Salud metabólica en personas con lesión de la médula espinal (LME) (SCI)

La prevalencia cada vez mayor de trastornos metabólicos en personas con lesión de la médula espinal (SCI) de larga data destaca la necesidad urgente de intervenciones tempranas para la prevención y la mejora de la calidad de vida. Las personas con SCI, aunque a menudo son relativamente jóvenes, tienen un alto riesgo de desarrollar resistencia a la insulina y diabetes tipo 2 poco después del inicio de la lesión. El músculo esquelético es el sitio principal de eliminación de glucosa en la dieta, sin embargo, la relación entre las adaptaciones en el músculo esquelético después de la SCI y el desarrollo de trastornos metabólicos sigue siendo poco conocida. Dentro de los 6 meses posteriores a la SCI, los músculos de las extremidades inferiores se atrofian hasta en un 45% y los individuos muestran un aumento de 3 veces en los niveles de grasa intramuscular en comparación con los controles sin discapacidad (AB). Además, dentro de los 6 meses posteriores a la LME, las fibras musculares resistentes a la fatiga y oxidativas de tipo I y tipo IIa se transforman en fibras musculares altamente fatigables, glucolíticas de tipo IIax y IIx con metabolismo oxidativo alterado. El mantenimiento de una masa muscular y una función metabólica adecuadas nunca se ha considerado como una estrategia potencial para prevenir trastornos metabólicos crónicos en personas con LME. Se espera que la prevención temprana de estas adaptaciones perjudiciales sea más efectiva que intentar revertir los cambios varios meses o años después de la SCI.

Entre las estrategias experimentales disponibles para revertir la atrofia y mejorar el metabolismo del músculo esquelético en personas con SCI, parece haber consenso en que la contracción muscular a través de la estimulación eléctrica neuromuscular (NMES) es el enfoque más potente. Los investigadores demostraron recientemente que 8 semanas de ejercicio de resistencia NMES en personas con LME de larga duración aumentaron efectivamente el tamaño de las miofibras y la distribución de las miofibras de tipo IIa; sin embargo, esta intervención no aumentó la distribución de fibras Tipo I. Existe la necesidad de nuevos programas NMES que induzcan adaptaciones moleculares clave tanto al ejercicio de resistencia como aeróbico para mantener un fenotipo oxidativo, resistente a la fatiga y sensible a la insulina después de una SCI.

Aquí, los investigadores proponen una intervención temprana de NMES combinada (Comb-NMES). Este programa combina la resistencia inducida eléctricamente y el ejercicio aeróbico en el grupo de músculos extensores de la rodilla (cuádriceps) con el objetivo de mantener o incluso mejorar la masa muscular y la función metabólica. El programa Comb-NMES propuesto estresa repetidamente los músculos extensores de la rodilla paralizados con estimulación eléctrica de baja frecuencia (entrenamiento aeróbico) para mejorar el metabolismo oxidativo y retener las fibras de tipo I y estimulación eléctrica de alta frecuencia (entrenamiento de resistencia) con contracciones dinámicas para prevenir la atrofia y retener las fibras de tipo I. Fibras IIa.

Los investigadores probarán la siguiente hipótesis central de que, en comparación con un grupo de control, aquellos tratados con Comb-NMES durante 6 semanas antes de la SCI mantendrán un mejor perfil metabólico de todo el cuerpo, impulsado en gran medida por el mantenimiento de la masa muscular paralizada, fenotipo de fibra ( mantenimiento de las fibras tipo I y IIa), y la función metabólica oxidativa muscular. Los investigadores probarán esta hipótesis en un ensayo clínico controlado de pacientes con SCI con los siguientes objetivos específicos:

Objetivo 1: Cuantificar los efectos de Comb-NMES en medidas clínicamente importantes de la función metabólica.

Hipótesis 1. En comparación con un grupo de control, 6 semanas de Comb-NMES (3 días a la semana) mantendrán una mayor tolerancia a la glucosa y una mayor sensibilidad a la insulina en todo el cuerpo.

Objetivo 2: Cuantificar las adaptaciones celulares, moleculares y funcionales en el músculo cuádriceps que son responsables de las mejoras en el metabolismo muscular y el perfil metabólico general.

Hipótesis 2.1. En comparación con un grupo de control, 6 semanas de Comb-NMES (3 días a la semana) mantendrán una mejor utilización de la glucosa muscular, metabolismo oxidativo, tamaño muscular, fuerza y ​​resistencia a la fatiga, así como un fenotipo de fibra muscular saludable (distribución homogénea de Tipo fibras I, IIa y IIx).

Hipótesis 2.2. Las mejoras inducidas por Comb-NMES en el perfil metabólico general se reflejarán en cambios en las firmas de metabolitos relacionadas con la función mitocondrial muscular y el metabolismo intermediario.