Method Article
The purpose of this video is to present the modified Bergström skeletal muscle biopsy technique on human subjects.
経皮的生検技術は、骨格筋組織サンプルを収集するために、研究者や臨床医が可能になる。技術は安全で非常に効果的である。このビデオは、ヒト対象の外側広筋から骨格筋組織試料を得るために変更されたストローム針を用いて、経皮的生検技術が記載されている。ベルイストローム針は、先端側の小さな開口部( '窓')を有する外側カニューレと遠位端の切断刃を有する内側トロカールで構成されています。局所麻酔および無菌条件下では、針は、皮膚、皮下組織、および筋膜の切開部を通って骨格筋に進められる。次に、吸引力が内トロカールに適用され、外側のトロカールは、骨格筋組織を吸引外側カニューレの窓内に引き込まれ、内部トロカールが急速に閉鎖され、したがって、骨格筋組織試料を切断またはクリッピングされ、引き戻され。針を90°回転さ60;別のカットが行われた。このプロセスを3回以上繰り返してもよい。この複数の切断技術は、一般的に健康な被験者に100〜200 mg以上のサンプルを生成し、中に、運動やその他の介入の試合後に、直前に行うことができます。切開部位の生検後のドレッシング後、被験者は通常、すぐに日常生活の活動を再開し、完全に48〜72時間以内に活発な身体活動に参加することができます。対象は、筋膜の切開部を通って筋肉のヘルニアのリスクを減らすために48時間激しい抵抗運動を避ける必要があります。
経皮もしくは「セミオープン」生検技術は、ヒトの患者および研究対象から骨格筋組織試料を得るために使用される。デュシェンヌ型(1806-1875)は、経皮的生検1を通して生きている被験者からの骨格筋を得るために、トロカールで針を構築することが第一としてクレジットされている。 1960年代、ベルイストロームはデュシェンヌ2-4によって説明したのと同様の経皮的生検針を導入しました。 20年後、Evans ら 5はベルイストローム針の切削トロカールを通して吸引を適用することによって、技術を修正した。この修飾は、5倍6,7に組織3-の収率を高めることができ、臨床および生物医学的研究の設定に用いられる。この技術は持ち、筋疾患の診断と骨格筋の構造と機能の理解を促進していきます。
経皮的筋生検技術はstraightfoです順方向。無菌操作を厳守して、正しく実行すると、関連するリスクは最小限に抑えられています。筋生検手順は、研究プロジェクトのための治験ツールとしてみなされている。いくつかの学術機関が技術を実行するために、ボード認定医師を必要とする筋肉生検などを取得するために、直接医師の監督で、博士で訓練学部の研究者を可能にします。 ASU生検チームが成功し、過去13年間8-15中に1,600以上の筋肉生検を行った。このビデオの目的は、ヒト対象の外側広筋から骨格筋組織試料を得るために変更されたストローム針経皮筋生検技術5を記述することである。
説明したように骨格筋の手順は、アパラチア州立大学施設内倫理委員会のガイドラインに従っています。
注:チームは、オペレータ(博士または生検技術において訓練されたMD)、及び少なくとも1つからなるが、理想的には、三つ以上の技術者。オペレータが実施し、骨格筋生検処置のあらゆる側面を監督する責任があります。ワン技術者(技術者#1)は、すぐに筋肉抽出のすべての面でオペレータを支援する責任があります。これは、「非滅菌手」であると、滅菌シリンジで吸引を適用することを含む。第二技術者は(技術者#2)被験者の不安を最小限にする処置中に被写体とマッサージを被検者の反対の足との会話を行っています。第三の技術者(技術者#3)は、骨格筋サンプルを処理し、処理するための責任があります。ダウンストリーム分析対策はどのように多くのADDITを指示ional技術は、骨格筋試料を調製/処理するために必要とされる。
1件名の準備
2生検手順
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図1。ベルイストローム針。 (A)バーグストロム針(5mm以下)は(a)の外側カニューレと、(b)内側のトロカールから構成され、関連する構成要素は、(c)は、プランジャー、(d)は15〜18ミリメートルカットオフ〜200μlのピペットチップを含む、(e)はプラスチックコネクター、(f)は、3ウェイ金属活栓、(g)の30cmの延長チューブ、および(h)の使い捨ての60mLシリンジをテーパ。(B)バーグストロム針(5mm以下)と関連する構成要素が組み立て。( C)ベルイストローム針の内部トロカール(5mm)を撤回約1cmの外側カニューレのウィンドウが開きます。
