Avaliação In Vivo das Propriedades Mecanicas e Viscoelásticas da Língua do Rato
Summary
Descrevemos um procedimento cirúrgico em um modelo de rato anestesiado para determinar o tônus muscular e as propriedades viscoelásticas da língua. O procedimento envolve estimulação específica dos nervos hipoglosos e aplicação de curvas de força / deformação Lissajous passivas ao músculo.
Abstract
A língua é um hidróstato muscular altamente inervado e vascularizado no chão da boca da maioria dos vertebrados. Suas principais funções incluem o apoio à mastigação e deglutição, bem como sensação ao gosto e fonética. Conseqüentemente, a força e o volume da língua podem afetar a habilidade dos vertebrados para realizar atividades básicas, como alimentação, comunicação e respiração. Pacientes humanos com apneia do sono têm linguas alargadas, caracterizadas por redução do tônus muscular e aumento da gordura intramuscular que pode ser visualizada e quantificada por ressonância magnética (MRI). As habilidades para medir a geração da força e as propriedades viscoelásticas da língua constituem ferramentas importantes para a obtenção de informação funcional para correlacionar os dados de imagem. Aqui, apresentamos técnicas para medir a produção da força da língua em ratos Zucker anestesiados através da estimulação elétrica dos nervos hipoglosos e para a determinação das propriedades viscoelásticas oF na língua aplicando curvas de força / deformação Lissajous passivas.
Introduction
A língua fornece suporte essencial para mastigação, deglutição, sensação ao gosto e fala. A presença de musculatura extrínseca e intrínseca, com inervação e anatomia / função distintas, explica a singularidade desse hydrostat muscular. Os avanços recentes em técnicas de imagem forneceram uma visão mais detalhada de sua anatomia complexa 1 . A diminuição da funcionalidade da língua, a atrofia da língua, disfagia e impedimentos de fala também são manifestações comuns de doenças miopáticas como Parkinson 2 , esclerose lateral amiotrófica (ALS) 3 , distrofia miotônica (MD) 4 e outras miopatias.
Alterações na composição muscular associadas a estados de doença comuns afetam as propriedades mecânicas e viscoelásticas da língua. Por exemplo, a análise funcional da força da língua revelou mudanças nas propriedades contráteis associadas ao envelhecimentoSs = "xref"> 5 , 6 , hipoxia 7 , 8 e obesidade 9 , 10 . No caso da distrofia muscular, o aumento da fibrose leva à maior rigidez muscular, o que se traduz em uma menor adesão à deformação quando se aplica um protocolo de deformação Lissajous 11 . Por outro lado, as mudanças no teor de gordura muscular, como as documentadas em pacientes obesos, alteram as propriedades metabólicas 12 e mecânicas do músculo esquelético 13 , 14 e prevêem aumentar a adesão muscular à deformação. O aumento da gordura da língua também se correlaciona com o desenvolvimento da apneia obstrutiva do sono (OSA) em seres humanos 17 aumentando o volume da língua para o ponto de oclusão parcial das vias aéreas superiores (apneia) 15 , 16 . SimPor sua vez, a infiltração de gordura na língua foi documentada em ratos obesos Zucker 10 , sugerindo que este modelo é uma ferramenta valiosa para estudar os efeitos da infiltração de gordura na fisiologia da língua.
A força da língua de medição requer técnicas cirúrgicas delicadas para isolar e estimular bilateralmente os nervos hipoglosos 17 , 18 . Tais técnicas foram descritas anteriormente em ratos 5 , 17 , 19 , 20 , coelhos 21 e humanos 22 , 23 , ainda com auxílios visuais limitados para o investigador. Devido à sua natureza altamente técnica, a disponibilidade de um protocolo detalhado melhoraria significativamente a acessibilidade e a reprodutibilidade dessa técnica. O objetivo do nosso paradigma experimental é o doenteEstabelecer uma técnica válida e confiável para medir a força e as propriedades viscoelásticas da língua em um modelo de rato. Para realizar isso, o rato é anestesiado, os nervos hipoglosos são expostos e a traquéia é canulada para garantir o acesso gratuito à língua do animal. Um loop de sutura então conecta a ponta da língua a um transdutor de força, capaz de controlar força e comprimento, enquanto dois eletrodos de gancho bipolar estimulam os nervos hipoglosos a induzir a contração da língua. Após a conclusão da medida da força, as capacidades de controle de comprimento do transdutor de força são usadas para alterar rapidamente o comprimento da língua, de acordo com um protocolo de onda senoidal com amplitude fixa (curvas Lissajous), duração e freqüência, permitindo derivar Suas propriedades viscoelásticas 11 , 24 . O protocolo orientará o investigador através das etapas de dissecção, o posicionamento do animal no platfo experimentalRm, colocação de eletrodos e, finalmente, para a aquisição e análise dos dados de força e viscoelasticidade.
