فيفو السابقين تقييم من تعب، وانقباض في عضلات الهيكل العظمي تناوب متفرقة

Summary

وصفنا طريقة لقياس قوة العضلات مباشرة، القوة العضلية، وتعب حركية مقلص من العضلات الهيكلية معزولة في<em> في المختبر</em> النظام باستخدام التحفيز المجال. معلومات عن قيمة كا<sup> 2 +</supويمكن الحصول على> خصائص وآليات التعامل مع تقلص في العضلات باستخدام بروتوكولات تحفيز مختلفة.

Abstract

الموصوفة هنا هو وسيلة لقياس انقباض عضلات الهيكل العظمي معزولة. ويمكن الحصول على المعلمات مثل قوة العضلات، قوة العضلات، وحركية مقلص، تعب، والانتعاش بعد التعب لتقييم جوانب محددة من اقتران الاستثارة و التقلص (ECC) عملية مثل استثارة، والآلات ومقلص كا ^{2 +} قدرة المناولة. هذا الأسلوب يزيل أعصاب والدم، ويركز على العضلات والهيكل العظمي عزلت نفسها. ونحن نستخدم هذه الطريقة بشكل روتيني لتحديد المكونات الجينية التي تغير الخاصية مقلص من الهيكل العظمي والعضلات على الرغم من تحوير مسارات الكالسيوم ^{+ 2} الإشارة. هنا، نحن تصف والتي تم تشخيصها حديثا النمط الظاهري العضلات والهيكل العظمي، أي تناوب ميكانيكي، كمثال على المعلومات المختلفة والغنية التي يمكن الحصول عليها باستخدام مقايسة في العضلات المختبر انقباض. مزيج من هذا الاختبار مع المقايسات خلية واحدة، والنهج الوراثية وbiochemiيمكن المقايسات stry تقدم معلومات هامة في آليات ECC في الهيكل العظمي والعضلات.

Introduction

عضلات الهيكل العظمي نعلق على عظام الهيكل العظمي وتوليد القوى مقلص تحت سيطرة الجهاز العصبي المركزي. تقارن الاستثارة و التقلص (ECC) يشير إلى عملية تحويل حافزا الكهربائية إلى ميكانيكية استجابة. كاليفورنيا ^{2 +} إشارات يعتبر عنصرا أساسيا من وظيفة العضلات والهيكل العظمي في مقلص. كا ^{2 +} فعالة من تعبئة شبكية الهيولى العضلية (SR) هو عنصر هام لECC في خلايا العضلات ^{1، 2،} والتغيرات في الخلايا الكالسيوم ^{2 +} إشارات تكمن وراء ضعف المقابل تقلص في عدد من أمراض العضلات ^3-5. التقييم السليم لانقباض العضلات والضروري مجانية إلى كا ^{2 +} التصوير وغيرها من المقايسات للحصول على أفكار في وظيفة العضلات والهيكل العظمي، وليس فقط على مستوى مقلص، ولكن أيضا على المستوى الحركي. ويمكن أيضا قوة وسرعة الحصول عليها إبلاغ خاصية هامة منالقوة العضلية ووضع عملية ECC تحت مختلف الظروف الفسيولوجية المرضية في جسم المريض و.