3閉鎖
筋生検手順上記のように、研究者は、迅速かつ一貫して骨格筋組織サンプルを収集することができる。健康的、思いやりがある被験者での典型的な収量は、3〜4つのクリップが付いているシングルパスで200 mg以上である。手順は、切開の準備のために費やされているそのほとんどが15〜20分を要する。運動系の研究では、筋肉サンプルは、多くの場合、回復中に収集された1つまたは2つのサンプルを用いて、前後運動をとっている。運動前の太ももが手続きのために準備されている間、この設計では、運動後(対側)太ももの毛がクリップされ、切開部位は、細かい点油性マジックで事前にマークされています。そうすることで筋生検は20時、または長時間の運動の試合後に8〜10分で撮影することができます。運動の短い期間( 例えば 、30分以下)を調査する際に別の方法として、切開(複数可)は、運動前に作ら滅菌包帯で覆って固定しますことができます生検サンプルは、運動の試合が終了した後(10秒21から4分22)を迅速に取り出すことができるように、このようにして、サージカルテープで編。手順の相対的な速さは時に、運動の試合後に、前の細胞および分子の事象を捕捉するために、栄養介入の相互作用効果をテストするために研究者を可能にします。
ASU人間のパフォーマンス研究所では、筋組織生検試料からのデータを利用して、いくつかのスポーツ栄養ベースの論文を発表しています。 ASUの研究グループから作られた重要な科学的発見は、次のとおりです。
IL-1βの遺伝子発現は、IL-6、IL-8、およびTNF-αは、実行中の3時間後に、経験豊富な持久力運動選手から得た骨格筋組織において増加する。炭水化物摂取量(60グラム/時間)は、骨格筋グリコーゲンの枯渇8( 図2)には影響を有しないにもかかわらず、IL-6およびIL-8のmRNAレベルを減衰する。
= "jove_content"> 2時間集中的な筋力トレーニングの試合は、IL-6、IL-8、IL-1βのための筋肉組織のサイトカインmRNAを上昇し、30経験豊富な重量挙げ選手におけるTNF-α(すなわち、上昇次の実行と同じサイトカイン) 。筋肉組織のmRNA発現の増加が大きかったが、血漿サイトカインレベルの増加に対応せず。炭水化物摂取が筋肉組織のサイトカインmRNA発現9の変化のパターンに影響を及ぼさなかった。
15訓練されたサイクリストによる炭水化物の摂取は、プラセボと比較して血漿中のIL-6を弱めたが、IL-8、サイクリング11の2.5時間後、TNF-αmRNA発現を筋肉組織グリコーゲンの枯渇またはIL-6に影響を及ぼさなかった。
ケルセチン(3週間1,000 mg /日)、筋肉組織、NF-κB、COX-2、IL-1β、IL-6、IL-8、またはTNF-αのmRNAにおける運動誘発性の増加を変化させなかった40訓練されたサイクリストによる摂取発現は、プラセボ15と比較した。
jove_contentは">マウス23で発見されたものとは対照的に、2週間1,000 mg /日のケルセチンは26訓練を受けていないヒト被験者13内のミトコンドリア生合成のマーカーに対する、ささやかな、しかし重要でない効果を持っていた。
ヒト骨格筋組織生検から得られた図2のデータ。無作為化、プラセボ対照では、クロスオーバー試験オス持久力アスリートた(n = 16)70%VO 2MAXで3時間、トレッドミル上で実行され、6%の炭水化物飲料またはプラセボを摂取し1リットル/時間8の割合で飲料。骨格筋組織生検は、直ちに氷冷した解剖ブロック上に配置され前後運動を、採取し、そして目に見える結合組織と脂肪を注意深く除去した。生検サンプルは、その後、液体窒素中で凍結させ、クライオバイアルに入れ、保存した-8分析まで0℃。(A)炭水化物の摂取は、骨格筋グリコーゲン枯渇た(p = 0.246、交互作用効果)に影響しませんでした。しかし、炭水化物の摂取は、それぞれ(B)骨格筋組織のインターロイキン(IL)-6 mRNAレベル、及び(C)骨格筋組織IL-8 mRNAレベルた(p = 0.071およびp = 0.063、交互作用効果の増加を減衰させる傾向があった)8。
アイテム | 生検あたりの数量 |
非滅菌手袋、 | 3 |
青パッドDurasorb | 2 |
1 | |
準備かみそり、使い捨て | 1 |
シェーブクリーム | 部分的な缶 |
油性マジック/消えないマーカー | 再利用可能な |
ベタジンSwabsticks(3パック) | 1 |
滅菌手術用手袋(サイズによって異なる) | 1 |
有窓タオルドレープ | 1 |
塩化エチルを噴霧 | 0.1 |
リドカイン(/ oのエピW 1%) | 5ccの |
5 mlシリンジ、21G針のw / | 1 |
