Microscopio mide la debilidad muscular

Microscopio mide la debilidad muscular

Los biotecnólogos de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) han desarrollado un sistema para medir con precisión la debilidad muscular causada por cambios estructurales en el tejido muscular.

El nuevo método permite evaluar la función muscular utilizando imágenes sin la necesidad de sofisticados registros biomecánicos, y en el futuro podría incluso hacer que las muestras de tejido para diagnosticar la miopatía sean superfluas. Los resultados han sido publicados en la revista Light: Science & Applications .

El músculo es un órgano altamente ordenado y jerárquicamente estructurado. Esto se refleja no solo en el agrupamiento paralelo de fibras musculares, sino también en la estructura de las células individuales.

Las miofibrillas responsables de la contracción consisten en cientos de unidades idénticamente estructuradas conectadas una tras otra. Esta estructura ordenada determina la fuerza que se ejerce y la fuerza del músculo.

Las enfermedades inflamatorias o degenerativas o el cáncer pueden llevar a una reestructuración crónica de esta arquitectura, causando cicatrización, rigidez o ramificación de las fibras musculares y resultando en una reducción dramática de la función muscular.

Aunque dichos cambios en la morfología muscular ya pueden rastrearse mediante microscopía multifotónica no invasiva, aún no ha sido posible evaluar la fuerza muscular de forma precisa solo con las imágenes.

Nuevo sistema correlaciona estructura y fortaleza.

Investigadores de la Cátedra de Biotecnología Médica ahora han desarrollado un sistema que permite medir la debilidad muscular causada por cambios estructurales al mismo tiempo que evalúa ópticamente la arquitectura muscular.

«Diseñamos un sistema biomecatrónico miniaturizado y lo integramos en un microscopio multifotónico, lo que nos permite evaluar directamente la fuerza y ​​la elasticidad de las fibras musculares individuales al mismo tiempo que registramos anomalías estructurales», explica el Dr. Oliver Friedrich, profesor de investigación.

Para probar la capacidad del músculo para contraerse, los investigadores sumergieron las células musculares en soluciones con concentraciones crecientes de iones de calcio libres.

El calcio también es responsable de desencadenar las contracciones musculares en humanos y animales. También se midió la viscoelasticidad de las fibras, estirándolas poco a poco.

Grupo de datos para el diagnóstico simplificado

Sin embargo, la tecnología desarrollada por los investigadores de FAU es simplemente el primer paso para poder diagnosticar trastornos musculares mucho más fácilmente en el futuro: «Ser capaz de medir la fuerza isométrica y la viscoelasticidad pasiva al mismo tiempo que muestra visualmente la morfometría de las células musculares.

nos ha permitido, por primera vez, obtener pares de datos directos de función de estructura ‘, dice Oliver Friedrich. «Esto nos permite establecer correlaciones lineales significativas entre la estructura y la función de los músculos en el nivel de fibra única».

La agrupación de datos se usará en el futuro para predecir de manera confiable las fuerzas y los rendimientos biomecánicos en el músculo esquelético utilizando exclusivamente evaluaciones ópticas basadas en imágenes de SHG (las iniciales representan la Generación de la Segunda Armónica y se refieren a las imágenes creadas con láser en la segunda frecuencia de armónicos), sin la necesidad de mediciones de fuerza complejas.

En la actualidad, las células musculares aún tienen que retirarse del cuerpo antes de poder examinarlas con un microscopio multifotónico. Sin embargo, es plausible que esto pueda volverse superfluo en el futuro si la tecnología necesaria puede seguir siendo miniaturizada, lo que hace posible que se examine la función muscular, por ejemplo, utilizando un micro-endoscopio

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