Postoperative elektrische Muskelstimulation zur Stimulierung der Muskelproteinsynthese beim Menschen (PoEMS)

Die Kontraktion der Skelettmuskulatur hängt von der Regulierung des Nervensystems und der Koordination der neuromuskulären Funktion ab. Das kleinste motorische Nervensystem, das mit der Muskelkontraktion verbunden ist, ist die motorische Einheit (MU), die aus einem efferenten Motoneuron und allen von ihm innervierten Muskelfasern besteht. Muskelgewebe unterliegt auch adaptiven Veränderungen als Reaktion auf äußere Reize, wie z. B. dem allmählichen Rückgang der Muskelmasse und -kraft während des Alterns und der Atrophie nach Muskelinsuffizienz. Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass verschiedene Arten freiwilliger Bewegungen, wie z. B. Krafttraining (RET), solche Abwechslungen durch eine Steigerung der Muskelproteinsynthese (MPS) verhindern oder bis zu einem gewissen Grad abschwächen können.

Allerdings machen bestimmte Situationen, wie z. B. postoperative Bettruhe, RET-Eingriffe zu einer unerreichbaren Option. Als Ersatz kann die neuromuskuläre Elektrostimulation (NMES) eingesetzt werden; Es löst eine unwillkürliche Kontraktion der Zielmuskeln durch elektrischen Strom aus, der an den Muskelbauch angelegt wird. Obwohl die NMES-Stimulation umfassend auf der Intensivstation getestet wurde, haben die Ergebnisse eine unterschiedliche Wirksamkeit gezeigt – möglicherweise aufgrund des Multiorganversagens und der damit verbundenen katabolen systemischen Umgebung, mit der die Mehrheit dieser Patienten konfrontiert ist.

Wir haben kürzlich gezeigt, dass bei postoperativen Patienten mit Bauchoperationen eine 5-tägige NMES-Therapie, die bei einer Frequenz von 30 Hz in einem Kontraktionsmuster von 1 Sekunde „Ein“ und 1 Sekunde „Aus“ durchgeführt wird, Verluste an Muskelmasse und -funktion mildern kann. Diese Studie hat jedoch ein Protokoll aus früherer Intensivpflegeliteratur „geliehen“ und ist daher möglicherweise hinsichtlich der Frequenz oder des Kontraktionsmusters nicht optimal. Angesichts der Tatsache, dass dieses Protokoll von den Patienten in unserer vorherigen Studie gut vertragen wurde (d. h. basierend auf 30 Minuten täglichem NMES gaben die Patienten in dieser Studie an, dass sie es 45 bis 240 (durchschnittlich 90) Minuten lang vertragen würden), ist eine höhere Häufigkeit plausibel NMES (~100 Hz), das eine größere Kraftproduktion ermöglicht, kann sowohl realisierbar sein als auch zu einer weiteren Linderung von Muskelmasse- und Funktionsverlusten führen. Es wurde auch gezeigt, dass die Zeit, in der der Muskel während der RET unter belasteter Spannung steht, ein wichtiger Modulator für MPS und den daraus resultierenden Zuwachs an Muskelmasse sein kann. Daher kann die Erhöhung der Kontraktion im Verhältnis zur Entspannungszeit während NMES (z. B. 3 Sekunden an, 1 Sekunde aus) eine weitere praktikable und möglicherweise vorteilhaftere Strategie sein, um Muskelmasseverluste in Populationen zu reduzieren, in denen eine Erhöhung der Frequenz möglicherweise nicht möglich oder tolerierbar ist.

Da der Muskelerhalt auf einem dynamischen Gleichgewicht zwischen MPS und Muskelproteinabbau basiert, müssen die Auswirkungen verschiedener NMES-Protokolle auf MPS, die damit verbundene Zellsignalisierung und die Nährstoffzufuhrwege untersucht werden, damit eine optimale Intervention in den damit verbundenen klinischen Umgebungen getestet werden kann mit Inaktivitätsatrophie. Bisher haben keine früheren Studien unterschiedliche Häufigkeiten von NMES auf die Muskelstoffwechselreaktionen bei älteren Erwachsenen oder die Auswirkungen unterschiedlicher NMES-induzierter Kontraktionsmuster verglichen.