هذا المجال خصب للبحث لديها تاريخ غني للغاية والعديد من النظريات من خلال تقلص العضلات ظهرت ألفي ^6. البحث الحديثة العضلات يبدأ على الأرجح في 1674-1682 مع ملاحظة مجهرية عبر التصدعات و myofibrils في الألياف العضلية قبل يوينهويك ^6. ما يقرب من قرن في وقت لاحق، لاحظ لويجي جالفاني أن العقود العضلات الضفدع بقوة عندما لمس العصب مع مشرط خلال تصريف شرارة كهربائية من آلة بعيدة ^7-9. ويمكن أيضا أن تنتج الانكماش من خلال ربط العصب إلى العضلات في الساق خلال موصل معدني. صيغت في نهاية المطاف تفاصيل آلية معقدة الإشارات الكهربائية التي ينادي بها جالفاني من هودجكين، وهكسلي كاتز في معادلة الشهير ^{10 و 11} التي أصبحت أساس الكهربية. الملاحظات ملحوظا من رينGER عن آثار الكالسيوم خارج الخلية ^{2 +} على انقباض القلب والعضلات الهيكلية الضفدع ^12-15 بمثابة الخطوة الرئيسية الأولى في الاعتراف كا ^{2 +} كمنظم رئيسي من انقباض العضلات ^{16 و 17.} من عام 1980 وحتى يومنا هذا قد تحقق وابلا من الاكتشافات في مجال انقباض العضلات بسبب انقباض إدخال العضلات وتعب البروتوكولات في عضلات الهيكل العظمي الفئران ^18. وكانت جونز وادواردز أول من يشير إلى أن التعب متقطعة التردد المنخفض (ممارسة النشاط انخفاض في القوة) كان مرتبطا ¹⁹ مع تغييرات في آلية ECC وليس جهاز مقلص. في أواخر عام 1980 وأوائل عام 1990، وKolkeck وآخرون ^20، Kolbeck وNosek ^21، وريد ²² باستخدام العضلات الحجاب الحاجز من نماذج القوارض لدراسة آثار theophyllines، cortiosterone، والجذور الحرة على انقباض العضلات والهيكل العظمي، في حين بروكس وFaulknوكانت أول من إيه تقرير عن قياسات القوة والقياسات المتكررة السلطة في العضلات سريعة وبطيئة من الفئران ^22. وبالإضافة إلى ذلك، كانت Lannegren، Westerblad، الحمل، وWesterblad أول من ربط مباشرة مع فيفو السابقين انقباض الخلايا كا ^{2 +} التنظيم والتي تشكك في دور الحماض في العضلات والارهاق ^{23 و 24.}

وقد ساهمت مختبراتنا بشكل ملحوظ منذ عام 2000 في وقت مبكر نحو فهم جينات جديدة مع تغييري والأدوار التنظيمية على ECC العضلات مع أدوارا حاسمة في انقباض العضلات، تعب، والشيخوخة باستخدام مزيج من سليمة الدراسات الماوس انقباض العضلات، وداخل الخلايا الكالسيوم الرصد ^{+ 2} في ألياف العضلات سليمة والبشرة والتلاعب الجزيئية الجينية ^{3-5، 25-29.}

نحن هنا بالتفصيل بروتوكول تجريبي لقياس انقباض النعلية المعزولة الفئران والباسطة لأصابع الطويلة (EDL) العضلات، والتي تتوافق في الغالب إلى بطء الأكسدة (I نوع الألياف العضلية وIIA) والعضلات في الغالب سريع glyocolytic (نوع بنك الاستثمار الدولي ومنظمة شات ألياف العضلات) مع خصائص متميزة مقلص. في هذا البروتوكول، تم عزل العضلات سليمة ووتر المجمعات استحم في نظام PowerLab ADI غرفة Radnotti المتوفرة مع الأكسجين النقي أو أي مزيج من الأكسجين (95٪) وCO ₂ (5٪). تم إنشاؤها بواسطة قوات مقلص التحفيز الكهربائي من العشب مشجعا والكشف باستخدام محول القوة التي تم دمجها مع نظام PowerLab/400 ADI، مما يسمح التخصيص من إجراءات الماكرو للسيطرة على اقتناء وجمع ورقمنة، وتخزين البيانات. يمكن قياس قوة هذا الإعداد العضلات، القوة العضلية، فضلا عن قوة العلاقة مقابل التردد، والتعب في العضلات، والتعب التعافي من العضلات والسرعة والخصائص الحركية العامة لتقلص العضلات. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن رصد آثار المخدرات على تقلص العضلات من خلال هذه التجارب. </p>

وضع مزايا هذه الطريقة في إزالة مكونات الخلايا العصبية والأوعية الدموية بعيدا عن الهيكل العظمي والعضلات، والسماح التقييم المباشر من الخصائص الجوهرية للإصابة العضلات. وبالإضافة إلى ذلك، بحكم المقايسات انقباض الجسم الحي تسمح التلاعب في الوسط خارج الخلية المحيطة العضلات المعزولة، والتي تمكن من استخدام التلاعب الدوائية من مختلف القنوات وتخلل أيون نقل من أجل تحديد أدوارها الفسيولوجية لوظيفة العضلات والهيكل العظمي.

