Salute metabolica negli individui con lesioni del midollo spinale (SCI) (SCI)

La crescente prevalenza di disordini metabolici negli individui con lesioni del midollo spinale (SCI) di lunga data evidenzia l'urgente necessità di interventi precoci per la prevenzione e il miglioramento della qualità della vita. Gli individui con LM, sebbene spesso relativamente giovani, sono ad alto rischio di sviluppare insulino-resistenza e diabete di tipo 2 subito dopo l'insorgenza della lesione. Il muscolo scheletrico è il principale sito di smaltimento del glucosio alimentare, tuttavia la relazione tra gli adattamenti nel muscolo scheletrico dopo la LM e lo sviluppo di disturbi metabolici rimane poco conosciuta. Entro 6 mesi dalla LM, i muscoli degli arti inferiori si atrofizzano fino al 45% e gli individui mostrano un aumento di 3 volte dei livelli di grasso intramuscolare rispetto ai controlli normodotati (AB). Inoltre, entro 6 mesi dalla SCI, le fibre muscolari di tipo I e IIa resistenti alla fatica e ossidative si trasformano in fibre muscolari di tipo IIax e IIx glicolitiche altamente affaticabili con un metabolismo ossidativo compromesso. Il mantenimento di un'adeguata massa muscolare e funzione metabolica non è mai stato preso di mira come potenziale strategia per prevenire i disordini metabolici cronici negli individui con LM. La prevenzione precoce di questi adattamenti deleteri dovrebbe essere più efficace del tentativo di invertire i cambiamenti diversi mesi o anni dopo la LM.

Tra le strategie sperimentali disponibili per invertire l'atrofia e migliorare il metabolismo del muscolo scheletrico negli individui con LM, sembra esserci consenso sul fatto che la contrazione muscolare tramite stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) sia l'approccio più potente. I ricercatori hanno recentemente dimostrato che 8 settimane di esercizio di resistenza NMES in persone con LM di lunga data hanno effettivamente aumentato le dimensioni delle miofibre e la distribuzione delle miofibre di tipo IIa; tuttavia, questo intervento non ha aumentato la distribuzione delle fibre di tipo I. Sono necessari nuovi programmi NMES che inducano adattamenti molecolari chiave sia alla resistenza che all'esercizio aerobico per mantenere un fenotipo ossidativo, resistente alla fatica e sensibile all'insulina dopo la LM.

Qui, gli investigatori propongono un intervento precoce di NMES combinato (Comb-NMES). Questo programma abbina resistenza elettricamente indotta ed esercizio aerobico sul gruppo muscolare estensore del ginocchio (quadricipiti) con l'obiettivo di mantenere o addirittura migliorare la massa muscolare e la funzione metabolica. Il programma Comb-NMES proposto sollecita ripetutamente i muscoli estensori del ginocchio paralizzati sia con stimolazione elettrica a bassa frequenza (allenamento aerobico) per migliorare il metabolismo ossidativo e trattenere le fibre di tipo I sia con stimolazione elettrica ad alta frequenza (allenamento di resistenza) con contrazioni dinamiche per prevenire l'atrofia e mantenere il tipo Fibre IIa.

Gli investigatori verificheranno la seguente ipotesi centrale secondo cui, rispetto a un gruppo di controllo, quelli trattati con Comb-NMES per 6 settimane subito dopo la SCI manterranno un migliore profilo metabolico di tutto il corpo, in gran parte guidato dal mantenimento della massa muscolare paralizzata, fenotipo delle fibre ( mantenimento delle fibre di tipo I e IIa) e della funzione metabolica ossidativa muscolare. Gli investigatori verificheranno questa ipotesi in uno studio clinico controllato su pazienti con LM con i seguenti obiettivi specifici:

Obiettivo 1: Quantificare gli effetti di Comb-NMES su misure clinicamente importanti della funzione metabolica.

Ipotesi 1. Rispetto a un gruppo di controllo, 6 settimane di Comb-NMES (3 giorni/settimana) manterranno una tolleranza al glucosio e una sensibilità all'insulina di tutto il corpo più elevate.

Obiettivo 2: Quantificare gli adattamenti cellulari, molecolari e funzionali nel muscolo quadricipite responsabili dei miglioramenti del metabolismo muscolare e del profilo metabolico complessivo.

Ipotesi 2.1. Rispetto a un gruppo di controllo, 6 settimane di Comb-NMES (3 giorni/settimana) manterranno un migliore utilizzo del glucosio muscolare, metabolismo ossidativo, dimensioni muscolari, forza e resistenza alla fatica, nonché un fenotipo di fibre muscolari sane (distribuzione omogenea del tipo fibre I, IIa e IIx).

Ipotesi 2.2. I miglioramenti indotti da Comb-NMES nel profilo metabolico complessivo si rifletteranno nei cambiamenti nelle firme dei metaboliti correlati alla funzione mitocondriale muscolare e al metabolismo intermedio.