Metabolické zdraví u jedinců s poraněním míchy (SCI) (SCI)

Stupňující se prevalence metabolických poruch u jedinců s dlouhodobým poraněním míchy (SCI) zdůrazňuje naléhavou potřebu včasných intervencí pro prevenci a zlepšení kvality života. Jedinci s SCI, i když jsou často relativně mladí, jsou vystaveni vysokému riziku rozvoje inzulinové rezistence a diabetu 2. typu brzy po nástupu zranění. Kosterní sval je hlavním místem likvidace glukózy v potravě, ale vztah mezi adaptacemi v kosterním svalu po SCI a rozvojem metabolických poruch zůstává nedostatečně objasněn. Během 6 měsíců po SCI svaly dolních končetin atrofují až o 45 % a jedinci vykazují 3násobné zvýšení hladiny intramuskulárního tuku ve srovnání s kontrolami schopnými (AB). Navíc během 6 měsíců po SCI se únavově odolná a oxidativní svalová vlákna typu I a typu IIa přemění na vysoce únavná, glykolytická svalová vlákna typu IIax a IIx s narušeným oxidačním metabolismem. Udržování přiměřené svalové hmoty a metabolických funkcí nebylo nikdy cíleno jako potenciální strategie k prevenci chronických metabolických poruch u jedinců s SCI. Očekává se, že včasná prevence těchto škodlivých adaptací bude účinnější než pokusy zvrátit změny několik měsíců nebo let po SCI.

Mezi dostupnými experimentálními strategiemi pro zvrácení atrofie a zlepšení metabolismu kosterního svalstva u jedinců s SCI se zdá, že existuje konsenzus, že svalová kontrakce prostřednictvím neuromuskulární elektrické stimulace (NMES) je nejúčinnějším přístupem. Výzkumníci nedávno prokázali, že 8 týdnů cvičení s rezistencí na NMES u lidí s dlouhotrvající SCI účinně zvýšilo velikost svalových vláken a distribuci svalových vláken typu IIa; tento zásah však nezvýšil distribuci vláken typu I. Existuje potřeba nových programů NMES, které indukují klíčové molekulární adaptace jak na rezistenci, tak na aerobní cvičení, aby se zachoval oxidativní, únavově odolný a na inzulín citlivý fenotyp po SCI.

Zde vyšetřovatelé navrhují včasnou intervenci kombinovaného NMES (Comb-NMES). Tento program spojuje elektricky indukovaný odpor a aerobní cvičení na svalové skupině extenzorů kolena (quadriceps) s cílem udržet nebo dokonce zlepšit svalovou hmotu a metabolické funkce. Navrhovaný program Comb-NMES opakovaně zatěžuje ochrnuté svaly extenzorů kolena jak nízkofrekvenční elektrickou stimulací (aerobní trénink) ke zlepšení oxidačního metabolismu a udržení vláken typu I, tak vysokofrekvenční (odporový trénink) elektrickou stimulací s dynamickými kontrakcemi, aby se zabránilo atrofii a udržení typu IIa vlákna.

Vyšetřovatelé budou testovat následující centrální hypotézu, že ve srovnání s kontrolní skupinou si ti, kteří byli léčeni Comb-NMES po dobu 6 týdnů brzy po SCI, udrží lepší metabolický profil celého těla, z velké části řízený udržováním paralyzované svalové hmoty, fenotypu vláken ( udržování vláken typu I a IIa) a svalové oxidační metabolické funkce. Vyšetřovatelé budou tuto hypotézu testovat v kontrolované klinické studii u pacientů s SCI s následujícími specifickými cíli:

Cíl 1: Kvantifikovat účinky Comb-NMES na klinicky důležitá měření metabolických funkcí.

Hypotéza 1. Ve srovnání s kontrolní skupinou udrží 6 týdnů Comb-NMES (3 dny/týden) vyšší glukózovou toleranci a celotělovou citlivost na inzulín.

Cíl 2: Kvantifikovat buněčné, molekulární a funkční adaptace ve čtyřhlavém svalu, které jsou zodpovědné za zlepšení svalového metabolismu a celkového metabolického profilu.

Hypotéza 2.1. Ve srovnání s kontrolní skupinou udrží 6 týdnů Comb-NMES (3 dny/týden) lepší využití svalové glukózy, oxidační metabolismus, velikost svalů, sílu a odolnost proti únavě, stejně jako zdravý fenotyp svalových vláken (homogenní distribuce typu vlákna I, IIa a IIx).

Hypotéza 2.2. Comb-NMES-indukovaná zlepšení celkového metabolického profilu se odrazí ve změnách v metabolitových signaturách souvisejících se svalovou mitochondriální funkcí a intermediárním metabolismem.