Izomnövekedés a fizikai rehabilitáció és az aminosav-pótlás során

Ennek a transzlációs kutatási projektnek az a célja, hogy azonosítsa azokat a kulcsfontosságú mechanizmusokat, amelyek szerepet játszanak a vázizom veszteség és a teljes térdízületi arthroplasztika (TKA) utáni újranövekedés szabályozásában. A teljes térdízületi műtét az izomtömeg és -erő jelentős csökkenését idézi elő, ami közvetlenül felelős a csökkent funkcióért, különösen a funkcionális függetlenségért. Az izomerő és -térfogat, valamint a mindennapi élettevékenységek (a székből való felkelés, lépcsőzés és séta) ilyen csökkenése akár 2 évig is fennállhat.

Az atrófia az izomfehérje szintézis és az izomlebomlás közötti egyensúlyhiány közvetlen következménye. Az izomvesztéshez azonban két teljesen eltérő mechanizmus vezet: a felgyorsult fehérjelebomlás (pl. égési sérülés), elsősorban a stresszreakció vagy a fehérjeszintézis csökkenése (pl. immobilizáció) következménye. Súlyos stressz esetén az izomfehérje szintézis valóban megnövekszik, bár nem kellően ahhoz, hogy gátolja az izomvesztést, és az anabolikus ingerek, mint például a táplálkozás, nem tudják ellensúlyozni az izomsorvadást. Másrészt az inaktivitásból eredő csökkent fehérjeszintézis táplálkozással és testmozgással serkenthető, ezáltal csökkenthető vagy megelőzhető az atrófia. Jelenleg nem tudjuk, hogy melyik állapot dominál a TKA után: a műtéti stressz által kiváltott katabolizmus vagy a mozdulatlansághoz kapcsolódó szintéziscsökkenés. Nem ismert, hogy melyik jelátviteli útvonal dominál a TKA után; stressz által kiváltott katabolizmus vagy mozdulatlanság által összefüggő szintéziscsökkenés. Célunk annak meghatározása, hogy melyik modell (stressz vagy inaktivitás) magyarázza a TKA-t követő akut és gyors izomvesztést, hogy jobban összpontosíthassuk a rehabilitációs erőfeszítéseket.

Általános hipotézisünk, hogy a TKA műtétet követő quadriceps atrófiát elsősorban az inaktivitás okozza, ami ellen fizikoterápiával (PT) és esszenciális aminosav (EAA) kiegészítéssel lehet védekezni. Célunk, hogy felvázoljuk a TKA izomvesztés hátterében rejlő alapvető mechanizmusokat, és ezen új információk alapján új rehabilitációs stratégiákat találjunk a TKA normál funkcióinak helyreállításának felgyorsítására.

Ezért a tervünk az, hogy idősebb felnőtteken teszteljük a következő specifikus hipotézist:

1. A TKA akut és súlyos nettó fehérje katabolizmust indukál az izomfehérje szintézis csökkentésével
2. A TKA által kiváltott katabolizmus gyengül az EAA lenyelésével
3. A PT-t követő EAA-kiegészítés nagyobb mértékben serkenti az izomfehérje szintézist és az mTOR jelátvitelt, mint a PT placebóval
4. Az EAA kiegészítése a TKA PT rehabilitáció során nagyobb mértékben javítja az izomerőt, az izomtérfogatot és a funkcionális eredményeket, mint a placebóval végzett PT

Konkrét hipotézisünk teszteléséhez a következő konkrét célokkal fogunk foglalkozni:

1. Annak megállapítására, hogy a TKA műtét csökkenti-e az izomfehérje szintézist és/vagy fokozza-e az izomfehérje lebomlását
2. Annak megállapítására, hogy az izomfehérje szintézis akut módon megnövekszik-e az EAA bevételekor a TKA műtét után
3. Annak meghatározása, hogy az izomfehérje szintézist és az mTOR jelátvitelt stimulálja-e a PT rehabilitációja, és fokozza-e az EAA-kiegészítés
4. Annak megállapítása, hogy az EAA kiegészítése a TKA során hagyományos PT-vel 6 hétig javítja-e az izomerőt, az izomtérfogatot és a funkcionális eredményeket. Ez az alkalmazás előzetes adatokat biztosít az R01 támogatás benyújtásához a négyfejű izomerő és -funkció sikeres visszatéréséhez vezető mechanizmusok további meghatározásához. a TKA nyomán. Az esszenciális aminosavak olcsók, jól tolerálhatók és könnyen emészthetők, és kimutatták, hogy függetlenül stimulálják az izomfehérje szintézist és az anabolikus mTOR jelátviteli útvonal összetevőit. Az izomerő és a funkcionális mobilitás növelésére irányuló célomat az Országos Orvosi Rehabilitációs Kutatási Központ hét kiemelt területe kifejezetten körvonalazza, és összhangban van az NIH útitervével és prioritásaival, és segít megérteni az izomfehérje anyagcserét a fizikoterápiás rehabilitáció során. Egy olyan mechanizmus által vezérelt, transzlációs kutatási terv elfogadásával, amely összekapcsolja a sejtjelátvitel változásait a funkcionális eredménymutatókkal (sejt → rendszer → funkció), megragadjuk azokat a kulcsfontosságú élettani eseményeket, amelyek felelősek az izomtömeg és -funkció szabályozásáért a TKA-t követően.