Metabolisk sundhed hos personer med rygmarvsskade (SCI) (SCI)

Den eskalerende forekomst af metaboliske lidelser hos personer med langvarig rygmarvsskade (SCI) fremhæver det presserende behov for tidlige indgreb til forebyggelse og forbedring af livskvaliteten. Personer med SCI, selv om de ofte er relativt unge, har høj risiko for at udvikle insulinresistens og type 2-diabetes kort efter skadens begyndelse. Skeletmuskulatur er det vigtigste sted for bortskaffelse af glukose i kosten, men forholdet mellem tilpasninger i skeletmuskulaturen efter SCI og udviklingen af ​​metaboliske forstyrrelser er stadig dårligt forstået. Inden for 6 måneder efter SCI, atrofierer underekstremiteterne med op til 45 %, og individer viser en 3-fold stigning i intramuskulære fedtniveauer sammenlignet med raske (AB) kontroller. Desuden, inden for 6 måneder efter SCI, omdannes træthedsresistente og oxidative Type I og Type IIa muskelfibre til meget trætte, glykolytiske Type IIax og IIx muskelfibre med nedsat oxidativ metabolisme. Vedligeholdelse af tilstrækkelig muskelmasse og metabolisk funktion har aldrig været målrettet som en potentiel strategi til forebyggelse af kroniske metaboliske lidelser hos personer med SCI. Tidlig forebyggelse af disse skadelige tilpasninger forventes at være mere effektiv end at forsøge at vende ændringer flere måneder eller år efter SCI.

Blandt de tilgængelige eksperimentelle strategier til at vende atrofi og forbedre skeletmuskelmetabolisme hos individer med SCI, synes der at være konsensus om, at muskelsammentrækning via neuromuskulær elektrisk stimulation (NMES) er den mest potente tilgang. Forskerne viste for nylig, at 8 ugers NMES-resistenstræning hos mennesker med langvarig SCI effektivt øgede myofiberstørrelsen og fordelingen af ​​Type IIa myofiber; denne indgriben øgede imidlertid ikke fordelingen af ​​Type I-fibre. Der er behov for nye NMES-programmer, der inducerer vigtige molekylære tilpasninger til både modstand og aerob træning for at opretholde en oxidativ, træthedsresistent og insulinfølsom fænotype efter SCI.

Her foreslår efterforskerne en tidlig intervention af kombineret NMES (Comb-NMES). Dette program kombinerer elektrisk induceret modstand og aerob træning på knæekstensormuskelgruppen (quadriceps) med det mål at opretholde eller endda forbedre muskelmasse og metabolisk funktion. Det foreslåede Comb-NMES-program understreger gentagne gange de lammede knæekstensormuskler med både lavfrekvent elektrisk stimulation (aerob træning) for at forbedre oxidativt stofskifte og bibeholde Type I-fibre og højfrekvent (modstandstræning) elektrisk stimulation med dynamiske sammentrækninger for at forhindre atrofi og fastholde type IIa fibre.

Forskerne vil teste følgende centrale hypotese, at sammenlignet med en kontrolgruppe vil de behandlede med Comb-NMES i 6 uger tidligt efter SCI opretholde en bedre metabolisk profil i hele kroppen, hovedsagelig drevet af vedligeholdelse af lammet muskelmasse, fiberfænotype ( vedligeholdelse af type I og IIa fibre) og muskeloxidativ metabolisk funktion. Efterforskerne vil teste denne hypotese i et kontrolleret klinisk forsøg med patienter med SCI med følgende specifikke mål:

Mål 1: Kvantificere virkningerne af Comb-NMES på klinisk vigtige mål for metabolisk funktion.

Hypotese 1. Sammenlignet med en kontrolgruppe vil 6 ugers Comb-NMES (3 dage/uge) opretholde højere glukosetolerance og hele kroppens insulinfølsomhed.

Mål 2: Kvantificere cellulære, molekylære og funktionelle tilpasninger i quadriceps-musklen, der er ansvarlige for forbedringer i muskelmetabolisme og overordnet metabolisk profil.

Hypotese 2.1. Sammenlignet med en kontrolgruppe vil 6 ugers Comb-NMES (3 dage/uge) opretholde bedre muskelglukoseudnyttelse, oxidativ metabolisme, muskelstørrelse, styrke og træthedsmodstand samt en sund muskelfiberfænotype (homogen fordeling af type I-, IIa- og IIx-fibre).

Hypotese 2.2. Comb-NMES-inducerede forbedringer i den overordnede metaboliske profil vil blive afspejlet i ændringer i metabolitternes signaturer relateret til muskel mitokondriel funktion og intermediær metabolisme.