Kas Hızı Kurtarma Döngüleri Kas Membranı Özelliklerini İncelemek için
Summary
Burada sunulan kas hızı kurtarma döngüleri kayıt için bir protokol (MVRCs), kas zarı özellikleri inceleyerek yeni bir yöntemdir. MVRCs patoloji ile ilgili kas zarı potansiyeli ve kas iyon kanalı fonksiyonu değişiklikleri in vivo değerlendirilmesi sağlar, ve nörojenik kaslarda kas depolarizasyon gösteri sağlar.
Abstract
Konvansiyonel sinir iletim çalışmaları (NCS) ve elektromiyografi (EMG) nöromüsküler bozuklukların tanısı için uygun olmasına rağmen, kas lif zarı özellikleri ve altta yatan hastalık mekanizmaları hakkında sınırlı bilgi sağlar. Kas hızı kurtarma döngüleri (MVRCs) nasıl bir kas eylem potansiyelinin hızı önceki bir eylem potansiyeli sonra zamanbağlıdır göstermektedir. MVRCs yakından bir eylem potansiyeli takip membran potansiyeli değişiklikleri ile ilgilidir, bu nedenle kas lifi membran özellikleri hakkında bilgi sağlayan. MVRC’ler, çoklu fiber demetlerden doğrudan uyarılma ve kayıt ile hızlı ve kolay bir şekilde kaydedilebilir. MVRCs çeşitli nöromüsküler bozukluklarda hastalık mekanizmaları nın anlaşılmasında yararlı olmuştur. Kanalopaties olan hastalarda çalışmalar kas uyarılabilirlik üzerinde spesifik iyon kanalı mutasyonlarının farklı etkilerini göstermiştir. MVRCs daha önce nörojenik kasları olan hastalarda test edilmiştir. Bu çalışmada hastalarda kas bağıl kırılma süresi (MRRP) uzatılmış, hastalarda erken süpernormallik (ESN) ve geç süpernormallik (LSN) sağlıklı kontrollere göre azalmıştır. Bu nedenle, MVRCs onların azaltılmış uyarılabilirlik altında yatan bozulmamış insan kas liflerinde membran depolarizasyon in vivo kanıt sağlayabilir. Burada sunulan protokol, MVR’lerin nasıl kaydedilen ve kayıtların nasıl analiz edilecek olduğunu açıklar. MVRCs nöromüsküler bozuklukların geniş bir yelpazede hastalık mekanizmaları ortaya çıkarmak için hızlı, basit ve yararlı bir yöntem olarak hizmet verebilir.
Introduction
Sinir iletim çalışmaları (NCS) ve elektromiyografi (EMG) nöromüsküler bozuklukların tanısında kullanılan geleneksel elektrofizyolojik yöntemlerdir. NCS sinirlerde aksonal kayıp ve demiyelinasyon tespiti sağlar1, EMG sinir hasarı nedeniyle kas mevcut olup olmadığını miyopati veya nörojenik değişiklikler ayırt edebilirsiniz. Ancak, NCS veya EMG kas lif idranınözellikleri ve altta yatan hastalık mekanizmaları hakkında sınırlı bilgi sağlar. Bu bilgiler kas biyopsileri2,3,4izole kaslarda hücre içi elektrotlar kullanılarak elde edilebilir. Ancak, hastalarda bozulmamış kaslardan gelen kayıtları kullanarak metodolojileri kullanmak klinik öneme sahiptir.
İlk5 sonra gecikme bir fonksiyonu olarak ikinci bir kas lif eylem potansiyel değişiklikleri hızı , ve bu hız kurtarma fonksiyonu (veya kurtarma döngüsü) distrofik veya denervated kaslarda değiştirmek için gösterilmiştir. Tek kas lifleri bu tür kayıtların verimi, ancak, bir klinik araç olarak kullanılmak üzere çok düşük tü6. Ancak, Z’Graggen ve Bostock daha sonra çok fiber kayıtları, doğrudan stimülasyon ve kas lifleri aynı demet kayıt elde, vivo7bu tür kayıtları elde hızlı ve basit bir yöntem sağlamak bulundu . Bu yöntemde7,8,9,10,11olmak üzere değişen interstimulus aralıkları (ISIs) ile eşleştirilmiş darbe elektriksel uyaranların bir dizi kullanılır.
