Medida repetida de actividade muscular respiratória e Ventilação no rato modelos de doença neuromuscular
Summary
Este documento apresenta um método para medições repetidas de ventilação e da actividade dos músculos respiratórios em um modelo de rato comportando livremente esclerose lateral amiotrófica (ELA) em toda a progressão da doença com pletismografia do corpo inteiro e electromiografia através de um dispositivo de telemetria implantada.
Abstract
musculatura respiratória acessória ajudar a manter a ventilação quando a função do diafragma é prejudicada. O protocolo seguinte descreve um método para medições repetidas ao longo de semanas ou meses de actividade muscular respiratório acessório, enquanto que medem simultaneamente a ventilação de um rato não anestesiado, comportando-se livremente. A técnica inclui a implantação cirúrgica de um transmissor de rádio e a inserção do eléctrodo em leva os músculos escaleno e trapézio para medir a actividade electromiograma destes músculos inspiratórios. A ventilação é medido por pletismografia de corpo inteiro, e o movimento dos animais é avaliada por vídeo e é sincronizado com actividade electromiograma. As medições de atividade muscular e ventilação em um modelo de rato com esclerose lateral amiotrófica são apresentados para mostrar como esta ferramenta pode ser usada para investigar como respiratória alterações na atividade muscular ao longo do tempo e para avaliar o impacto da atividade muscular em ventilação. Os métodos descritos pode enviarasily ser adaptado para medir a actividade de outros músculos ou para avaliar a actividade dos músculos respiratórios acessório em modelos de ratinho adicionais de doença ou lesão.
Introduction
Músculos respiratórios acessório (ARMs) aumentar a ventilação durante os períodos de grande procura (por exemplo, o exercício) e ajudar a manter a ventilação quando a função de diafragma está comprometido após a lesão ou doença 1, 2. Embora as alterações na função do diafragma têm sido bem descritos em pacientes de esclerose lateral amiotrófica (ALS) e modelos de ratinho 3, 4, 5, 6, muito menos se conhece sobre a actividade ou a função dos braços em ALS. No entanto, um estudo sugeriu que pacientes com ELA que recrutam ARMs ter um melhor prognóstico do que aqueles com disfunção do diafragma similar que não fazer 7. Além disso, a actividade ARM é suficiente para a respiração em casos de diafragma paralisia 8. Esses estudos indicam que as estratégias para aumentar a função ARM pode melhorar breathing em pacientes que sofrem de doença neuromuscular, lesão da medula espinal, ou outras condições em que a função de diafragma é prejudicada. No entanto, os mecanismos que controlam o recrutamento ARM para respirar são em grande parte desconhecido. Métodos para medir a função respiratória e as alterações na actividade do ARM ao longo do tempo em modelos animais de doença ou lesão são necessários para estudar como ARMs são recrutados, bem como para avaliar terapias para melhorar o recrutamento de ARM e ventilação. Além disso, o aumento da actividade dos braços coincidindo com a perda progressiva da função do diafragma pode ser um biomarcador útil para a progressão da doença em doenças neuromusculares tais como ALS 7, 9, 10.
Este protocolo descreve um método para não-invasiva (após a cirurgia inicial) e repetidamente medir a actividade dos músculos respiratórios e de ventilação em ratos despertos, comportando. gravações sincronizadas de eletromiógrafoy (EMG), pletismografia de corpo inteiro (WBP), e de vídeo permite o investigador para avaliar o modo como as alterações na ventilação impacto actividade ARM e para determinar quando o objecto está em repouso ou em movimento. Uma grande vantagem deste método é que ele pode ser realizado em ratos despertos, comportando, ao passo que alguns métodos alternativos para medir EMG requer anestesia e / ou são procedimentos dos terminais 11, 12, 13. A gravação da actividade EMG em ratos despertos ao longo do tempo pode também ser conseguido através da implantação crónica de EMG conduz, em que o rato é amarrado por fios ao sistema de aquisição 14, 15. Porque amarrar um rato poderia interferir com o movimento ou comportamento normal e pode não ser compatível com uma câmara de pletismografia padrão, o método descrito antes utiliza dispositivos de telemetria sem fios para transmitir o sinal de EMG para o sistema de aquisição. O transmissor podeser ligado ou desligado com um ímã para conservar a energia da bateria e permite medições repetidas de atividade EMG ao longo de vários meses. Este protocolo pode ser facilmente adaptado para medir a actividade dos músculos respiratórios ou não respiratórias adicionais, inserindo o EMG leva em músculos diferentes. Em alternativa, um dos dois fios pode ser utilizado para medir a actividade de EEG para avaliar o estado do sono ou para identificar a actividade convulsiva 16. Esta técnica tem sido utilizada com sucesso para medir alterações na actividade do ARM em repouso por toda a progressão da doença em um modelo de ratinho de ALS e para identificar neurónios chave de condução actividade ARM em ratos saudáveis 10.
