La degeneración muscular de la columna lumbar inhibe la recuperación muscular inducida por la rehabilitación

OBJETIVO: Determinar el efecto del ejercicio sobre la inducción de vías musculares hipertróficas, fibróticas, inflamatorias y adipogénicas en pacientes con infiltración grasa leve versus severa del músculo multífido. Razón fundamental. Los objetivos de este objetivo son 1) medir las respuestas moleculares del músculo a una sesión bien definida de ejercicio preoperatorio, y 2) determinar si las respuestas moleculares morfológicas o inducidas por el ejercicio de referencia predicen la recuperación estructural del músculo y las ganancias funcionales hasta 6 meses después de la operación.

Diseño. Este será un estudio longitudinal de 40 pacientes con infiltración grasa leve (< 20%) versus severa (> 50%). Los controles sin ejercicio también serán importantes y los investigadores tienen la intención de utilizar una porción de tejido de biopsia de otros experimentos como controles adicionales. Antes de la cirugía, los pacientes se someterán a exámenes clínicos y de resonancia magnética. Además, los pacientes se someterán a un ejercicio de 6 horas antes de la operación y luego se someterán inmediatamente a un breve protocolo de imágenes por resonancia magnética para medir los cambios de perfusión inducidos por el ejercicio (IVIM). Seis horas después de la sesión de ejercicio, los investigadores recolectarán biopsias del multífido durante la cirugía para caracterizar las respuestas hipertróficas, fibróticas, adipogénicas e inflamatorias. Para los análisis primarios, los grupos de pacientes se seleccionarán en función de la gravedad de la infiltración de grasa muscular. Se compararán las edades y los sexos de los grupos porque los investigadores saben que la expresión génica inicial e inducida por el ejercicio varía con la edad. El procedimiento quirúrgico y la manipulación intraoperatoria del disco se documentarán para tener en cuenta el potencial del disco y otros efectos específicos de la cirugía en la estructura muscular. Seis meses después de la operación, se realizarán mediciones repetidas de la estructura muscular mediante resonancia magnética. A las 6, 12 y 24 semanas, se obtendrán la fuerza (dinamómetro isocinético) y la función específica del paciente (datos del cuestionario) según el protocolo estándar.

Métodos:

Examen físico: un fisioterapeuta con experiencia en lesiones de la columna realizará el examen clínico. Edad, sexo e índice de masa corporal (IMC), duración de los síntomas, uso de medicamentos antiinflamatorios, rango de movimiento activo y pasivo, pruebas de tensión neural provocativa (que miden el rango de movimiento articular [ROM]), fuerza y ​​resistencia medidas en un dinamómetro isocinético (MedX Holdings Inc.), el estado neurovascular, el Índice de discapacidad de Oswestry (81), el Cuestionario de actividad física de Baecke (BPA), el Cuestionario de creencias para evitar el miedo (FABQ) y la Escala de catastrofización del dolor (PCS) son medidas importantes que capturan tanto la actividad física como la física. factores psicosociales que se sabe que están relacionados con el dolor lumbar y se recopilarán en el sitio clínico. Esta pantalla se utilizará para confirmar que los síntomas discogénicos se aíslan a niveles por debajo de L4, lo que nos permite utilizar el vasto lateral como biopsia muscular de control interno.

Resonancia magnética clínica: Se recopilarán imágenes de resonancia magnética estándar axial, sagital oblicua y coronal oblicua de la columna vertebral en todos los pacientes programados para cirugía. Para identificar la gravedad de la lesión del disco (grado de Pfirrmann), la infiltración de grasa muscular (grado de Kjaer) y para confirmar la ubicación de la lesión, se utilizarán imágenes de RM axiales y sagitales T1 y T2 sin supresión de grasa o con contraste de la articulación de la columna.

Resonancia magnética multimodal: las imágenes se realizarán en una sola sesión en un sistema de resonancia magnética 3T de última generación (GE MR750). La cantidad y distribución del volumen del músculo de la columna vertebral, el volumen de grasa y el volumen del tejido conectivo se realizarán a partir de exploraciones supinas utilizando secuencias de pulso 3D FSPGR, separación grasa-agua IDEAL y UTE de alta resolución (1 mm3), respectivamente utilizando una columna vertebral de 32 canales. bobina de matriz. IVIM se utilizará para cuantificar la activación muscular regional en respuesta a una sesión de ejercicio.

Protocolo de ejercicios: antes de la cirugía, los pacientes estarán sujetos a un protocolo de ejercicios de la columna lumbar en un dinamómetro de extensión lumbar MedX con un sistema de restricción pélvica que permite el aislamiento de los músculos de la columna lumbar. El protocolo de ejercicio consta de 1 serie de 20 repeticiones (rango 15-25 repeticiones) a un ritmo de 5 segundos/repeticiones con un peso inicial del 60-80% de su puntuación de fuerza computarizada. Se indicará a los pacientes que alcancen un nivel de esfuerzo de 7/10 en la escala de esfuerzo percibido (RPE) de Borg dentro de su rango de ROM pasivo disponible en flexión-extensión.

Protocolo de dieta: Es importante destacar que los pacientes permanecerán NPO (sin comida ni agua) después de la sesión de ejercicio pero tendrán una dieta estandarizada durante 24 horas antes de la sesión de ejercicio y la cirugía, lo que mitiga los efectos de la dieta en la expresión génica (137, 150 -152). Las cenas serán estandarizadas (1900h: 11 kcal/kg; 60% carbohidratos [CHO], 25% grasas [FAT], 15% proteína [PRO]; 2200h (3 kcal/kg; 95% CHO, 2% GRASA, 3 % PRO) porque la composición de la comida puede tener un impacto agudo en la expresión de genes y proteínas.

Recolección y almacenamiento de la biopsia muscular: Las biopsias musculares se recolectarán dentro de las 6 horas posteriores a la sesión de ejercicio en el momento de la cirugía programada. Los sujetos serán excluidos del análisis si sus biopsias no se recolectan dentro de 1 hora del punto de tiempo prescrito. Las biopsias se obtendrán con una pinza de biopsia estándar en los márgenes medio y profundo del músculo multífido, como se indica en el objetivo n.° 1, y se colocarán inmediatamente en RNAlater (Qiagen) para el posterior análisis de qPCR o se congelarán en nitrógeno líquido para mediciones de abundancia/fosforilación de proteínas.

qPCR y transferencia Western: la expresión génica y la abundancia de proteínas se medirán mediante qPCR y transferencia Western, respectivamente. Brevemente, la PCR en tiempo real se realizará en un Bio-Rad CFX384 utilizando placas personalizadas (PrimePCR, Bio-Rad). La expresión del gen objetivo se calculará en relación con los valores de la subunidad ribosomal 18S, ya que los hallazgos preliminares demuestran que es más estable que la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH; datos no presentados). Para los genes en los que encontramos un cambio en la expresión de más de 3 veces, se usará transferencia Western para evaluar la abundancia de proteínas, como se describió anteriormente.