25 G 5/8「針 | 1 |
25 G 1 1月2日「針 | 1 |
使い捨てメス/#11ブレード付 | 1 |
滅菌4×4ガーゼパッド | 4 |
パッケージ化された滅菌ベルイストロームの生検針 | 1 |
60ミリリットルシリンジ | 1 |
延長チューブ | 〜75センチメートル |
金属活栓 | 1 |
プラスチックコネクタ | 1 |
黄色(1-200μl)をピペットチップをカット | 1 |
アルコール綿棒 | 5-10 |
Octylseal、液体縫合 | 1 |
殺菌ストリップ2 "×4" | 1 |
包帯 | 1 |
非滅菌2×2(または4×4)ガーゼパッド | 2(または1) |
粘着包帯(5メートルロール) | 0.25 |
粘着包帯を確保する紙テープ | 〜30センチメートル |
表1。筋生検物質一覧。
このビデオでは、ASUヒューマンパフォーマンス研究所で使用され、骨格筋生検手順のステップバイステップの概要を示します。この手順は、小さな変更を加えて、過去13年の間に約1,600筋肉生検を採取するために使用されている。筋生検サンプルは、重要な研究の発見につながる、スポーツ栄養ベースの調査では、重要なデータを提供してきた。
修正されたベルイストローム、骨格筋生検法を行う場合に注意が必要な多くの重要な技術がある。何よりもまず、生検チームは手順のすべての段階で厳格な無菌操作を維持しなければならない。切開部位[1.4]を配置するとき、それは外側広筋は、収縮した時に、生検時にリラックスした状態であろうよりも前方と近位であることに留意することが重要である。研究手順は同じ太ももから追加の生検が必要な場合は、最初の切開部位は、わずかにdisですでなければなりません三分の一ポイント[1.4]のTAL;後続の各生検は、前の1 2-3センチの近位である。ゲージおおよその皮下脂肪の厚さ[1.6]は筋膜への表面的な組織の量、ステップ2.3.2、2.4.1、2.6、2.6.1のための重要な決定を推定するためにオペレータを支援し、2.11.The演算子は、に学ばなければならない皮下組織および筋膜[2.4.1]の間の抵抗値の変化を感知する。局所麻酔薬を投与する場合、この意味は、[2.4.2] 17-19局所麻酔薬を筋毒性のために骨格筋組織の直接暴露を最小にしながら十分に皮下組織に浸透するようにオペレータを可能にすることによって、筋生検の品質を保証します。皮下組織を切断すると、抵抗値の変化の感覚は筋膜[2.6]の深さの指示をオペレータに提供します。オペレータは、外科用メスは、皮膚切開の相対位置に対してどの程度深いの精神的なメモを作成してください筋膜内の[2.6.1]。これは、筋膜切開のためにプロービング操作者によって費やされる時間の量を減少させ、生検針のウィンドウが完全に筋肉内にあるかどうかを決定する際にオペレータを支援する。外側カニューレのウィンドウ全体( 図1)は 、筋筋膜内になければなりません。非常に希薄な被験者で、これは容易に目視で確認されるが、これはかなりの皮下組織を有する被験者に確保することはより困難である。注射器が開いた引っ張られたとき技術者#1が適用される吸引の程度を測定するために学ばなければならない[2.12.1]。低吸引ピペット先端生検針接合や筋肉への生検針の不完全な浸透の弱い労働組合を示す可能性があります。両方のシナリオは、再生検では筋組織の十分な量を達成するために必要になる可能性を高める。吸引bがある場合に経験して、技術者#1はまた、フェルト耐性の程度に基づいて、クリッピングされた組織の量を推定する必要があり適用eing。この情報は、オペレータに中継されるべきである。同様に、オペレータは、内側のトロカール[2.12.2]を閉じる際に行われ、カットの「感触」をもとにクリップされた組織の量を推定することができる。技術者#1は、注射器[2.12.2]で吸引を作成した後、作業者は急速に筋肉をクリップしなければなりません。最大吸引の時点で筋肉組織をクリッピングすると、組織の収率を改善する。生検針の単一パスで複数のクリップの方法は、組織に十分な量の研究のために得られることを保証するのに役立ち、生検針が筋膜切開を通って筋肉に挿入される回数を減少させることによって、被験者の不快感を最小限に抑え[ 2.12.4]。滅菌ガーゼ[2.13]でカウンタ圧力をかけるために彼らのフリーハンドを使用しながら、オペレータが遅い、ねじり動作を切開部から生検針を削除する必要があります。これは、取得から生検針のウィンドウを防ぐことができます筋膜および皮膚内の「ハングアップ」cisions。針を抜き出しながら抵抗感が筋肉を通じて不完全なカットを指示することができる。