Protocol
Representative Results
Discussion
O procedimento aqui demonstrado permite a medição não invasiva (após o implante cirúrgico inicial do transmissor) da actividade dos músculos respiratórios e de ventilação ao longo de muitos meses, no mesmo animal. Esta técnica tem várias vantagens sobre as técnicas de EMG padrão em ratos anestesiados: 1) os ensaios requerem menos ratinhos e proporcionam a capacidade de gravar os dados a partir do mesmo local, em um único rato através de estádios da doença (em vez de utilizar vários ratinhos em diferent…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Apoio para este trabalho foi fornecido pelo Prêmio Trustee Hospital Medical Center Infantil Cincinnati para SAC e uma bolsa de formação NIH (T32NS007453) para VNJ
Materials
| B6.Cg-Tg (SOD1*G93A)1 Gur/J | Jackson Laboratory | 4435 | |
| Plethysmography Chamber | Buxco Respiratory Products/ Data Sciences International | 601-1425-001 | |
| Telemetry Receivers (Model RPC-1) | Data Sciences International | 272-6001-001 | |
| Bias Flow Pump (Model BFL0500) | Data Sciences International | 601-2201-001 | |
| ACQ-7000 USB | Data Sciences International | PNM-P3P-7002XS | |
| Dataquest A.R.T. Data Exchange Matrix | Data Sciences International | 271-0117-001 | |
| New Ponemah Analysis System | Data Sciences International | PNM-POST-CFG | |
| Ponemah Physiology Platform Acqusition software v5.20 | Data Sciences International | PNM-P3P-520 | |
| Ponemah Unrestrained Whole Breath Plethysmography analysis package v5.20 | Data Sciences International | PNM-URP100W | |
| Configured Ponemah Software System | Data Sciences International | PNM-P3P-CFG | |
| Analysis Module (URP) | Data Sciences International | PNM-URP100W | |
| Universal Amplifier | Data Sciences International | 13-7715-59 | |
| Sync Board | Data Sciences International | 271-0401-001 | |
| Sync Cable | Data Sciences International | 274-0030-001 | |
| Transducer-Pressure Buxco | Data Sciences International | 600-1114-001 | |
| Flow Meter | Data Sciences International | 600-1260-001 | |
| Magnet and Radio included in F20-EET Starter Kit | Data Sciences International | 276-0400-001 | |
| Axis P1363 Video Camera | Data Sciences International | 275-0201-001 | |
| Terg-A-Zyme | Fisher Scientific | 50-821-785 | Enzyme Detergent |
| Actril | Minntech Corporation | 78337-000 | Chemical Sterilant |
| Stereo Dissecting Microscope (Model MEB126) | Leica | 10-450-508 | |
| Servo-Controlled Humidifier/Infant Incubator | OHMEDA Ohio Care Plus | 6600-0506-803 | |
| TL11M2-F20-EET Transmitters | Data Sciences International | 270-0124-001 | |
| Dumont #2 Laminectomy Forceps – Standard Tips/Straight/12cm (x2) | Fine Scientific Instruments | 11223-20 | For handling wires |
| Dumont #2 Laminectomy Forceps – Standard Tips/Straight/12cm (x2) | Fine Scientific Instruments | 11223-20 | For surgery |
| Narrow Pattern Forceps- Serrated/Curved/12cm | Fine Scientific Instruments | 17003-12 | |
| Spring Scissors – Tough Cut/Straight/Sharp/12.5cm/6mm Cutting Edge | Fine Scientific Instruments | 15124-12 | |
| Tissue Separating Scissors – Straight/Blunt-Blunt/11.5cm | Fine Scientific Instruments | 14072-10 | |
| Fine Scissors – Tough Cut/Curved/Sharp-Sharp/9 cm | Fine Scientific Instruments | 14058-11 | For cutting wires and clipping nails |
| Scalpel Handle #3 | World Precision Instruments | 500236 | |
| Scalpel Blade | Fine Scientific Instruments | 10010-00 | For preparing lead caps |
| Polysorb Braided Absorbable suture | Coviden | D4G1532X | For coiling transmitter leads |
| Gluture | Zoetis Inc. | 6606-65-1 | Cyanoacrylate adhesive |
| 3 mL Syring Slip Tip – Soft | Vitality Medical | 118030055 | |
| 25G Needle (X2) | Becton Dickinson and Co. | 305-145 | |
| Cotton Tipped Applicators | Henry Schein Animal Health | 100-9175 | |
| Andis Easy Cut Hair Clipper Set | Andis | 049-06-0271 | Electrical Razor sold at Target |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 29404 | Anesthetic |
| Isopropyl Alcohol 70% | Priority Care 1 | MS070PC | |
| Dermachlor 2% Medical Scrub (chlorohexidine 2%) | Butler Schein | 55482 | |
| Artificial Tears | Henry Schein Animal Health | 48272 | Lubricant Opthalmic Ointment |
| Vacuum grease | Dow Corning Corporation | 1597418 | |
| Water Blanket | JorVet | JOR784BN |
References
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