Electrophysiological evaluation of the neuromuscular junction: a brief review / Avaliação eletrofisiológica da junção neuromuscular: breve revisão

Abstract The nerve terminal and muscle membrane compose the neuromuscular junction. After opening the voltage-gated calcium channels, action potentials from the motor axons provoke a cascade for the acetylcholine release from synaptic vesicles to the synaptic cleft, where it binds to its receptor at the muscle membrane for depolarization. Low amplitude compound muscle action potential typically presents in presynaptic disorders, increasing by more than 100% after a 10-second effort in the Lambert-Eaton myasthenic syndrome and less in botulism. Needle electromyography may show myopathic motor unit action potentials and morphological instability ("jiggle") due to impulse blocking. Low-frequency repetitive nerve stimulation (RNS) is helpful in postsynaptic disorders, such as myasthenia gravis and most congenital myasthenic syndromes, where the number of functioning acetylcholine receptors is reduced. Low-frequency RNS with a decrement >10% is abnormal when comparing the 4th to the first compound muscle action potential amplitude. High-frequency RNS is helpful in presynaptic disorders like Lambert-Eaton myasthenic syndrome, botulism, and some rare congenital myasthenic syndromes. The high-frequency RNS releases more calcium, increasing the acetylcholine with a compound muscle action potential increment. Concentric needle records apparent single-fiber action potentials (spikes). A voluntary activation measures the jitter between spikes from two endplates. An electrical activation measures the jitter of one spike (one endplate). The jitter is the most sensitive test for detecting a neuromuscular junction dysfunction. Most neuromuscular junction disorders are responsive to treatment.

Resumo O nervo terminal e a membrana muscular compõem a junção neuromuscular. Após a abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem, os potenciais de ação do axônio motor provocam uma cascata de eventos que libera acetilcolina das vesículas para a fenda sináptica, ligando-se ao receptor na membrana muscular para despolarização. O potencial de ação muscular composto de baixa amplitude ocorre nas desordens pré-sinápticas, aumentando em mais de 100% após esforço de 10 segundos na síndrome miastênica de Lambert-Eaton e menos no botulismo. A eletromiografia pode mostrar potenciais de ação da unidade motora miopáticos e instabilidade morfológica ("jiggle") devido ao bloqueio do impulso. Estimulação nervosa repetitiva (ENR) de baixa frequência é útil nos distúrbios pós-sinápticos, como miastenia gravis e a maioria das síndromes miastênicas congênitas, quando há número reduzido de receptores de acetilcolina funcionantes. ENR de baixa frequência com decremento >10% é anormal comparando-se à amplitude do quarto com o primeiro potencial de ação muscular composto. ENR de alta frequência é útil nas doenças pré-sinápticas, como síndrome miastênica de Lambert-Eaton, botulismo e algumas síndromes miastênicas congênitas raras. ENR de alta frequência libera mais cálcio, aumenta acetilcolina, resultando em incremento do potencial de ação muscular composto. O eletrodo de agulha concêntrico registra potenciais de ação aparente de fibra única (PAAFU). Ativação voluntária mede jitter entre dois PAAFUs (duas junções neuromusculares). Ativação elétrica mede jitter de um PAAFU (uma junção neuromuscular). Jitter é o teste mais sensível para detectar disfunção de junção neuromuscular. A maioria dos distúrbios juncionais é responsiva ao tratamento.

Myasthenia gravis in clinical practice / Miastenia gravis na prática clínica

ABSTRACT Background: Myasthenia gravis is largely a treatable disease, but it can result in significant morbidity and even mortality, which can usually be avoided, or at least mitigated, with timely diagnosis and appropriate treatment of the disease. Objective: this review aims to summarize the main practical aspects of the diagnostic approach, treatment and care of myasthenic patients. Methods: The authors performed a non-systematic critical review summarizing the main practical aspects of myasthenia gravis. Results: Most patients with myasthenia have autoantibodies targeted at acetylcholine receptors or, less commonly, muscle-specific kinase - MuSK. Electrophysiology plays an important role in the diagnosis of neuromuscular junction dysfunction. The central clinical manifestation of myasthenia gravis is fatigable muscle weakness, which can affect eye, bulbar, respiratory, and limb muscles. With rare exceptions, patients have a good response to symptomatic treatment, but corticosteroids and/or immunosuppressants are usually also necessary to obtain good control of the manifestations of the disease. Conclusion: Knowledge of the peculiar aspects of their clinical and electrophysiological presentations is important for the diagnosis. Likewise, specific treatment and response time to each drug are crucial for proper care.