وقد سمح هذا النظام فيفو السابقين لنا لاكتشاف السلوك مؤخرا alternan متميزة في بعض الاستعدادات العضلات متحولة، والتي كانت مرتبطة الكالسيوم داخل الخلايا ^{2 +} تغيير خصائص التعامل مع ^4. كما تم تعريفها تناوب حلقات انفجار المتقلبة للقوة مقلص خلال مرحلة تراجع الملف الشخصي مجهد. خلال هذه الأحداث قوات مقلص زيادة حظات فوق مستواه السابق من القوة دخلال شهر التحفيز مجهد، ربما لأكثر إما كا ^{2 +} هو أن يطلق سراحه أو آلية مقلص أصبحت أكثر حساسية لCA ^{2 + 30.} يمكن علاج حمض cyclopiazonic (CPA)، وهو مانع للعكس من الهيولى العضلية، الشبكة الهيولية الباطنة أتباز الكالسيوم (SERCA)، والكافيين، وناهض من قناة ryanodine (RyR) وكرر مجهد التحفيز لحث جميع تناوب الميكانيكية ^4، مما يوحي بأن ترتبط مباشرة إلى تناوب التشكيل من عملية توصيل EC. مظاهرة للأسلوب للحث على تسجيل وتناوب ميكانيكي في الإعداد انقباض في المختبر يخدم كمثال لإظهار المعلمات التجريبية المتنوعة التي يمكن الحصول عليها مع هذا النظام أو تلك مماثلة، على أساس الاهتمامات البحثية الفردية.

هذه الطريقة قد تكون ذات فائدة للباحثين الذين يدرسون علم وظائف الأعضاء العضلات. ويمكن أيضا أن تستخدم الإعداد مماثلة لمجمعات معزولة عن غيرها من الهيكل العظمي muscle-tendon/ligamentالتشريحية المواقع، فضلا عن الألياف واحد وشرائط العضلات.

Protocol

حل التركيب: 2.5 ملم CA 2 + حل Tyrode: 140 مم كلوريد الصوديوم، 5 ملي بوكل، HEPES 10 مم، 2.5 مم CaCl 2، 2 ملم MgCl 2 و 10 ملي الجلوكوز 0 ملي CA 2 + حل Tyrode: 140 مم كلوريد الصوديوم، 5 ملي بوكل، HEPES ملي 10، 2 م?…

Discussion

قياس قوة مقلص وتعب المهم لتقييم شامل من وظيفة العضلات والهيكل العظمي. والغرض الرئيسي من هذا الفحص هو تحديد التغيرات في قوة العضلات وخصائص مجهد في ظل ظروف مرضية معينة، مثل sarcopenia والتعب في العضلات، واختبار تأثير المخدرات / الكواشف على انقباض العضلات. منذ يرتبط ارتباطا …

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments (optional)
2-APB	Tocris	1224	Blocker of a number of Ca2+ entry channels including SOC and TRP etc.
SKF96365	Sigma	SKF-96365	Blocker of a number of Ca2+ entry channels including SOC and receptor-mediated Ca2+ entry etc.
BTP-2	Millipore	203890-5MG	Relatively specific SOC blocker
CPA	Sigma	C1530	Reversible SERCA blocker
caffeine	Sigma	C0750	Fast action RyR agonist
Radnoti Four Unit Tissue Organ Bath System	Radnoti	159920
Combination Tissue Support/Stimulating Electrode	Radnoti	160151	Vertical Zig Zag Type with tissue support
Quad Bridge Amp	ADInstruments	FE224
PowerLab/400	ADInstruments		This product is no longer available. Choose other version of the data acquisition system.
Force Transducers (5 mg – 25 g)	ADInstruments	MLT0201/RAD
Chart v4.02	ADInstruments		LabChart 7.3 is the latest version of Chart software.
S8800 Dual Pulse Digital Stimulator	GRASS TECHNOLOGIES		This product is no longer available. S88X Dual Output Square Pulse Stimulator is a newer stimulator.
RF Transformer Isolation Unit	GRASS TECHNOLOGIES	Model SIU5