وتشارك العضلات الخلايا العصبية الحسية في إشارة مستقبلة الحس العميق، وكذلك تقريرا عن الأحداث والإصابات المرتبطة الدولة الأيضية. وصفنا ماوس الكبار في المختبر إعداد العضلات العصبية للدراسات afferents على تنشيط العضلات تمتد.
العضلات الخلايا العصبية الحسية التعصيب مغزل العضلات وأجهزة جولجي وتر ترميز طول وقوة التغييرات الضرورية لاستقبال الحس العميق. الألياف وارد إضافية رصد الخصائص الأخرى للبيئة العضلات، بما في ذلك تراكم المستقلب، ودرجة الحرارة، والمحفزات مسبب للألم. عموما، وتفعيل غير طبيعي من الخلايا العصبية الحسية يمكن أن تؤدي إلى اضطرابات الحركة أو متلازمات الألم المزمن. وصفنا عزلة الباسطة الطويلة للأصابع (EDL) العضلات والأعصاب للدراسة في المختبر من استجابات أثار تمتد ارد في الماوس الكبار. يتم تسجيل النشاط الحسي من العصب مع القطب شفط ويمكن تحليل afferents الفردية باستخدام البرمجيات ارتفاع الفرز. في المختبر الاستعدادات تسمح الدراسات التي تسيطر عليها بشكل جيد على afferents الحسية دون يفند المحتملة للتخدير أو نضح عضلة تغييرها. نحن هنا وصف بروتوكول لتحديد واختبار رد afferents المغزل العضلات لتمتد. الأهم من ذلك،هذا المستحضر كما يدعم دراسة فرعية أخرى من afferents العضلات، وخصائص استجابة التالية تطبيق المخدرات وإدماج النهج الوراثية قوية ونماذج المرض في الفئران.
ومعصب العضلات والهيكل العظمي من الخلايا العصبية الحسية التي توفر الجهاز العصبي المركزي مع معلومات هامة عن البيئة العضلات. مغزل العضلات ودرجة عالية من التخصص الهياكل مغلفة تتكون من ألياف العضلات داخل المغزلية التي تقع بالتوازي مع ألياف العضلات خارج المغزلية. ومعصب مغزل من المجموعة الأولى أ والثاني afferents التي تكود التغيرات في طول العضلات والألياف داخل المغزلية هجة وينظم بشكل حيوي بواسطة الخلايا العصبية الحركية التعصيب جاما 1. يتم وضع المجموعة الأولى ب afferents بين ألياف العضلات والأوتار الإدراج وحساسة للتغيرات في قوة العضلات، على سبيل المثال خلال تقلص العضلات 2. مجموعة ألف وباء والثاني afferents توفر ردود الفعل المخصوص أن يساعد في التحكم في المحركات المناسبة. السكان إضافي من afferents العضلات الموجودة في جميع أنحاء العضلات (المجموعة الثالثة والرابعة) تخدم للإشارة إلى تراكم المستقلب، وجود محفزات مسبب للألم، ودرجة حرارة العضلات <sup> 3. هذه المعلومات الحسية العضلات أمر بالغ الأهمية للحفاظ على التوازن، ومنع تلف العضلات وتحوير الحركة. يمكن afferents العضلات يغير أنماط اطلاق النار على أساس الخبرة السابقة 4. تفعيل nociceptors يمكن أن يؤدي إلى تحريض دول الألم المزمن 5 والإشارات الشاذة من proprioceptors العضلات يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في التوازن أو حركة 6. نستخدم معزولة العضلات العصبية في إعداد المختبر لدراسة استجابة العضلات نهايات الخلايا العصبية الحسية المستقبلة من الفئران البالغين من كلا الجنسين (كما هو موضح هي استجابات 2-4 أشهر من العمر C57BL / 6 الفئران). الماوس هو النوع الجيني نموذجا للدراسات في الثدييات. هذا التحضير يتطلب عزل الفرع الشظوي العميق من العصب الوركي والعضلة الباسطة الطويلة للأصابع (EDL)، ونشل العضلات بسرعة في المجموعة الشظوية وجدت في الجزء الجانبي من أسفل الساق. وكثيرا ما يستخدم في مؤسسة كهرباء لبنان لدراسة خصائص مقلص العضلات 7-9، الشركة المصرية للاتصالات لديهاndons التي هي سهلة لعزل وصغيرة بما يكفي للسماح توفير إمدادات كافية من الأكسجين ناشر في الراحة واجب مع دورات الانكماش معقولة 10. العضلات الأخرى في هذا المجال (على سبيل المثال النعلية والظنبوبي الأمامي) هي مشابهة من حيث الحجم وهذا المستحضر يمكن تعديلها بسهولة لتسجيل من afferents من هذه العضلات. يتم وضع قطب كهربائي شفط على نهاية قطع العصب الحسي لتسجيل العضلات اطلاق ارد. يمكن تحديد الخلايا العصبية الفردية وتحليلها على أساس شكل سنبلة سنبلة الخاصة بهم باستخدام برامج الفرز. تحفيز كهربائي في الحمام أو على العصب يمكن استخدامها لاستحضار تقلص العضلات. طول العضلات والقوة يمكن السيطرة عليها وقياسها باستخدام النظم المتاحة تجاريا. تشبه في المختبر استخدمت الاستعدادات في القوارض لدراسة المجموعة الثالثة والرابعة afferents العضلات في الفئران مؤسسة كهرباء لبنان 11، المجموعة الأولى أ والثاني afferents المغزل في الفئران الرابعة عضلة إصبع القدم الخراطينية 12 والمجموعة الثالثة والرابعة في العضلات afferents رانه الماوس أخمصي العضلات 13.
