Neuromuskulaarinen plastisuus vasteena liikalihavuuteen: mekaanisen ylikuormituksen vaikutukset, aineenvaihduntahäiriöt ja ikä (PLANEUROB)

Kirjallisuudessa saatavilla olevat rajalliset tiedot viittaavat siihen, että insuliiniresistenssi, matala-asteinen tulehdus ja lihasten lipidien infiltraatio voivat vaikuttaa negatiivisesti vääntömomentin tuotantokykyyn ja edistää hermo-lihaksen väsymystä. Insuliiniresistenssi vaikuttaa siis aktiivisten lihasten verenkiertoon autonomiseen hermostoon kohdistuvien vaikutusten kautta (Petrofsky ja al. 2009). Insuliiniresistenssi liittyy myös Na+/K+-pumpun toiminnan häiriintymiseen, viritys-supistus-kytkeytymiseen, solunsisäiseen ATP-pitoisuuteen (Orlando ja al. 2016) ja mitokondrioiden toimintaan (Slattery ja al. 2014). Kaikkien näiden vaikutusten odotetaan lisäävän perifeerisen väsymyksen kehittymistä lihavilla potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes, ja heikentyneen mitokondrioiden toiminnan odotetaan heikentävän harjoituksen jälkeistä palautumiskykyä. Tulehdus voi myös vaikuttaa vääntömomentin tuotantoon. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet negatiivisen korrelaation lihasmomentin tuotannon ja tulehdustilan välillä lihavilla nuorilla (Ruiz ja al. 2008) ja iäkkäillä (Visser ja al. 2002). Tulehdukseen liittyy lihasmassan väheneminen, mikä voi johtua proteiinisynteesin estymisestä (Guillet ja al. 2012). Tulehduksella voi myös olla kielteisiä vaikutuksia vääntömomentin tuottamisen hermostotekijöihin stimuloimalla afferensseja III ja IV, kuten terveellä henkilöllä ehdotetaan (Dousset ja muut 2007). Tätä ei kuitenkaan ole koskaan osoitettu. Lopuksi tulehdusreaktioon liittyvä turvotus voi muuttaa arkkitehtuuria ja lihasmittoja, kuten on osoitettu terveillä koehenkilöillä (Ishikawa ja al. 2006) tai tulehdussairauksista kärsivillä (Kaya ja al. 2013). Tähän mennessä lievän tulehduksen, yhdistettynä tai ilman ikääntymistä, seurauksia lihavien aikuisten voimantuotannon lihas- ja hermostotekijöihin ei ole vielä karakterisoitu kokeellisesti. Lihaslipidi-infiltraatiolla voi olla myös negatiivisia vaikutuksia lihasproteiinisynteesiin (Tardif ja al. 2014) ja erityisesti voimakkuuteen. Tätä on raportoitu usein ei-lihavilla vanhuksilla (Sipilä ja Suominen 1994). Mielenkiintoista on, että toisessa tutkimuksessa raportoitiin negatiivinen korrelaatio lihaksensisäisen lipidipitoisuuden ja nelipäisen lihasten vapaaehtoisen aktivaatiotason välillä ei-lihavilla vanhuksilla (Yoshida ja al. 2012), mikä saattaa selittää edellä käsitellyn korrelaation. Tietojemme mukaan aikuisista lihavista potilaista ei ole saatavilla tietoja. Voidaan kuitenkin olettaa, että lipidien infiltraatiolla olisi estäviä vaikutuksia motoristen yksiköiden aktivaatiotasoon ja siten voiman tuotantoon. On myös todennäköistä, että lipidien tunkeutuminen rajoittaa lihasten arkkitehtonisia sopeutumista ylipainoon (supistuvat ja rasvakudokset kilpailevat kehittymisestä rajoitetussa lihasmassassa). Matemaattinen mallinnus lipidien tunkeutumisen vaikutuksista lihasmekaniikkaan (Rahemi ja al. 2015) viittaa siihen, että lihaksensisäiset lipidit voivat häiritä supistumistoimintaa rajoittamalla lihasten sidekudosten lyhentymistä ja poikittaislihaksen muodonmuutoksia lihasten supistumisen aikana. Nämä teoreettiset ennusteet on kuitenkin vielä vahvistettava kokeellisilla tiedoilla.

PLANEUROB-tutkimusprojekti on fysiologinen havaintotutkimus, jossa verrataan mekaanisen ylikuormituksen, aineenvaihduntahäiriöiden ja iän vaikutuksia vääntömomentin tuotantoon, väsymykseen ja toimintakykyyn lihavilla ihmisillä. Koehenkilöiden on suoritettava väsymysprotokolla, mukautettu Margaria-testi ja 6 minuutin kävelytesti yhdessä istunnossa. Myös verinäytteitä, lihasten ultraääniskanneria ja fyysisen aktiivisuuden arviointi saavutetaan.

Tiedot analysoidaan LabChart 7.3 Pro -ohjelmistolla (ADInstrument, New South Wales, Australia), ImageJ:llä (NIH Image, Bethesda, Maryland, USA) ja Statistica 8.0 -ohjelmistolla (StatSoft, Inc.) ja merkitys hyväksytään kaksipuolisessa tutkimuksessa. alfa-taso p<0,05. Muuttujien normaalisuus ja homogeenisuus tarkistetaan vastaavasti Shapiro-Wilkin testillä ja Barlett-testillä. Jos muuttujien normaalius ja homogeenisuus varmistetaan, muuttujien absoluuttisia arvoja (vääntömomentti, EMG, keskiharmaa jne.) verrataan käyttämällä kahden tekijän (ikä x aineenvaihduntahäiriöt) varianssianalyysiä (ANOVA) toistuvilla mittauksilla. Jos analyysit paljastavat jonkin tekijän tai tekijöiden vuorovaikutuksen merkittävän vaikutuksen, suoritetaan post-hoc Newman-Keuls -testit eri olosuhteiden välisten erojen määrittämiseksi.