Değerlendirilen MVRC parametreleri şunlardır: 1) kas bağıl refrakter dönemi (MRRP), bir sonraki eylem potansiyeli ortaya çıkana kadar bir kas eylem potansiyeli sonra süre; 2) erken süper normallik (ESN); ve 3) geç süpernormallik (LSN). ESN ve LSN, etki potansiyellerinin kas zarı boyunca normalden daha hızlı yürütüldüğü refrakter dönemden sonraki dönemlerdir. Depolarize sonrası potansiyeli, ve kas T-tübüllerinde potasyum birikimi sırasıyla, süpernormallik iki dönem için ana nedenleri olarak hipotez vardır.
Kas bozuklukları mvrcs geniş uygulanabilirlik iskemi membran depolarizasyon tespit gösterilmiştir7,10,12 ve böbrek yetmezliği13, kritik hastalık myopati kas zarı anormallikleri hakkında bilgi veren14 ve dahil vücut miyozit15. Frekans rampası ve aralıklı 15 Hz ve 20 Hz simülasyon protokolleri tanıtıldı. MVRC’ler, bu ek protokollerle birlikte, kalıtsal kas iyon kanallarındaki çeşitli kas iyon kanallarında fonksiyon kaybı veya fonksiyon artışı mutasyonlarına bağlı kas zarı uyarılabilirliği üzerindeki farklı etkileri göstermiştir (örn. sodyum kanal miyotoni, paramiyotoni congenita16, miyotonik distrofi17, Andersen-Tawil sendromu18, ve miyotoni congenita19,20).
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, MVRC’lerin nörojenik kaslara uygulanabilirliği ilk kez gösterilmiştir. Terim “nörojenik kas” ön boynuz hücreleri veya motor aksonları herhangi bir yaralanma sonra denervasyon ve reinnervasyon olarak geliştirmek iskelet kasları ikincil değişiklikler anlamına gelir. Denervasyon EMG’de spontan aktivite (yani fibrilasyonlar [fibs] ve pozitif keskin dalgalar [psws]) olarak nitelendirilirken, uzun süreli ve genlik mevcut reinnervasyona sahip büyük motor birim potansiyelleri21. EMG değişiklikleri denervated kaslarda belirgindir, ancak kas lif ipotemi potansiyellerinde altta yatan hücreseldeğişiklikler sadece izole kas dokusu 2 deneysel çalışmalarda gösterilmiştir,3,4. MVRCs denervasyon süreci ile ilgili in vivo insan kas zarı özellikleri hakkında daha fazla fikir sağlar.
Bu makalede MVR’lerin metodolojisi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca, daha önce bildirilen bir çalışma22 ve sağlıklı kontrol konularından hastaların bir alt grubunda nörojenik kaslarda değişiklikler, yöntemin planlı bir çalışma için uygun olup olmadığının belirlenmesini sağlar.
Kayıtlar, bir yazılım programının parçası olan bir kayıt protokolü kullanarak gerçekleştirilmiştir. Kullanılan diğer ekipman izole lineer bipolar sabit akım uyarıcı, 50 Hz gürültü eliminatörü, izole elektromiyografi amplifikatör ve analog-dijital dönüştürücü.
Protocol
Representative Results
Discussion
MVRCs, kayıt yazılımı programlanmış olarak, son derece otomatik bir prosedürdür, ancak güvenilir sonuçlar elde etmek için bakım gereklidir. Kayıt aşamasında, iğneleri ayarlarken, son plaka zonu veya sinir uyarıcı önlemek için önemlidir. Bu genellikle tüm kas büyük twitches yol açar, hangi uyarılma ve / veya kayıt iğnesi kayıt MVRCs sırasında yer değiştirme riskini artırır. Bugüne kadar, yöntem daha iyi son plaka zonu açıklanan birkaç kaslar için uygulanmıştır; ancak, uç tabaka…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma esas olarak Lundbeck Vakfı’nın (R191-2015-931 ve Hibe numarası R290-2018-751) iki hibe tarafından desteklenmiştir. Ayrıca, çalışma Uluslararası Diyabetik Nöropati Konsorsiyumu’nun bir parçası olarak Novo Nordisk Foundation Challenge Programme (Grant numarası NNF14OC0011633) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.
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) |
References
- Tankisi, H., et al. Pathophysiology inferred from electrodiagnostic nerve tests and classification of polyneuropathies. Suggested guidelines. Clinical Neurophysiology. 116 (7), 1571-1580 (2005).
