Kombinovaná aplikace elektricky stimulované kontrakce antagonisty během chůze (studie chůze)

Osteoartróza kolene (KOA) je nejčastější příčinou invalidity nejen ve Spojených státech, ale také v Japonsku. KOA je spojena s bolestí, slabostí kvadricepsu, otoky, nestabilitou, poklesem rozsahu pohybu, fyzických funkcí a kvality života (QOL) (1). Zejména slabost kvadricepsu může přispět k incidentu symptomatického a progresivního onemocnění (2, 3), způsobit funkční omezení a invaliditu (4) a zvýšit riziko úmrtnosti (5). Jak aerobní cvičení, tak cvičení s odporem se doporučují k léčbě lidí s osteoartrózou kolena (KOA) (6). Cvičení se střední nebo silnou intenzitou je však často problémem pro lidi s bolestí kolene nebo s anamnézou zranění kolena.

Neuromuskulární elektrická stimulace (NMES) je široce používána jako metoda ke zvýšení svalové síly a zlepšení fyzické funkce i při nízké střední intenzitě cvičení (7). Účinek NMES se však může ukázat jako nedostatečný, protože intenzita cvičení je určena úrovní odolnosti uživatele elektrické stimulace (7). Na druhou stranu je pro úlevu od bolesti účinná transkutánní elektrická stimulace, tzv. transkutánní elektrická nervová stimulace (TENS) (8). Bolest kolen nezávisle snižovala sílu a aktivaci kvadricepsu (9). TENS obnovuje inhibovanou motorickou funkci kvadricepsu (centrální a svalovou aktivaci) prostřednictvím úlevy od bolesti (10). Navíc kombinovaná aplikace elektrické stimulace (ES) a volních kontrakcí (VC) je údajně účinnější než samotná ES nebo VC (11). Proto byl vyvinut hybridní tréninkový systém (HTS), který odolává pohybu dobrovolně se stahujícího agonistického svalu pomocí síly generované jeho elektricky stimulovaným antagonistou (NMES), jako způsob, jak kombinovat aplikaci elektrické stimulace a dobrovolné kontrakce (12). HTS je metoda, která odstraňuje nevýhody jak volního cvičení, tak NMES (13). Bylo hlášeno, že HTS je nová tréninková technika, která může zvýšit svalovou sílu i svalovou hmotu (12, 13, 14, 15). V poslední době se HTS ukazuje jako příslib jako protiopatření proti muskuloskeletálnímu zneužívání astronautů, protože technika HTS může vytvářet odpor při cvičení v těle, i když není gravitace (1). Kromě toho lze HTS využít při mnoha různých typech cvičení (např. cvičení extenze kolene, dřep a flexe v kyčli, cvičení chůze a cvičení na kole) (17, 18). Zdá se, že pro zlepšení svalové síly a fyzické funkce je efektivnější kombinovat HTS se snadným cvičením (např. extenze kolen, chůze a dřepy) pro pacienty s KOA.

Hlavním účelem cvičební terapie pro KOA je nejen zlepšení svalové síly (zejména m. quadriceps femoris), ale také úleva od bolesti (19, 20). Zlepšení svalové síly chrání klouby a zmírňuje nociceptivní stimulaci. Cvičení však někdy bolest zvyšuje. Kromě patologické změny v kloubních strukturách se na bolesti KOA zřejmě podílejí změny v centrálním zpracování bolesti nebo centrální senzibilizaci (19). Murphy a kol. uvedli, že 36 % heterogenního vzorku pacientů s kyčlí a KOA vykazovalo známky centrální senzibilizace [22]. Tento nález byl neúplně charakterizován, ale je nutné uvažovat o centrální senzibilizaci v léčbě pacientů s KOA. Z teoretického hlediska má cvičení potenciál léčit proces centrální senzibilizace: např. cvičení aktivuje mozkem řízenou endogenní analgezii (23). Počáteční záchvat vysoce intenzivního excentrického cvičení vyvolává centrální senzibilizaci, ale opakované kolo cvičení usnadňuje inherentní ochranné mechanismy páteře (efekt opakovaných záchvatů) (24). Cvičení ipsilaterálního odporu může navíc zabránit centrální senzibilizaci [25]. Proto se doporučuje časově závislý přístup, který znamená, že pacient nepřestává cvičební záchvaty, jakmile se místní intenzita bolesti zvýší [22]. Bylo ukázáno několik zpráv o dysfunkční endogenní analgezii u pacientů s muskuloskeletální bolestivou reakcí na aerobní cvičení, ale žádný typ aerobního cvičení nebyl schopen aktivovat endogenní analgezii (24). V současnosti neexistuje žádná zpráva o cvičební metodě, která by byla účinná u pacientů s centrální senzibilizací. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) patří do neurotrofické rodiny růstových faktorů. Ztráta BDNF obvykle vede k neurodegeneraci v těchto motorických centrech a nakonec vede k několika závažným motorickým onemocněním, jako je amyotrofická laterální skleróza, spinocerebelární ataxie, Parkinsonova choroba, Huntingtonova choroba, stejně jako vestibulární syndrom. Tyto neurotrofické faktory (např. klesající neurotrofický faktor odvozený z mozku) jsou slibnými novými cestami pro snížení hyperexcitability CNS u pacientů s centrální senzibilizační bolestí (2). Da Graca-Tarrago a kol. ukázaly, že 30minutová elektrická intramuskulární stimulace u osteoartrózy snížila bolest, zvýšila místní práh tlaku bolesti (PPT) a snížila BDNF (27). Gajewska-Wozniak a kol. uvedli, že nízkoprahová elektrická stimulace periferních nervů ke stimulaci aferentních vláken Ia (proprioceptivní signalizace) může ovlivnit expresi BDNF u potkanů ​​(28). HTS je cvičební technika, která využívá elektricky excentrické svalové kontrakce. Yamaguchi a kol. ukázaly, že H-reflex soleus se po jedné HTS nepříznivě zvýšil při konvenčním rezistenčním cvičení (29). Zdá se, že to naznačuje, že HTS slouží k aktivaci Ia vláken. HTS může ovlivnit centrální senzibilizaci a zmírnit bolest u pacientů s KOA.