RESUMO Antecedentes: A miastenia gravis é, em grande parte, uma doença tratável, mas pode resultar em significativa morbidade e até mortalidade, que geralmente pode ser evitada, ou pelo menos atenuada, com diagnóstico oportuno e tratamento adequado da doença. Objetivo: Esta revisão visa resumir os principais aspectos práticos da abordagem diagnóstica, do tratamento e dos cuidados de pacientes miastênicos. Métodos: Os autores realizaram uma revisão crítica não sistemática, resumindo os principais aspectos práticos da miastenia gravis. Resultados: A maioria dos pacientes com miastenia apresenta autoanticorpos direcionados aos receptores de acetilcolina ou, menos comumente, quinase músculo-específica - MuSK. A eletrofisiologia desempenha um papel importante no diagnóstico da disfunção da junção neuromuscular. A manifestação clínica central da miastenia gravis é a fraqueza muscular fatigável, que pode afetar os músculos oculares, bulbares, respiratórios e dos membros. Com raras exceções, os pacientes respondem bem ao tratamento sintomático, mas geralmente também são necessários corticosteroides e/ou imunossupressores para se obter um bom controle das manifestações da doença. Conclusão: O conhecimento dos aspectos peculiares de suas apresentações clínicas e eletrofisiológicas é importante para o diagnóstico. Da mesma forma, o tratamento específico e o tempo de resposta a cada medicamento são cruciais para o cuidado adequado.

Effects of Mechanical Vibration in Neuromuscular Junctions and Fiber Type of the Soleus Muscle of Oophorectomized Wistar Rats / Efeitos da vibração mecânica nas junções neuromusculares e tipo de fibra do músculo sóleo de ratas wistar ooforectomizadas

Abstract Objective To evaluate the neuromuscular junctions (NMJs) and the type of muscle fibers of the soleus muscle of oophorectomized Wistar rats submitted to a mechanical vibration protocol. Methods A total of 36 randomized rats were used in the pseudo-oophorectomy without and with treatment and oophorectomy without and with treatment groups. The treatment was performed with a vibratory platform, frequency of 60 Hz and duration of 10 minutes, 3 times a week, for 4 weeks. At the end of the intervention period, the animals were euthanized and the soleus muscles were collected and processed for analysis of the NMJs and fiber type. The data were analyzed for normality by the Shapiro-Wilk test and analysis of the 3-way variance using the post-hoc Tukey test, when necessary, and a significance level of 5% was adopted. Results In the analysis of the NMJs, the oophorectomy group presented a smaller area than the pseudo-oophorectomy group, but the oophorectomy with treatment group was equal to the pseudo-oophorectomy with treatment group. For the larger diameter of the joints, the oophorectomy group was also different from the others; however, the oophorectomy and treatment animals were larger than those of the pseudo-oophorectomy and treatment group. There was no distinction of the types of fibers, with the muscle presenting fibers of the oxidative type. Conclusion Hormonal deprivation reduced the area and diameter of the NMJs, with reversion of this process in the groups that underwent vibratory platform treatment for 4 weeks, and both surgery and treatment did not influence the type of soleus muscle fiber, composed of oxidative fibers.