Protocol
Representative Results
Discussion
Alterações no metabolismo e / ou composição da língua, por exemplo , infiltração de gordura na língua como conseqüência da obesidade, prevêem alterações quantificáveis dos parâmetros avaliados pelo nosso protocolo. A quantificação da força da língua é de grande interesse uma vez que um desequilíbrio entre a atividade protrusiva e retrusiva ou enfraquecimento geral da língua pode resultar na oclusão da via aérea superior 15 . As técnicas de exercício com o …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigação foi apoiada por dois Institutos Nacionais de Subsídios de Saúde: HL089447 ("Obesidade e OSA: Compreender a Importância da Língua Fat & Metabolic Function") e HL094307 ("Compreensão da Relação entre Obesidade e Língua Fat")
Materials
| SurgiSuite (heated Surgical tray) | Kent Scientific | SurgiSuite-LG | Includes heated platform |
| LED Lighting and Magnification Kit | Kent Scientific | SURGI- 5003 | |
| RC2 Rodent Circuit Controller | VetEquip | 922100 | |
| Isoflurane | Butler Schein Animal Health Supply | 29405 | |
| Alcohol Prep | Webcol | 6818 | |
| Cotton-tipped applicators | MediChoice | WOD1002 | |
| Hair clipper | Conair | ||
| Hair remover lotion | Nair | ||
| Medical tape | Transpore | 3M | |
| D-PBS | Corning | 21-030-CM | |
| Operating Scissors | World Precision Instruments | 503717-12 | |
| Hemostatic Forceps | Merit | 97-458 | Any tissue forceps can be used instead |
| Microdissecting Forceps, Angled, Serrated, 10.2cm, SS | World Precision Instruments | 504479 | |
| Suture Tying Forceps | Fine Science Tools | 18025-10 | |
| Blunt Micro Hook | Fine Science Tools | 10062-12 | |
| Microhemostat | Fine Science Tools | 12075-14 | |
| Thermal cautery | WPI | 501292 | Disposable cauteries are available at lower cost |
| IV 14g x 3.25" cannula | BD | B-D382268H | For tracheal cannulation |
| Braided silk non-absorbable suture size 4-0 | Harvard Apparatus | SP104 | For stabilization of the tracheal cannula |
| Braided non-absorbable silk 5/0 suture | Surgik LC, USA | ESILRC15387550 | For suturing the tongue |
| Plastic-coated metal twist-tie (or electrical wire) | For securing the rat's nose to the platform | ||
| Camera stick | |||
| 3 way-swivel and Trilene 9Kg test monofilament line | Berkley | For securing the jaw and maintaining the mouth open | |
| Camera stick with adjustable angle | For supporting the 3 way-swivel and maintaining the mouth open. | ||
| in situ Muscle Test System | Aurora Scientific | 809C | This system is designed for mice and was modified by extending the platform. Alternatively the rat-specific 806D system can be used. |
| Dual-Mode Muscle lever (force transducer) | Aurora Scientific | 305C-LR | 309C offers higher excursion capabilities than 305C-LR. Link for more information and specifications: http://aurorascientific.com/products/muscle-physiology/dual-mode-muscle-levers/ |
| Needle Electrodes (surgical steel, 29 gauge) | AD Instruments | MLA1204 | 300C is recommended for use in mice. |
| Magnetic Stands | World Precision Instruments | M10 | Used for making the bipolar stimulating hook electrodes |
| Kite Manual Micromanipulator | World Precision Instruments | KITE-R and KITE-L | Require a steel plate |
| Stackable Double Binding Post with Banana Jack x BNC Jack | McMaster Carr | 6704K13 | |
| Carbon fiber composites digital caliper | VWR | 36934-152 |
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