- Gregorio, C. C., Hudecki, M. S., Pollina, C. M., Repasky, E. A. Effects of denervation on spectrin concentration in avian skeletal muscle. Muscle and Nerve. 11 (4), 372-379 (1988).
- Kotsias, B. A., Venosa, R. Role of sodium and potassium permeabilities in the depolarization of denervated rat muscle fibers. Journal of Physiology. 392, 301-313 (1987).
- Kirsch, G. E., Anderson, M. F. Sodium channel kinetics in normal and denervated rabbit muscle membrane. Muscle and Nerve. 9 (8), 738-747 (1986).
- Stalberg, E. Propagation velocity in human muscle fibers in situ. Acta Physiologica Scandinava Supplementum. 287, 1 (1966).
- Mihelin, M., Trontelj, J. V., Stalberg, E. Muscle fiber recovery functions studied with double pulse stimulation. Muscle and Nerve. 14 (8), 739-747 (1991).
- Z’Graggen, W. J., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials and their sensitivity to ischemia. Muscle and Nerve. 39 (5), 616-626 (2009).
- Bostock, H., Tan, S. V., Boerio, D., Z’Graggen, W. J. Validity of multi-fiber muscle velocity recovery cycles recorded at a single site using submaximal stimuli. Clinical Neurophysiology. 123 (11), 2296-2305 (2012).
- Z’Graggen, W. J., Troller, R., Ackermann, K. A., Humm, A. M., Bostock, H. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials: repeatability and variability. Clinical Neurophysiology. 122 (11), 2294-2299 (2011).
- Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Sarcolemmal excitability changes in normal human aging. Muscle and Nerve. 57 (6), 981-988 (2018).
- Lee, J. H. F., Boland-Freitas, R., Ng, K. Physiological differences in sarcolemmal excitability between human muscles. Muscle and Nerve. 60 (4), 433-436 (2019).
- Humm, A. M., Bostock, H., Troller, R., Z’Graggen, W. J. Muscle ischaemia in patients with orthostatic hypotension assessed by velocity recovery cycles. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 82 (12), 1394-1398 (2011).
- Z’Graggen, W. J., et al. Velocity recovery cycles of human muscle action potentials in chronic renal failure. Clinical Neurophysiology. 121 (6), 874-881 (2010).
- Z’Graggen, W. J., et al. Muscle membrane dysfunction in critical illness myopathy assessed by velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 122 (4), 834-841 (2011).
- Lee, J. H., Boland-Freitas, R., Liang, C., Ng, K. Sarcolemmal depolarization in sporadic inclusion body myositis assessed with muscle velocity recovery cycles. Clinical Neurophysiology. 19 (31205-2), 1388 (2019).
- Tan, S. V., Z’Graggen, W. J., Hanna, M. G., Bostock, H. In vivo assessment of muscle membrane properties in the sodium channel myotonias. Muscle and Nerve. 57 (4), 586-594 (2018).
- Tan, S. V., et al. In vivo assessment of muscle membrane properties in myotonic dystrophy. Muscle and Nerve. 54 (2), 249-257 (2016).
- Tan, S. V., et al. Membrane dysfunction in Andersen-Tawil syndrome assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 46 (2), 193-203 (2012).
- Tan, S. V., et al. Chloride channels in myotonia congenita assessed by velocity recovery cycles. Muscle and Nerve. 49 (6), 845-857 (2014).
- Boland-Freitas, R., et al. Sarcolemmal excitability in the myotonic dystrophies. Muscle and Nerve. 57 (4), 595-602 (2018).
- Stalberg, E., et al. Standards for quantification of EMG and neurography. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1688-1729 (2019).
- Witt, A., et al. Muscle velocity recovery cycles in neurogenic muscles. Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1520-1527 (2019).
- Kristensen, R. S., et al. MScanFit motor unit number estimation (MScan) and muscle velocity recovery cycle recordings in amyotrophic lateral sclerosis patients. Clinical Neurophysiology. 130 (8), 1280-1288 (2019).
- Marrero, H. G., Stalberg, E. V. Optimizing testing methods and collection of reference data for differentiating critical illness polyneuropathy from critical illness MYOPATHIES. Muscle and Nerve. 53 (4), 555-563 (2016).
- Allen, D. C., Arunachalam, R., Mills, K. R. Critical illness myopathy: further evidence from muscle-fiber excitability studies of an acquired channelopathy. Muscle and Nerve. 37 (1), 14-22 (2008).