نظام في المختبر لديها مزايا الوصول الدوائية والسيطرة المباشرة للمتغيرات سائل الإرواء والفيزيائية مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة. هذا النهج في المختبر يلغي احتمال في الجسم الحي يفند التخدير والعضلات الوضع الارواء. في حين إعداد العضلات العصبية يسمح لدراسة استجابة مباشرة لاضطراب على afferents، والقدرة على دراسة جاما صادر تعديل حساسية المغزل واستجابات متكاملة أخرى ما هو ممكن في الجسم الحي مع 14 أو فيفو السابقين والتضحية 3 الاستعدادات و لا توجد أجسام الخلايا العصبية في هذا الإعداد.
كان هذا المستحضر المستخدمة سابقا لوصف استجابة afferents المغزل العضلات الماوس لبطارية من المنحدر ويمتد عقد والاهتزازات وتقرر أن الماوس المغزل رد و اردوكان وفاق مماثلة لتلك الواردة في الأنواع الأخرى مثل الفئران والقطط والبشر. تم العثور على الفأر الردود المغزل وارد أن تكون مماثلة في كل من 24 ° C و 34 ° C درجة حرارة حمام، وإن كان 34 ° C معدلات اطلاق المطلق كانت أسرع وكانت afferents أكثر قدرة على الاستجابة للتغيرات أسرع طول 15. وصفنا أدناه كيف يمكن استخدام هذا الإعداد لتحديد ودراسة afferents المغزل العضلات. وعلاوة على ذلك، يمكن بسهولة أن يتم تعديل هذا الإعداد لدراسة استجابة أخرى فرعية وارد العضلات 13، لمقارنة خصائص afferents الحسية استجابة لحالة المخدرات أو المرض أو متغيرات أخرى متنوعة (مثل العمر والجنس وخروج المغلوب الجينات).
كان الهدف من هذه المقالة لوصف طريقة لتسجيل من afferents المغزل العضلات في إعداد الماوس العضلات العصبية معزولة. لقد وجدنا أن afferents المغزل الماوس تستجيب على نحو مماثل لتلك التي تمتد من الفئران والقطط والبشر 15، واستخدموا فئران مختبرات أخرى مثل الكائنات نموذج لدراسة الخلايا العصبية الحسية في كل من العضلات والجلد في المختبر (على سبيل المثال 3،13) .
العضلات afferents الحسية يمكن تسجيل لمدة 6-8 ساعة على الأقل في كل من 24 درجة مئوية و 34 درجة مئوية. للحد من التعامل مع مؤسسة كهرباء لبنان والعصبية، واستخدام الجزء المتبقي من FHL للتعامل مع الأنسجة كلما أمكن ذلك. بعد التشريح، والانتظار ما لا يقل عن 1 ساعة لبدء جمع البيانات للسماح الأنسجة لكي تتوازن إلى درجة حرارة حمام وللانتقال متشابك العادي للتعافي. سابقا، تم التحقق من صحة العضلات على مجموعة فرعية من العضلات المستخدمة في هذا المستحضر عن طريق تحديد أن كزازي كونترا القصوىctile القوة التي تولدها عضلات مشابهة لتلك التي ذكرت من قبل الآخرين في بداية ونهاية التجربة 15.
