La medición de la conducción nerviosa es una herramienta útil para evaluar modelos de neurodegeneración ratón pero es con frecuencia sólo se aplica para estimular el nervio ciático en miembros posteriores. Aquí, describimos una técnica para medir compuestos musculares potencial de acción (CMAP) en vivo en el ratón miembro anterior músculos inervados por el plexo braquial.
Evaluar la funcionalidad del axón del nervio proporciona información detallada sobre la progresión de trastornos neuromusculares. Las grabaciones electrofisiológicas ofrecen un enfoque sensible para medir la conducción de los nervios en seres humanos y en modelos de roedores. Para ampliar las posibilidades técnicas de electromiografía en ratones, la medición de potenciales de acción compuestos del músculo (CMAPs) del nervio del plexo braquial en el miembro anterior utilizando electrodos de aguja se describe aquí. Grabaciones de CMAP después de estimular el nervio ciático en los miembros posteriores se han descrito previamente. El método recientemente introducido aquí permite la evaluación de la conductividad del nervio en un sitio adicional y proporciona así una visión más profunda de la funcionalidad neuromuscular. La técnica proporciona información sobre el número relativo de axones funcionales y el nivel de mielinización. Por lo tanto, este método puede ser aplicado para evaluar enfermedades axonales, así como condiciones desmielinizantes. Este método mínimamente invasivo no requiere la extracción del nervio y por lo tanto es adecuado para medidas repetidas para el seguimiento longitudinal en el mismo animal. Grabaciones similares se realizan en instalaciones clínicas para enfatizar la relevancia de la traslación del método.
Electrofisiología se utiliza como una herramienta de diagnóstico en trastornos neuromusculares tales como trastornos de la motoneurona, plexopathies, neuropatías, trastornos de la Unión neuromuscular y miopatías. Esclerosis de lateral amiotrófica (ELA), en el que sobre todo las neuronas motoras se ven afectadas, el daño axonal y muscular parálisis1 se reflejan en la reducida amplitud CMAP en estudios de conducción nerviosa (NCS). En la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT) se pueden estimar la degeneración axonal y desmielinización en los nervios periféricos con NCS2. Esta técnica puede utilizarse para confirmar el diagnóstico, así como para evaluar la progresión de la enfermedad3,4. NCS permite la valoración de la patología axonal, que se deduce de la magnitud del potencial de acción amplitud5, y el grado de desmielinización – que se traduce en velocidad de conducción menor, prolongadas latencias distales, o bloqueo de la conducción 6.
Medición de CMAP es un método rápido y sensible para evaluar la conducción nerviosa en los seres humanos y ratones. Mientras que en los pacientes el NCS se realizan rutinariamente en varios sitios para grabar los diferentes nervios y los músculos en los ratones, las mediciones de CMAP se hacen típicamente solamente para que el nervio ciático evaluar la funcionalidad del nervio en los miembros posteriores. Sin embargo, en algunos estudios en animales sería ventajoso registro CMAP en el fore – y posteriores, por ejemplo, para seguir la progresión de la enfermedad diferencial entre fore – y posteriores en modelos de ratón de ALS.
Aquí, presentamos un método para grabar CMAPs de las extremidades anteriores de los ratones utilizando electrodos de aguja. Además, ofrecemos un enfoque para medir CMAPs de miembros posteriores, asimismo con electrodos de aguja. La medición de la CMAPs de miembros posteriores con electrodos de anillo ha sido presentada antes de la7,8. La grabación de CMAPs utilizando electrodos de aguja es un método de medición rápido, no requiere rasurado de la piel y el procedimiento para la medición de los posteriores y extremidades anteriores toma sólo 10 minutos por animal para un investigador experimentado. Además, este acercamiento como mínimo invasor es factible para medidas repetidas permitir el seguimiento longitudinal de los nervios múltiples en animales.
Métodos de grabación sensibles son esenciales para evaluar la progresión de la enfermedad y sobre todo la eficacia de una terapia en modelos animales de trastornos neuronales. Determinación de las CMAPs es una técnica electrofisiológica mínimamente invasiva, que se utiliza rutinariamente en las clínicas y en las configuraciones experimentales para evaluar la conducción nerviosa en los trastornos neuromusculares y neuropático3,18. Aquí, describimos una nueva aplicación para grabación en ratones para medir la conducción nerviosa en el nervio del plexo braquial de la extremidad delantera CMAP. El método presentado permite una evaluación longitudinal más versátil y detallada de la función neuronal en ratones modelos de neurodegeneración.
Los electrodos de aguja son un poco más invasivos que electrodos de anillo y sobre todo en estudios longitudinales se debe tener cuidado para reducir al mínimo daño tisular. Una posible desventaja del método es lesión resultante de la perforación de un nervio o músculo. Sin embargo, después de cuidadosa colocación subcutánea de los electrodos, la lesión y alteración de los músculos y los nervios pueden prevenirse. En contraste con el método utilizando electrodos de anillo, el método presentado aquí no requieren rasurado de la piel de las partes grandes del cuerpo. En consecuencia, no es ninguna molestia o efecto sobre la termorregulación del animal.