Resumo Objetivo Avaliar as junções neuromusculares (JNMs) e o tipo de fibras musculares do músculo sóleo de ratas Wistar ooforectomizadas e submetidas a um protocolo de vibração mecânica. Métodos Foram utilizadas 36 ratas randomizadas nos grupos pseudo-ooforectomia sem e com tratamento e ooforectomia sem e com tratamento. O tratamento foi realizado com plataforma vibratória, frequência de 60 Hz e duração de 10 minutos, 3 vezes por semana, durante 4 semanas. Ao término do período de intervenção, os animais foram eutanasiados e os músculos sóleos coletados e processados para análise das JNMs e tipo de fibra. Os dados foram analisados quanto à normalidade pelo teste Shapiro-Wilk e análise da variância de 3 vias, utilizando o pós-teste de Tukey quando necessário, tendo sido adotado o nível de significância de 5%. Resultados Na análise das JNMs, o grupo ooforectomia apresentou área menor que o grupo pseudo-ooforectomia, porém o grupo ooforectomia tratado igualou-se ao grupo pseudo-ooforectomia tratado. Para o maior diâmetro das junções, o grupo ooforectomia também se apresentou diferente dos demais; porém, os animais do grupo ooforectomia tratado foram maiores que o grupo pseudo-ooforectomia tratado. Não houve distinção dos tipos de fibras, com o músculo apresentando fibras do tipo oxidativo. Conclusão A privação hormonal reduziu a área e o diâmetro das JNMs, com reversão deste processo nos grupos que realizaram o tratamento com plataforma vibratória durante 4 semanas e, ainda, tanto cirurgia quanto tratamento não influenciaram no tipo de fibra do músculo sóleo, composto por fibras oxidativas.

Análise do jitter com agulha concêntrica em pacientes com miastenia gravis autoimune adquirida / Concentric needle jitter analysis in patients with autoimmune acquired myasthenia gravis

A técnica de eletromiografia de fibra única (EMGFU), mediante análise do jitter, é o método neurofisiológico mais sensível para a confirmação do distúrbio da junção neuromuscular na miastenia gravis (MG). Os registros são tradicionalmente obtidos com agulha de fibra única, de alto custo e reutilizável. Por causa da necessidade atual do uso de material descartável, a agulha concêntrica vem sendo utilizada em substituição à agulha de fibra única. A técnica utilizada é semelhante, porém os potencias de ação para a análise do jitter são obtidos com eletrodo de agulha concêntrica (Eletromiografia de fibra única - jitter com agulha concêntrica, EMGFU-JAC). Contudo, os estudos são escassos e as metodologias utilizadas são heterogêneas com a utilização dessa agulha. OBJETIVOS: Este estudo tem por objetivo mensurar os valores de jitter obtidos com agulha concêntrica, no músculo Orbicularis Oculi, em sujeitos saudáveis e em pacientes com MG autoimune adquirida e avaliar a validade do método nas formas generalizada e ocular da doença. MÉTODOS: Foram estudados 20 sujeitos saudáveis, 20 pacientes com miastenia gravis forma generalizada (grupo MGG) e 13 com a forma ocular da doença (grupo MGO). A EMGFU-JAC foi realizada em todos os participantes, idealmente com 20 medidas de jitter em cada estudo. O jitter foi expresso como a média das diferenças consecutivas (MCD). Em todos os pacientes do estudo foram realizados o teste de estimulação repetitiva e dosagem sérica de anticorpo antirreceptor de acetilcolina (ac-AChR) no momento da análise do jitter. Nos pacientes soronegativos para ac-AChR, foi pesquisado o anticorpo antimúsculo específico tirosina-quinase (ac-MuSK). Foram definidos o limite superior da normalidade (LSN) para a média do MCD de cada estudo e para valores individuais de MCD. Os critérios de anormalidade foram: (1) média do MCD acima do LSN; ou (2) mais de 10% dos valores individuais de MCD acima do LSN. A definição do LSN para valores...

