Tepelná terapie a studie svalové funkce

Mladí i starší jedinci se zúčastní vysokointenzivního intervalového tréninku na jedné noze extenzorů pravého kolena (4 intervaly po 4 minutách při 80 % maximálního aerobního výkonu se 4minutovými přestávkami mezi přestávkami, 3x týdně po dobu 6 týdnů).

Před a po 6 týdnech léčby bude měřena svalová funkce a kritická síla extenzorů kolena.

Subjekty budou provádět intenzivní cvičení extenze kolena na jedné noze 3krát týdně po dobu 6 týdnů. Konkrétně budou subjekty usazeny do vlastního ergometru pro extenze kolena a při provádění cvičení budou provádět dynamické extenze kolena na jedné noze (podobné cyklistice s jednou nohou). Po 6minutovém zahřátí při ~20 % maximálního aerobního výkonu dané nohy (stanoveném během stupňovaného zátěžového testu extenze kolena na jedné noze) provedou subjekty 4 4minutové cykly při ~80 % maximálního aerobního výkonu. Mezi každým cvičením dojde k zotavení 4 minuty na ~40 %. Na konci cvičení bude zajištěno ochlazení. Celkově budou subjekty provádět 40 minut extenze kolenního kloubu na jedné noze, 3krát týdně po dobu 6 týdnů.

Maximální aerobní výkon (stanovený stupňovaným zátěžovým testem) bude stanoven znovu po 3 týdnech, aby se vhodně upravila intenzita tréninku.

• HIIT

Mladí a starší jedinci se budou 3x týdně po dobu 6 týdnů účastnit tréninku tepelné terapie jedné nohy (quadriceps femoris, 120 minut krátkovlnné diatermie ke zvýšení teploty svalů na ~39C).

Před a po 6 týdnech léčby bude měřena svalová funkce a kritická síla extenzorů kolena.

• Krátkovlnná diatermie

Mladí a starší jedinci se budou 3x týdně po dobu 6 týdnů účastnit falešné léčby jednonohého, tepelného terapeutického tréninku extenzorů pravého kolena (120 minut s krátkovlnnou diatermickou jednotkou umístěnou na noze, ale nezapnutou).

Před a po 6 týdnech léčby bude měřena svalová funkce a kritická síla extenzorů kolena.

Mladí jedinci (18-35 let) podstoupí 2 týdny imobilizace nohou a každý den dostanou 2 hodiny falešné tepelné terapie. Při předstírané léčbě bude nahřívací zařízení přiloženo na končetinu, ale bez vědomí účastníka nebude zapnuto.

Svalová funkce a kritická síla extenzorů kolena budou měřeny před a po 2 týdnech imobilizace nohou.

Mladí jedinci (18-35 let) podstoupí 2 týdny imobilizace nohou a každý den dostanou 2 hodiny tepelné terapie. Tepelná terapie bude sestávat ze 120 minut krátkovlnné diatermie ke zvýšení teploty m. quadriceps femoris na ~39C.

Svalová funkce a kritická síla extenzorů kolena budou měřeny před a po 2 týdnech imobilizace nohou.

• Imobilizace nohou

Tolerance svalového cvičení, kvantifikovaná jako kritická síla, bude hodnocena před a po každé intervenci. Hlavním výsledkem bude změna kritického výkonu, vyjádřená ve wattech, vyvolaná každým zásahem.

Konkrétně budou účastníci provádět 3-5 různých silových výstupů cvičení natahování kolen na jedné noze, dokud budou moci. Následně se ke kvantifikaci kritického výkonu, vyjádřeného ve wattech, použije přímka, která nejlépe odpovídá celkové provedené práci a trvání každé zkoušky výstupního výkonu.

Funkce odporové tepny bude hodnocena pomocí techniky pasivního pohybu nohou (PLM) před a po každé intervenci. Hlavní proměnnou zájmu bude změna maximálního průtoku krve vyvolaného PLM od před do po každé intervenci.

Konkrétně bude PLM prováděno s členem výzkumného týmu pohybujícím kolenním kloubem subjektu v rozsahu 90 stupňů při frekvenci 1 Hz po dobu 60 sekund. Tento pasivní pohyb vyvolává hyperemickou odpověď, která bude kvantifikována pomocí Dopplerova ultrazvuku femorální arterie a vyjádřena v ml/min. Nejvyšší 1sekundový průměr průtoku krve, ke kterému dojde během pohybu, bude identifikován jako maximální odezva průtoku krve.

Hlavní proměnnou zájmu bude změna maximálního průtoku krve vyvolaného PLM od před do po každé intervenci.

Maximální rychlost průtoku krve dosažená během cvičení bude stanovena před a po každém zásahu. Hlavní proměnnou, která nás bude zajímat, bude změna maximálního průtoku krve při zátěži před a po každé intervenci, vyjádřená v ml/min.

Konkrétně se bude hodnotit průtok krve při zátěži kvantifikací maximální hyperemické odezvy, vyjádřené v ml/min, na aktivní cvičení extenze kolena jedné nohy. Po zahřátí budou subjekty provádět cvičení maximální extenze kolena na jedné noze po dobu 3 minut, zatímco průtok krve je kvantifikován pomocí Dopplerova ultrazvuku (Logiq E, GE) femorální arterie. Průměrná rychlost průtoku krve dosažená během posledních 30 sekund cvičení bude identifikována jako maximální průtok krve při cvičení, vyjádřený v ml/min.

Plocha průřezu svalových vláken biopsií z ošetřeného vastus lateralis bude použita ke kvantifikaci velikosti velikosti svalu před a po každé intervenci. Hlavní proměnnou, která nás bude zajímat, bude změna průměrné plochy průřezu myovlákna, vyjádřená v mikrometrech čtverečních, mezi před a po každém zásahu.

Konkrétně vzorky svalové biopsie budou upevněny na korku z tragantové gumy. Zmrazené vzorky budou nalepeny na mikroskopické sklíčko pro barvení. Sklíčka budou inkubována s fluorescenčně značenými protilátkami. CSA bude kvantifikováno pro každé vlákno pomocí softwaru Olympus CellSens a následně zprůměrováno pro všechna vlákna na sklíčku.

Svalová mitochondriální funkce bude měřena v permeabilizovaných vláknech biopsií z vastus lateralis před a po každém zákroku.

Konkrétně maximální sdružené dýchání (tj. OXPHOS nebo Stav 3) bude měřen elektrodou typu Clark (O2K, Oroboros) a vyjádřen v pikomolech kyslíku spotřebovaného za sekundu.

Hlavní proměnnou zájmu bude změna maximálního párového dýchání z období před zásahem do stavu po každém zákroku.

Před a po každém výkonu bude měřena plocha příčného řezu léčeného vastus lateralis magnetickou rezonancí. Hlavní proměnnou zájmu bude změna plochy průřezu, vyjádřená v centimetrech čtverečních, mezi před a po každém zásahu.

Konkrétně bude MRI použita k posouzení celé plochy svalového průřezu vastus lateralis. Účastníci budou skenováni vleže na zádech v 3.0 Tesla MRI skeneru (Siemens). Bude použita standardní 2-D multi-slice MRI pulzní sekvence s gradientem vyvolaným echem (GRE) společnosti Siemens. Snímky budou pořizovány v řezech každých 5 mm, což má za následek celkovou dobu sekvence přibližně 2 minuty. To poskytne příčné řezy vastus lateralis od báze femuru (distální kondyly) až po tříslo. .