不完全なカットが疑われる場合、オペレータは、生検針を取り外す停止し、内側のトロカール4-5ミリ開くことによって、残りの繊維を再切断し、内側のトロカールが閉じているように、わずかなねじり動作を適用する必要があります。最終的に、生検針を除去した後、10〜15分間切開部位に冷湿布を適用し、一部の対象は、止血[3.1]を達成するために、より長い時間を必要とし得る。止血が達成された後、慎重にアルコールプレップパッドと切開の周囲をきれいにし、外科用接着剤[3.2-3.4]を適用する前に、皮膚が乾燥してみましょう。これらの技術は、皮膚に付着した皮膚切開を閉じるために外科用接着剤を使用することの利点と絆創膏の有効性を最大化します。外科用接着剤は、テープ閉鎖および縫合糸を上回るいくつかの利点を有する。被験者は、proceの直後に時間激しく行使することができます切開部から出血することなくdure。外科用接着剤は、除去を必要とせず、潜在的な感染に対する物理的なバリアを提供し、瘢痕化を最小限に抑えます。
筋生検手順は、比較的安全な、低侵襲性であり、そして外来処置として、生物医学研究の設定で実行されてもよい。ほとんどの被験者は生活の正常な日常活動を行う能力にはほとんど変化を報告している。プロシージャから腫れ痛みとは完全に5〜7日以内に解決されます。ほとんどの有害事象は、ASUヒューマンパフォーマンスラボラトリー(約2 1,600のうち、両方ともローカルの皮膚感染症であった)で行われた研究に関与して被験者から報告されている。この発生率は、他の公表された報告に似ています。ベルイストロームは自然に再吸収さ筋肉内血腫の3非常に低い発生率、および動脈出血を止めるための外科的介入を必要とする5,000以上の生検のうち1例のみを報告した。ヘンssey ら 、ベルイストロームの技術変更された吸引を使用して、83のうち2生検は、痛みや不快感のために、被験者の日常的な活動の破壊をもたらしたことを報告した。これらのイベントの一つは、斑状出血によるものであり、両方のイベントは7日以内に解決6。 Tarnopolsky ら 。吸引修正されたベルイストローム技術に非常に低い合併症率(大人と子供7の13914生検のうち22合併症)を報告。合併症は、生検(5例)に局所的な皮膚感染症(8例)、動脈出血(2例)、斑状出血/血腫(2例)、痛み> 3日間(5例)持続し、小面積ローカルしびれ遠位に含まれ7。
変更されたストローム筋生検技術は、最小限の時間的制約を課すことながら試験中に収集したデータの品質を上昇させる。切開部位は前もって準備されるときの手順は、急速に単一のPASを完了することができ3-4クリップのsは、通常、組織の100から200ミリグラムをもたらし、複数の生検は、単一のセッション中に被験者から撮影することができます。この手法で収集筋肉サンプルは、炎症および酸化ストレスファイバータイピング、筋肉損傷、燃料基板店、ミトコンドリア生合成および呼吸、酵素活性、代謝産物のシフト、タンパク質合成、遺伝子発現を含むアウトカム指標、広範囲のために使用することができる、および多数の他のもの。
外側広筋から筋生検標本を得ることは、他の候補の筋肉(例えば、上腕二頭筋、三角筋、腓腹筋、前脛骨筋、上腕三頭およびヒラメ筋)を上回る利点を提供しています。外側広筋は、最も一般的にサンプリングされた筋肉、および規範的な組織学的、生化学の広範な量であり、分子生物学のデータは、その調査結果と観測値を比較するために、研究者や臨床医のために存在する。 INCI外側広筋の第二に、地域排出は比較的大きい面積を重ね主要な血管や神経を持たない作られる。このように、与えられたテストセッション中に同じ筋肉内に複数の切開部は、遺伝子発現24における外傷による変化を防ぐために、各2〜3センチメートル離れて、なされるべきである。個別の切開部を介して同じ筋肉から複数の生検を得ることは、明らかに運動24,25のストレスに対する応答性遺伝子の転写応答を変更しません。第二の生検は、数時間後に24と同じ切開部を通って取られたときしかし、特定の遺伝子の発現が影響を受ける可能性がある。最後に、被験者は筋生検は、外側広筋から得られた場合には少し不快感、運動の2-3時間に従事することができます。多くの被験者は軽度挫傷に生検後の不快感を比較します。これは少し主題負担3,8,11,26で得られる運動後のサンプルに前を可能にします。
要約すると、メソッドの変更されたストローム技術を用いて、ヒト骨格筋生検サンプルを抽出することについて説明した。この筋生検手順は比較的安全であり、複数の下流の細胞および分子アッセイのための十分な骨格筋組織を持つ研究者を提供しています。手順は半ば、研究者が予め取得することができ、迅速に完了することができ、運動後(または他の介入)生検サンプル。
The authors have no conflicts of interest.