Single fiber electromyography (SFEMG) technique, through jitter analysis, is the most sensitive neurophysiological method for confirmation of neuromuscular junction disorder in myasthenia gravis (MG). Records are traditionally obtained with single fiber needle, which is reusable and has a high-cost. Due to the current need of using disposable material, concentric needle has been used to replace single fiber needle. The technique is similar, but the action potential for jitter analysis is obtained with concentric needle electrode (SFEMG - concentric needle jitter, SFEMG-CNJ). However, studies are scarce and methodologies used are heterogeneous with the use of this needle. OBJECTIVES: This study aims to measure jitter values obtained with concentric needle in the Orbicularis Occuli muscle in healthy subjects and in patients with autoimmune acquired MG and to assess the validity of the method in generalized and ocular forms of the disease. METHODS: 20 healthy subjects, 20 patients with generalized myasthenia gravis (GMG group) and 13 with the ocular form of the disease (OMG group) were studied. SFEMG-CNJ was performed on all participants, ideally with 20 jitter values in each study. Jitter was expressed as the mean consecutive difference (MCD). Repetitive nerve stimulation and serum acetylcholine receptor antibody (AChR-ab) were performed in all patients in the study, by the time of jitter analysis. Tyrosine kinase specific antibody muscle antibodies (MuSK-ab) were performed in AChR-ab negative patients. The upper limit of normality (ULN) for the mean MCD and for individual jitter values were defined. The abnormality criteria were: (1) mean MCD above ULN; or (2) more than 10% of individual jitter values above ULN. The definition of ULN for individual jitter values was based on the concept that two out of 20 jitter values above ULN are acceptable in a healthy muscle for voluntary contraction technique. Therefore, the ULN for the 18th highest...

Study of crotoxin on the induction of paralysis in extraocular muscle in animal model / Estudo da crotoxina na indução de paralisia da musculatura extraocular em modelo animal

PURPOSE: Crotoxin is the major toxin of the venom of the South American rattlesnake Crotalus durissus terrificus, capable of causing a blockade of the neurotransmitters at the neuromuscular junction. The objective of this study was to appraise the action and effectiveness of the crotoxin induced paralysis of the extraocular muscle and to compare its effects with the botulinum toxin type A (BT-A). METHODS: The crotoxin, with LD50 of 1.5 µg, was injected into the superior rectus muscle in ten New Zealand rabbits. The concentration variance was 0.015 up to 150 µg. Two rabbits received 2 units of botulinum toxin type A for comparative analysis. The evaluation of the paralysis was performed using serial electromyography. After the functional recovery of the muscles, which occurred after two months, six rabbits were sacrificed for anatomopathology study. RESULTS: The animals did not show any evidence of systemic toxicity. Transitory ptosis was observed in almost every animal and remained up to fourteen days. These toxins caused immediate blockade of the electrical potentials. The recovery was gradual in the average of one month with regeneration signs evident on the electromyography. The paralysis effect of the crotoxin on the muscle was proportional to its concentration. The changes with 1.5 µg crotoxin were similar to those produced by the botulinum toxin type A. The histopathology findings were localized to the site of the injection. No signs of muscle fiber's necrosis were seen in any sample. The alterations induced by crotoxin were also proportional to the concentration and similar to botulinum toxin type A in concentration of 1.5 µg. CONCLUSION: Crotoxin was able to induce transitory paralysis of the superior rectus muscle. This effect was characterized by reduction of action potentials and non-specific signs of fibrillation. Crotoxin, in concentration of 1.5 µg was able to induce similar effects as botulinum toxin type A.

OBJETIVO: A crotoxina é a principal toxina do veneno da cobra cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus e causa bloqueio da neurotransmissão na junção neuromuscular. O objetivo deste estudo foi avaliar a ação e aplicabilidade da crotoxina na indução de paralisia da musculatura extrínseca ocular, e comparar seus efeitos com os da toxina botulínica do tipo A (TB-A). MÉTODOS: A crotoxina, com DL50 de 1,5 µg, foi aplicada no músculo reto superior direito de dez coelhos da raça neozelandesa, em concentrações que variaram de 0,015 µg a 150 µg. Em dois coelhos, utilizou-se 2 unidades de toxina botulínica do tipo A para análise comparativa. A avaliação da paralisia foi realizada através de eletromiografia seriada. Após a recuperação, que ocorreu em dois meses, seis coelhos foram sacrificados para estudo anátomopatológico. RESULTADOS: Os animais não apresentaram sinais de intoxicação sistêmica. Ptose palpebral transitória foi observada em quase todos os animais e permaneceu por até 14 dias. As toxinas causaram um bloqueio imediato da captação dos potenciais elétricos. A recuperação foi gradativa no período aproximado de um mês, observando-se sinais evidentes de regeneração no registro eletromiográfico. Os efeitos da crotoxina na paralização do músculo injetado foram proporcionais à concentração. A crotoxina, na concentração de 1,5 µg, induziu alterações semelhantes às da toxina botulínica do tipo A. Os achados anátomo-patológicos foram localizados somente na região em que se aplicou as toxinas, não havendo necrose de fibras musculares em nenhuma amostra analisada. As alterações causadas pela crotoxina também foram proporcionais à concentração utilizada e similares a toxina botulínica do tipo A na concentração de 1,5 µg. CONCLUSÃO: A crotoxina foi capaz de induzir paralisia transitória do músculo reto superior. Este efeito foi caracterizado pela redução na amplitude dos potenciais de ação e sinais inespecíficos de fibrilação. Observou-se que a ação da crotoxina, em concentração de 1,5 µg, proporcionou efeito semelhante ao da toxina botulínica do tipo A.

