2019年9月20日
本文介绍了对小鼠小腿施加特定机械负荷以及监测伴随发生的肌内压变化的实验方案。我们开发的实验系统可用于研究体育锻炼和按摩有益作用背后的机制。
我们的方案在系统和机制研究中具有应用价值。正确的信息展示了物理应激和按摩的效果。我们的局部循环完成系统更为简单。
局部插入无需采用传统方法。将动物置于仰卧位,膝关节伸展,踝关节跖屈,然后在双侧后肢上使用外科胶带固定。在L4-5脊柱水平的躯干上放置一根铝丝,并将铝丝以螺旋方式缠绕于后肢,每圈之间保持5毫米的间距。
为尽量减少导线松脱的可能性,手动调整导线的布线方式,使髋关节固定于90度外展位。然后将小鼠放回其饲养笼中,并进行监测直至完全恢复。为测量腓肠肌肌内压力,将麻醉后的小鼠置于俯卧位,剃除、脱毛并进行小腿后侧皮肤的半消毒处理。
使用手术刀在已消毒的皮肤上做一个两毫米的切口,并以与皮肤表面成150至170度的角度将20号留置针插入腓肠肌。接下来,以针头的塑料套管作为引导,将血压遥测传感器放置于腓肠肌的肌腹中部。
用4-0尼龙缝线包绕皮肤。然后,使用多个不同的圆柱形单位重量对小腿肌肉施加局部圆柱形压迫,持续一分钟。并使用适当的生物信号分析软件监测肌内压力。
进行局部周期性压缩处理时,将麻醉后的小鼠从后肢固定装置上取下,并将动物置于俯卧位。调整后肢位置,使膝关节伸展,踝关节处于跖屈状态,小腿朝上。
每天将覆盖有缓冲垫的圆柱形重物以每秒一次的频率垂直移动,对小鼠小腿肌肉进行30分钟的压迫,持续七天。每次每日压迫结束后,在将动物放回其饲养笼之前,重新连接小鼠后肢的导线。实验结束时,去除小腿后侧表面的毛发,切开皮肤,以便分离腓肠肌与胫腓骨。
将收获的肌肉组织在最佳切割温度(OCT)包埋剂中迅速冷冻。使用冷冻切片机在玻璃载片上获取腓肠肌的切片。进行免疫组织化学标记时,先将切片在室温下空气干燥以解冻并脱水,然后使用疏水笔在每张载片的组织切片周围画一圈。
接下来,将切片置于湿盒中,并在每张切片上加入100 µL封闭缓冲液。室温孵育30分钟后,用PBS-T缓冲液洗涤两次,每次5分钟,随后在切片上加入100 µL目标一抗,室温下避光孵育过夜。
第二天早晨,用 PBS-T 缓冲液将玻片洗涤 3 次,每次 5 分钟。然后在避光条件下,室温下用合适的二抗对样品孵育 1 小时。孵育结束后,按所示方法用新鲜的 PBS-T 缓冲液将玻片洗涤 3 次。
在室温避光条件下,用 100 µL DAPI 染色细胞核 3 分钟。然后,再用缓冲液洗涤载玻片三次。最后,使用适配的封片剂和盖玻片封片。
进行组织形态计量分析时,将切片置于荧光显微镜载物台上,使用适当的滤光片在20倍物镜下观察样本。然后,在图像分析软件中测量每根肌纤维的横截面积,并计数表达目标实验标记物的细胞数量。后肢固定显著降低了腓肠肌肌纤维的横截面积。
此外,免疫荧光染色分析显示,在固定后肢的腓肠肌组织中,表达 MCP-1 和 TNF-α 的细胞数量显著增加。结合 F4/80 阳性染色细胞的增多,后肢固定似乎会引发小腿肌肉萎缩,并伴随局部炎症反应,包括巨噬细胞积聚。在通过改变圆柱形单元重量测试的多种不同局部周期性压缩强度中,相当于 50 毫米汞柱肌内压力波的压缩强度,对缓解固定所致的肌纤维横截面积减小以及腓肠肌中巨噬细胞积聚的增加,表现出最有效的改善作用。
每天对局部施加66克、1赫兹的周期性压缩,持续30分钟,连续7天,可显著缓解因制动导致的腓肠肌肌纤维横截面积减小。此外,局部周期性压缩可部分减轻制动引起的腓肠肌复合群收缩力下降。同时,局部周期性压缩还可抑制制动后后肢腓肠肌组织中F4/80阳性、TNF-α阳性以及MCP-1阳性细胞的增加。
我们的方法将为患者肌肉增长提供科学依据,并为预防性治疗策略提供潜在方向。大鼠实验发现了身体活动受限的影响。利用我们的系统,我们已开始评估大多数患者肌肉缺乏机械刺激的情况。
适度的局部工业方法可导致理想的制动性肌肉萎缩。
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本文描述了对小鼠小腿施加机械负荷并监测肌肉内压力变化的实验方案。这些实验系统旨在研究体育锻炼和按摩有益作用背后的机制。
机械扰动模型,例如在小鼠系统中施加持续的类似按摩的压缩,可使生物制药团队探究肌肉炎症和萎缩的机制基础。对肌内压力和炎症标志物的定量监测,有助于提高骨骼肌及炎症调节类治疗靶点验证的预测可信度。该方法加强了从早期发现到临床前模型优化的转化连续性。
该方案整合了从早期发现到临床前验证的全过程,支持在肌肉骨骼和炎症相关研究管线中进行机制性风险评估及转化生物标志物的开发。