La colocación de los electrodos es fundamental para el registro correcto y consistente de la CMAP amplitudes y latencias. Es recomendable para volver a colocar los electrodos y a realizar dos o tres mediciones en cada sitio para confirmar que la máxima estimulación y las respuestas se logran. Grabaciones correcta deben producir curvas bifásicas como se muestra en la figura 2. Para estandarizar el método, ratones no transgénicos sin lesión de los nervios son los mejores modelos para establecer el electrodo apropiado y consistente para una óptima estimulación. Electrodos de aguja reutilizable están convenientes para el uso repetido si regularmente están esterilizadas, por ejemplo con glutaraldehído durante 20 minutos entre animales y examinado para nitidez.
En ratones adultos sanos, las amplitudes CMAP registradas con el método presentado son típicamente 80-100 mV después de estimular el nervio ciático y el plexo braquial. Esto es notablemente más grande que las respuestas medidas con electrodos de anillo, porque hay una mayor impedancia causada por la piel para los electrodos de anillo que produce resultados de 20-40 mV8,19,20. En modelos de ratón de ALS, las amplitudes CMAP después de la estimulación del nervio ciático o del plexo braquial en miembros paralizados disminuyen a 10-30 mV. La magnitud de la amplitud CMAP es menor en los animales jóvenes ya que la amplitud CMAP aumenta durante el desarrollo21.
El método que Describimos aquí es especialmente útil en modelos de ratón de ALS, en el que desnervación y posteriormente déficit motor, ocurre en los miembros posteriores que en los miembros anteriores13. Además de la denervación, el método podría detectar reinervación que se determina como impedida o retardada de la disminución en la amplitud CMAP. La dramática disminución en la amplitud CMAP en los músculos de los miembros posteriores ya en la edad de inicio de los síntomas dificulta el seguimiento de mayor progresión de la enfermedad; como la amplitud CMAP alcanza valores muy bajos en la etapa temprana de la enfermedad, no más disminuyen durante el proceso de la enfermedad. En cambio, la pérdida axonal avanza a un ritmo más lento en el nervio del plexo braquial de los miembros anteriores y presenta una opción más sensible para medir la progresión de la enfermedad sobre una duración más larga de la enfermedad. Por otra parte, los miembros anteriores menos degenerados podrían proporcionar un sitio más potente para la evaluación de enfoques terapéuticos que tienen como objetivo mejorar la función axonal.
Está claro que la técnica presentada proporciona nuevas posibilidades para la caracterización de ratón modelos de trastornos neuromusculares. Grabaciones de CMAP con electrodos de aguja desde el nervio ciático y el plexo braquial es un método rápido y reproducible para evaluar la pérdida axonal y demyelination en hind-así como en los miembros anteriores. La sensibilidad del método permite la detección de los déficit axonal incluso antes notable déficit motor puede ser grabado y así permite la cuantificación temprana de estos defectos. Además, la posibilidad de prueba repetida reduce el número de animales requeridos y proporciona una descripción detallada de la progresión de enfermedades neuromusculares y neuropáticas en diferentes sitios en un animal individual.
The authors have nothing to disclose.
Esta investigación ha sido apoyada por KU Leuven (‘Abriendo el futuro’ y C1), el fondo para la investigación científica Flanders (FWO-Vlaanderen), la Fundación de Letrán de Thierry, la Asociación Belge contre les males neuro-Musculaires (ABMM), la Distrofia Muscular Association (MDA), el y Asociación de ELA y la ELA Liga (Bélgica). PVD es un senior investigatorship de FWO-Vlaanderen. RP fue apoyado por subvenciones de la Irlanda de la clínica de recuperación Central (CRC) y se apoya en la actualidad la Universidad Nacional de Irlanda (NUI) y la FWO.
Resuable subdermal needle electrode, Pl/Ir | Technomed | TE/S61-434 | The Needle is 13 mm (0.51") in length, 0.4 mm (27G) in diameter |
Natus electrodiagnostic system | Natus Neurology | UltraPro S100 | EMG device |
Synergy | Natus Neurology | version 20.1.0.100 | EMG software for UltraPro S100 |
Physitem Controller | Rothacher-Medical GmbH | TCAT-2LV | Heating pad |
combi-vet Base Anesthesia System Digital Flowmeter with TEC 3 Vaporize | Rothacher & Partner | CV 30-301-D | Isoflurane Vaporizer and flowmeter |
Iso-Vet 1000 mg/g | Piramal Healthcare UK Limited | AP/DRUGS/220/96 | Isoflurane |
SOD1-G93A mice | The Jackson Laboratory | #002726 | ALS tg and non-tg control littermates, only females |
PrP-hFUS-WT3 mice | The Jackson Laboratory | #017916 | ALS tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |
C57BL/6Jax mice | The Jackson Laboratory | #000664 | Non-tg mice for axotomy, male and female |
C61-PMP22 mice | Mouse line was generously donated by Prof. M. Sereda (The Max Planck Institute of Experimental Medicine, Göttingen, Germany). | CMT tg and non-tg control littermates, all groups balanced for males and females |