Estudo comparativo: bioquimico e imunofarmacologico do veneno total, da crotoxina e suas isoformas de crotapotina e PLA2 de crotalus durissus terrificus. C. d. ruruima C.d. cascavella e C. d. collilineatus / Comparative study: biochemical and Immunopharmacology of the whole venom, crotoxin and of its isoforms crotapotina and PLA2 from Crotalus durissus terrificus. C. d. ruruima C.D. cascavella and C. d. collilineatus

Este trabalho está dividido em três momentos, o primeiro trata-se de um estudo comparativo do efeito dos venenos brutos de Crotalus durissus terrificus; C. d. ruruima; C. d. cascavella e C. d. collilineatus, bem como da crotoxina e da crotamina sobre a junção neuromuscular. O veneno C. d. ruruima foi purificado pela primeira vez através de HPLC em uma coluna Protein Pack SW 300, onde foi obtida a crotoxina e a crotamina (os demais venenos já foram purificados e os dados publicados). O estudo neurotóxico foi realizado em duas preparações nervo-frênico diafragma de camundongo e biventer cervicis de pintainho. Dos experimentos realizados em mamíferos e aves obteve-se o efeito neurotóxico esperado nas concentrações de 10 mg/ml. Os venenos brutos e as crotoxinas das serpentes C. d. terrificus e C. d. ruruima em preparações de mamífero produziram aumento da amplitude seguido de bloqueio total da resposta contrátil, diferentemente dos venenos e das crotoxinas das serpentes C. d. cascaavella e C. d. collilineatus, que causaram apenas bloqueio total neuromuscular. Em preparações de aves os quatro venenos e crotoxinas estudados induziram bloqueio total, porém sem causar facilitação. As crotaminas-positivas, estudadas em nervo...

This work is divided at three moments, the first one if terrificus deals with a comparative study of the effect of the crude venoms of Crotalus durissus; C. d. ruruima; C. d. cascavella and C. d. collilineatus, as well as of the crotoxin and the crotamine on the junction neuromuscular. Venoms C. d. ruruima was purified for the first time through HPLC in a column Protein Pack sw 300, where it was gotten the crotoxin and the crotamine (the too much venoms already had been purified and the published data). The neurotoxic study nerve-frênico was carried through in two preparations diaphragm of mouse and to chick biventer cervicis. The experiments carried through in mammals and birds the waited neurotoxic effect in the was gotten concentrations of 10 mg/ml. The crude venoms and the crotoxin of rastnaks C. d. terrificus and C. d. ruruima in preparations of mammal had produced increase of the followed amplitude of complete blockade of the contractil reply, differently of the venoms and the crotoxin of rastnakes C. d. cascavella and C. d. collilineatus, that they had caused only complete blockade to neuromuscular. In preparations of birds the four studied venoms and crotoxin had induced complete blockade, however without causing facilitation. The crotamine-positive, studied in nerve-frenico diaphragm of mouse of snakes C. d. terrificus and C. d. ruruima, in the concentration of 10 mg/ml, had caused facilitatori effect returning to the 120 after amplitude have controlled min of incubation. When crotoxin ...