تم تحديد العضلات afferents المغزل وظيفيا في هذا الإعداد من خلال البحث عن وقفة مميزة في اطلاق ردا على نشل انكماش (الشكل 2) وكذلك تواتر الزيادات حظية المتوقع في استجابة للتغيرات طول (الشكل 3). في تجربتنا، ومعظم afferents التي تطلق في ظروف السيطرة هي afferents المغزل العضلات. طول العصب الاحتفاظ بها في إعداد هذا (~ 7 ملم كحد أقصى) ليست طويلة بما يكفي لاستخدام وارد الاختلافات سرعة التوصيل لتحديد الأنواع الفرعية وارد العضلات 13. بالإضافة إلى ذلك، على عكس القطط والبشر، وكانت التدابير حساسية ديناميكية غير قادرة على التمييز بوضوح المجموعة الأولى أ والثاني afferents في الفئران (لمزيد من المناقشة رؤية ويلكنسون وآخرون 15). فرعية أخرى من afferents (أي، المجموعة الثالثة والرابعة) ويمكن تحديد باستخدام اختبارات وظيفية إضافية في هذا الإعداد، على سبيل المثال عن طريق إضافة مواد مثل كشافات، ATP، أو براديكينين، وخفض درجة الحموضة حمام، وتعريض العضلات لنقص التروية، الخ 3،13،21-23 باستخدام أقطاب شفط يسمح النشاط من الخلايا العصبية الحسية متعددة ليتم تسجيلها في وقت واحد، مما يزيد من كمية البيانات التي يمكن جمعها من عضلة واحدة. هذا المستحضر يمكن استخدامه لقياس الأثر الإجمالي لاضطراب في الخلايا العصبية الحسية استجابات السكان أو ردود afferents تحديدها. إذا كان ارتفاع الأشكال هي فريدة من نوعها بما فيه الكفاية، ما يصل إلى 4 الخلايا العصبية الحسية يمكن أن يكون هناك تمييز من قبل البرامج (سواء Spike2 (التصميم الإلكتروني كامبريدج) وLabChart برو (صكوك م) أدوا بالمثل). في الحالات التي تكون فيها الخلايا العصبية لا يمكن التمييز، ويمكن بسهولة أن تنفذ التغييرات في القطب التنسيب أو القطر الحافة.
وباختصار، فإن الماوس العضلات العصبية في المختبر preparأوجه المنهج التجريبي هو بسيط والتي يمكن استخدامها لتحقيق خصائص استجابة العضلات afferents الحسية لمختلف الاضطرابات والإصابات والأمراض النماذج الفيزيائية. بالإضافة إلى ذلك، تناسب هذا المستحضر مثالي للاستفادة من الأدوات الجينية القوية المتاحة في الفئران، بما في ذلك الحيوانات المعدلة وراثيا وأدوات optogenetic.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by a California State University Program for Education and Research in Biotechnology (CSUPERB) New Investigator Grant (KAW), a grant from Pfizer (WS753098, SH), and an NIH MARC fellowship (#2T34GM008253-21, JAF). The authors would like to thank Michael Sawchuk, Anusha Allawala, Nina Bubalo, Remie Mandawe and Peter Nguyen for their technical support.
Force and Length Controller & Tissue Bath | Aurora Scientific, Inc. | 300C-LR & 809B-IV | |
Masterflex L/S Digital Drive Perfusion Pump & Easy Load II Pump Head | Cole Parmer | EW-07523-80 & EW-77200-60 | |
2 Channel Microelectrode AC Differential Amplifier & Headstage Amplifier | A-M Systems | Model 1800; 700000 & 700500 | |
Simulator | Grass OR Aurora Scientific, Inc. |
S88 OR 701 C |
|
Dissecting Microscope | Swift | 892070 | |
Fiber Optic Light Source | Fiberlite | Model 190 | |
Analog to Digital Board | AD Instruments | PL3508/P (PowerLab 8/35) | |
Data Acquisition & Analysis Software | AD Instruments | LabChart Pro 7 | |
Electrode Holder | A-M Systems | 672445 | |
Electrode Glass | Dagan | SA16 | |
Electrode Puller | Sutter Instrument Co. | P-80/PC | |
Microforge | Narishige | MF-9 | |
Isoflourane | MWI Veterinary Supply | 18627 | |
Surgical Tools | |||
Large Dissecting Scissors | Fine Science Tools | 14014-17 | |
Large Forceps | Fine Science Tools | 11000-12 | |
Large Spring Scissors | Fine Science Tools | 15006-09 | |
#5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
#55 Forceps | Fine Science Tools | 11255-20 | |
Sharp Scissors | Fine Science Tools | 14059-11 | |
6-0 Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-50 | |
Chemicals for Low Calcium- High Magnesium aCSF and SIF (Low Calcium solution is equilibriated with 95% 02/5% C02 gas and pH of 7.4 ± 0.05; SIF is equilibriated with 100% 02 gas and pH of 7.4 ± 0.05) |
|||
Sodium Chloride | Sigma | S9888-1KG | |
Magnesium Sulfate Heptahydrate | Sigma | 230391-500G | |
Calcium Chloride Dihydrate | Sigma | 223506-500G | |
Sodium Gluconate | Sigma | S2054-500G | |
Sodium Phosphate Monobasic | Sigma | S8282-500G | |
Glucose | Sigma | G5767-500G | |
Sucrose | Sigma | S5016-500G | |
HEPES | Sigma | H3375-250G | |
Potassium Phosphate Monobasic | Sigma | P0662-500G | |
Potassium Chloride | Sigma | P3911-500G | |
Sodium Bicarbonate | Sigma | S6014-500G |