宣言する資金調達はありません。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bergström biopsy needle, 5 x 100 mm | Stille Surgical Inc. | 119-29187-50 | 1 ea |
Durasorb blue pad | Fisher | 22-031-340 | case of 300 |
Prep razor disposable | Moore Medical | 89760 | 1 ea |
Shave cream | Moore Medical | 92869 | 1 can |
Alcohol swab | Moore Medical | 98721 | box/200 |
Povidone-iodine swabsticks (3 pack) | Moore Medical | 90691 | pack of 50 |
Face masks | Fisher | 19-039-690 | case of 50 |
Sterile gloves; sz 6.5 | Moore Medical | 68128 | box of 50 pairs |
Sterile gloves; sz 7.0 | Moore Medical | 68129 | box of 50 pairs |
Sterile gloves; sz 8.5 | Moore Medical | 68132 | box of 50 pairs |
Fenestrated towel drape | Moore Medical | 92712 | case of 50 |
Lidocaine (1% HCl, w/o Epi) | Dealmed | 427902 | 30 cc vial |
Ethyl chloride spray | Dealmed | 386020 | 3.5 fl. Oz. bottle |
5 ml syringe w/ 21 G needle | Fisher | 14-827-48 | case of 100 |
25 G 5/8" needle | Fisher | 14-826AA | case of 100 |
25 G 1 1/2" needle | Fisher | 14-826-49 | case of 100 |
Single-use scalpels w/ #11 blade | Fisher | 0-8927-5B | box of 20 |
60 ml Syringe | Fisher | 13-689-8 | case of 40 |
~30 inch extension tubing | Fisher | 14-169-7A | roll of 50 ft |
Metal stopcock | Fisher | 01-290-38 | each |
Polypropylene tubing connector w/ tapered ends, 3.2 to 5.5 mm | Fisher | 15-315-28A | case of 100 |
Yellow pipette tips (1-200 µl) | Fisher | 02-681-2 | cut off ~15-18 mm of the tip |
Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076 | case of 36 tubes |
Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076Z | box of 6 tubes |
Butterfly stitches (adhesive strips) 1/2" x 4" (6 per pack) | Moore Medical | 93050 | box/300 |
Bandadge, Strip, 3/4 x 3 in. | Fisher | 19-027-202 | pack of 100 |
Adhesive bandage (5 m rolls) | Fisher | 19-027-768 | case of 36 |
1" paper surgical tape | Fisher | 19-027-761 | case of 12 |
Sutures (4-0 reverse cutting, FS2) | Moore Medical | 82926 | box of 36 |
4 x 4 Sterile gauze pads | Moore Medical | 66949 | pkg/50 |
2 x 2 Non-sterile gauze pads | Moore Medical | 37336 | pkg/200 |
3 x 4 Non-adherent pads | Moore Medical | 74389 | bx/100 |
Autoclave bags 3.5 x 9 | Moore Medical | 40390 | box of 200 |
Autoclave bags 5.25 x 10 | Moore Medical | 40391 | box of 200 |
Autoclave indicator tape | Moore Medical | 31608 | box of 250 |
Lab coats—small | Fisher | 23-900-520A | 10/pk |
Lab coats—medium | Fisher | 23-900-520B | 10/pk |
Lab coats—large | Fisher | 23-900-520C | 10/pk |
Germicidal Disposable Cloth Wipes | Moore Medical | 62879 | Can/160 |
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