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【24h】

Minimally invasive high-speed imaging of sarcomere contractile dynamics in mice and humans

机译：小鼠和人的肌节收缩动力学的微创高速成像

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Sarcomeres are the basic contractile units of striated muscle. Our knowledge about sarcomere dynamics has primarily come from in vitro studies of muscle fibres and analysis of optical diffraction patterns obtained from living muscles. Both approaches involve highly invasive procedures and neither allows examination of individual sarcomeres in live subjects. Here we report direct visualization of individual sarcomeres and their dynamical length variations using minimally invasive optical microendoscopy to observe second-harmonic frequencies of light generated in the muscle fibres of live mice and humans. Using microendoscopes as small as 350 μm in diameter, we imaged individual sarcomeres in both passive and activated muscle. Our measurements permit in vivo characterization of sarcomere length changes that occur with alterations in body posture and visualization of local variations in sarcomere length not apparent in aggregate length determinations. High-speed data acquisition enabled observation of sarcomere contractile dynamics with millisecond-scale resolution. These experiments point the way to in vivo imaging studies demonstrating how sarcomere performance varies with physical conditioning and physiological state, as well as imaging diagnostics revealing how neuromuscular diseases affect contractile dynamics.
机译：肉瘤是横纹肌的基本收缩单位。我们对肌小节动力学的认识主要来自于对肌纤维的体外研究和对从活肌获得的光学衍射图的分析。两种方法都涉及高度侵入性的程序，并且都不允许检查活体中的单个肉瘤。在这里，我们报告了使用微创光学显微内窥镜观察单个肉瘤及其动态长度变化的直接可视化，以观察在活小鼠和人的肌肉纤维中产生的光的二次谐波频率。使用直径小于350μm的微型内窥镜，我们对被动和激活肌肉中的单个肉瘤进行了成像。我们的测量结果可对肌体长度变化进行体内表征，肌体长度变化随体位的改变而发生，并且可视化在集合体长度测定中不明显的肌体长度局部变化。高速数据采集能够以毫秒级的分辨率观察肌小节的收缩动态。这些实验为进行体内影像学研究指明了道路，该研究表明了肌节表现如何随身体状况和生理状态而变化，以及影像学诊断揭示了神经肌肉疾病如何影响收缩动态。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2008年第7205期|p.784-788|共5页
  • 作者

    Michael E. Llewellyn; Robert P. J. Barretto; Scott L Delp; Mark J. Schnitzer;

  • 作者单位

    Bio-X Program, James H. Clark Center for Biomedical Engineering & Sciences, Stanford University, Stanford, California 94305, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
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