O termo “músculo neurogênico” refere-se às alterações secundárias nos músculos esqueléticos que se desenvolvem como denervização e reinervação após qualquer lesão nas células de chifre anteriores ou axôndidos motores. A denervation é caracterizada no EMG como atividade espontânea (ou seja, fibrilações [fibs] e ondas afiadas positivas [psws]), enquanto grandes potenciais de unidade motora com duração prolongada e maior amplitude apresentam reinnervation21. As alterações emg são evidentes nos músculos denervated, mas as alterações celulares subjacentes nos potenciais da membrana de fibra muscular só foram demonstradas em estudos experimentais sobre tecido muscular isolado2,3,4. Os MVRCs fornecem mais informações sobre as propriedades da membrana muscular humana vivo em relação ao processo de denervização.
Este artigo descreve detalhadamente a metodologia dos MVRCs. Também resume as mudanças nos músculos neurogênicos em um subgrupo de pacientes de um estudo relatado anteriormente22 e sujeitos de controle saudável que permitem a determinação de se o método é apropriado para um estudo planejado.
As gravações estão sendo realizados usando um protocolo de gravação que faz parte de um programa de software. Outros equipamentos utilizados são um estimulador constante linear linear isolado, eliminador de ruído de 50 Hz, amplificador de eletromiografia isolado e conversor analógico-digital.
Protocol
Representative Results
Discussion
Os MVRCs, como programado sinuoso no software de gravação, é um procedimento altamente automatizado, mas é necessário cuidado para obter resultados confiáveis. Na fase de gravação, ao ajustar as agulhas, é importante evitar estimular a zona ou o nervo da placa final. Isso geralmente leva a grandes twitches de todo o músculo, o que aumenta o risco de deslocamento da estimulação e/ou agulha de gravação durante a gravação de MVRCs. Até o momento, o método foi aplicado a vários músculos que descreveram me…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi apoiado financeiramente principalmente pelas duas bolsas da Lundbeck Foundation (número de subvenção R191-2015-931 e número de subvenção R290-2018-751). Além disso, o estudo foi apoiado financeiramente pelo Novo Nordisk Foundation Challenge Programme (Grant number NNF14OC00011633) como parte do Consórcio Internacional de Neuropatia Diabética.
Materials
| 50 Hz Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
| Analogue-to-Digital Converter | National Instruments | NI-6221 | |
| Analysing software program | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracP, MANAL9 | |
| Disposable concentric needle electrode, 25 mm x 30G | Natus | Dantec DCN | |
| Disposable monopolar needle electrode, 25 mm x 26G | Natus | TECA elite | |
| Isolated EMG amplifier | Digitimer Ltd | D440 | |
| Isolated linear bipolar constant-current stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
| Software and recording protocol | Digitimer Ltd (copyright Institute of Neurology, University College, London) | QtracW software, M3REC3 recording protocol written by Hugh Bostock, Istitute of Neurology, London, UK) |
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