Neuromuskuläre Plastizität als Reaktion auf Fettleibigkeit: Auswirkungen mechanischer Überlastung, Stoffwechselstörungen und Alter (PLANEUROB)

Die in der Literatur verfügbaren begrenzten Daten deuten darauf hin, dass Insulinresistenz, leichte Entzündungen und Infiltration von Muskellipiden die Drehmomentproduktionskapazität negativ beeinflussen und die neuromuskuläre Ermüdbarkeit fördern können. Die Insulinresistenz hat somit über Auswirkungen auf das autonome Nervensystem Auswirkungen auf die Durchblutung aktiver Muskeln (Petrofsky und al. 2009). Insulinresistenz ist auch mit einer Störung der Na+/K+-Pumpaktivität, der Erregungs-Kontraktions-Kopplung, der intrazellulären ATP-Konzentration (Orlando und al. 2016) und der Mitochondrienfunktion (Slattery und al. 2014) verbunden. Es wird erwartet, dass all diese Wirkungen die Entwicklung von peripherer Erschöpfung bei adipösen Patienten mit Typ-2-Diabetes verstärken, und es wird erwartet, dass eine beeinträchtigte Mitochondrienfunktion zu einer beeinträchtigten Erholungsfähigkeit nach dem Training führt. Auch Entzündungen können die Drehmomenterzeugung beeinträchtigen. Einige Studien haben eine negative Korrelation zwischen der Muskeldrehmomentproduktion und dem Entzündungsstatus bei übergewichtigen Jugendlichen (Ruiz und al. 2008) und Senioren (Visser und al. 2002) gezeigt. Entzündungen sind mit einer Verringerung der Muskelmasse verbunden, was aus einer Hemmung der Proteinsynthese resultieren kann (Guillet und al. 2012). Eine Entzündung könnte über die Stimulation der Afferenzen III und IV auch negative Auswirkungen auf die nervösen Faktoren der Drehmomenterzeugung haben, wie es bei gesunden Probanden vorgeschlagen wurde (Dousset und al. 2007). Dies wurde jedoch nie nachgewiesen. Schließlich könnten Ödeme im Zusammenhang mit der Entzündungsreaktion die Architektur und Muskeldimensionen verändern, wie bei gesunden Probanden (Ishikawa und al. 2006) oder solchen, die an entzündlichen Erkrankungen leiden (Kaya und al. 2013), gezeigt wurde. Bis heute müssen die Folgen einer leichten Entzündung, kombiniert oder nicht mit Alterung, auf die Muskel- und Nervenfaktoren der Kraftproduktion bei adipösen Erwachsenen experimentell charakterisiert werden. Die Muskellipidinfiltration kann auch negative Auswirkungen auf die Muskelproteinsynthese (Tardif und al. 2014) und insbesondere auf die Kraft haben. Dies wurde häufig bei nicht adipösen älteren Menschen berichtet (Sipilä und Suominen 1994). Interessanterweise berichtete eine andere Studie über eine negative Korrelation zwischen dem intramuskulären Lipidgehalt und dem Grad der freiwilligen Aktivierung des Quadrizeps bei nicht übergewichtigen älteren Menschen (Yoshida und al. 2012), was die oben diskutierte Korrelation erklären könnte. Für erwachsene adipöse Patienten liegen unseres Wissens keine Daten vor. Es ist jedoch anzunehmen, dass eine Lipidinfiltration hemmende Wirkungen auf das Aktivierungsniveau motorischer Einheiten und damit auf die Kraftentfaltung haben würde. Es ist auch wahrscheinlich, dass die Lipidinfiltration die Muskelarchitekturanpassungen an Übergewicht einschränkt (kontraktiles und Fettgewebe konkurrieren darum, sich in einem begrenzten Muskelvolumen zu entwickeln). Die mathematische Modellierung der Auswirkungen der Lipidinfiltration auf die Muskelmechanik (Rahemi und al. 2015) legt nahe, dass intramuskuläre Lipide die kontraktile Aktivität stören könnten, indem sie die Verkürzung der Muskelfaszikel und die transversale Muskeldeformation während der Muskelkontraktion begrenzen. Diese theoretischen Vorhersagen müssen jedoch noch durch experimentelle Daten bestätigt werden.

Das Forschungsprojekt PLANEUROB ist eine physiologische Beobachtungsstudie, die die jeweiligen Auswirkungen von mechanischer Überlastung, Stoffwechselstörungen und Alter auf die Drehmomentproduktion, Ermüdbarkeit und Funktionsfähigkeit bei adipösen Menschen vergleicht. Die Probanden müssen in einer Sitzung ein Ermüdungsprotokoll, einen angepassten Margaria-Test und einen 6-minütigen Gehtest durchführen. Blutproben, Muskel-Ultraschall-Scanner und körperliche Aktivitätsbewertung werden ebenfalls durchgeführt.

Die Daten werden mit der Software LabChart 7.3 Pro (ADInstrument, New South Wales, Australien), ImageJ (NIH Image, Bethesda, Maryland, USA) und der Software Statistica 8.0 (StatSoft, Inc.) analysiert, und die Signifikanz wird auf zwei Seiten akzeptiert Alpha-Niveau von p<0,05. Die Normalität und Homogenität der Variablen werden jeweils durch einen Shapiro-Wilk-Test und einen Barlett-Test überprüft. Wenn die Normalität und Homogenität der Variablen verifiziert werden, werden die absoluten Werte der Variablen (Drehmoment, EMG, mittleres Grau usw.) unter Verwendung von Varianzanalysen (ANOVA) mit zwei Faktoren (Alter x Stoffwechselstörungen) mit wiederholten Messungen verglichen. Wenn Analysen eine signifikante Wirkung eines Faktors oder einer Wechselwirkung von Faktoren zeigen, werden Post-hoc-Newman-Keuls-Tests durchgeführt, um Unterschiede zwischen den verschiedenen Bedingungen zu bestimmen.