Untersuchung geschlechtsspezifischer Unterschiede in metabolischen und mechanistischen Reaktionen auf durch Nichtgebrauch induzierte Muskelatrophie

Patienten in der Rehabilitation können als Reaktion auf Verletzungen, Operationen oder Krankheiten Perioden längerer Immobilisierung der Gliedmaßen unterzogen werden. Aufgrund von Nichtbenutzung können die Größe und Stärke der Muskeln, die die betroffene Extremität kontrollieren, erheblich abnehmen, was zu körperlichen Beeinträchtigungen oder einer geringeren Lebensqualität während der Erholungsphase führt. Gemessen als maximale isometrische Kontraktion nimmt die Muskelkraft in der immobilisierten Extremität mit einer dramatischen Rate von etwa 1,0–1,2 %/Tag ab. Dieser Rückgang der Muskelgröße und -stärke kann zwischen den Geschlechtern variieren – dies bleibt unklar. Es wird angenommen, dass Muskelatrophie durch einen signifikanten Rückgang der Muskelproteinsynthese (der Hauptweg, der zum Muskelwachstum/-hypertrophie führt) verursacht wird. Es gibt auch verschiedene Wege, durch die Muskeln abgebaut werden. Es sind die geschlechtsspezifischen Unterschiede in dieser abnehmenden Muskelproteinsyntheserate und dem Weg, durch den Muskeln abgebaut werden, die wir auf ihren Beitrag zum Rückgang der Muskelgröße und -kraft nach einer Phase der Immobilisierung untersuchen möchten.

Der Zweck der vorgeschlagenen Forschung besteht darin, zu definieren, ob es Unterschiede zwischen Frauen und Männern gibt (d. h. geschlechtsbasierte Unterschiede) in der metabolischen und mechanistischen Regulation der durch Nichtgebrauch induzierten Muskelatrophie in vivo beim Menschen.

Beim ersten Besuch des Teilnehmers vor Beginn der Studie (Tag 0) werden sie angewiesen, einen gesundheitsbezogenen Fragebogen auszufüllen, auf alle anthropometrischen Merkmale (Größe, Gewicht, Alter, Geschlecht) zu untersuchen und sich einem DXA-Scan des Körpers zu unterziehen Zusammensetzungsdetails. Sie werden mit allen Studienverfahren vertraut gemacht, einschließlich Muskelbiopsien, Krafttests, D2O, Ernährung und Bewegungsaufzeichnung. Sie werden auch für die Ruhigstellungsschiene angepasst. Das zu immobilisierende Bein wird bei jedem Teilnehmer randomisiert. Dieser erste Besuch dauert ungefähr 2 Stunden. Wenn die Teilnehmer am ersten Tag der Studie zurückkehren, wird zunächst eine Unterkörper-MRT-Untersuchung durchgeführt. Anschließend führen die Teilnehmer auf dem Biodex einbeinige Krafttests durch. Danach werden an Tag 2 venöse Blutentnahmen und Speichelproben entnommen. Den Teilnehmern wird ihre Aufsättigungsdosis von D2O (5 ml·kg Körpermasse-1 von 70 % D2O) verabreicht und sie erhalten tägliche Erhaltungsdosen von 50 ml D2O, die sie für die Dauer des Experiments weiterhin täglich einnehmen. Nach der Rückkehr zu Tag 3 werden die Teilnehmer einer einzelnen Skelettmuskelbiopsie aus dem Vastus lateralis eines Beins unterzogen. Die Teilnehmer wiederholen an diesem Tag ihre Blut- und Speichelprobe. Die Teilnehmer werden dann mit der Knieorthese und den Krücken ausgestattet, bevor sie die Einrichtung verlassen. Die Teilnehmer werden außerdem mit einem ActiGraph-Aktivitätsmonitor ausgestattet, um die körperliche Aktivität und den Energieverbrauch aufzuzeichnen, während sie 7 Tage lang immobilisiert sind. Dieser dritte Besuch dauert ungefähr 3 Stunden. Die Teilnehmer überwachen ihre eigene Nahrungsaufnahme durch eine Ernährungsaufzeichnung, die sie an 2 Wochentagen (d. h. Montag - Freitag) und ein Wochenendtag (d.h. Samstag Sonntag). Während der 7-tägigen Immobilisierung stellen die Teilnehmer jeden Tag eine Speichelprobe zur Messung der 2H-Anreicherung im Körperwasser bereit. Die Speichelproben sollten morgens direkt nach dem Aufwachen und vor jeder Nahrungsaufnahme entnommen werden. Die Teilnehmer sollten die 1 × 50 ml Erhaltungsdosis D2O pro Tag direkt nach der Entnahme ihrer Speichelproben trinken. An Tag 8 kehren die Teilnehmer in die Einrichtung zurück, um sich nach der Immobilisierung Tests zu unterziehen, die Folgendes umfassen: einen DXA-Scan, eine Unterkörper-MRT, zwei Skelettmuskelbiopsien (eine in jedem Bein), eine Blutprobe, eine Speichelprobe und eine Einzelprobe -Beinkrafttests an beiden Beinen. Dieser letzte Besuch dauert ungefähr 4 Stunden.