Terapia del calore per accelerare il recupero muscolare

Informazioni di base e motivazione dello studio L'esposizione al freddo è una modalità terapeutica che si suppone migliori la rigenerazione alleviando il dolore, riducendo il metabolismo dei tessuti e limitando il processo di gonfiore e infiammazione. Tuttavia, alla luce di alcuni studi recenti su modelli animali e sull'uomo, l'applicazione del freddo sulla lesione potrebbe ritardare e compromettere la rigenerazione muscolare. Allo stesso tempo, la termoterapia passiva emerge come una nuova potente strategia per migliorare il recupero muscolare. Infatti, in soggetti sani è stato dimostrato che 1 ora/giorno di esposizione passiva al calore per 11 giorni aumenta la coppia muscolare attraverso un miglioramento della funzione muscolare contrattile. In un contesto di immobilizzazione, è stato recentemente riportato che l'esposizione passiva ripetuta al calore può ridurre l'atrofia muscolare e indurre adattamenti mitocondriali.

Nei ratti, è stato dimostrato che l'esposizione al calore in seguito a lesioni indotte chimicamente migliora la rigenerazione muscolare aumentando il peso muscolare e l'area della sezione trasversale rispetto ai ratti non riscaldati o esposti al freddo. È stato riportato che l'infiltrazione di macrofagi migra verso il sito della lesione prima negli animali riscaldati rispetto ai gruppi non riscaldati e trattati con glassa. Allo stesso modo, l'esposizione al calore è stata associata ad un aumento del numero di cellule satellite nelle fibre muscolari danneggiate. Inoltre, è stato dimostrato che l'applicazione di ghiaccio immediatamente dopo l'infortunio ha ritardato il recupero del profilo Myosin Heavy Chain (MyHC) e, al contrario, l'applicazione ripetuta di calore ha facilitato il recupero di un profilo MyHC non danneggiato. È interessante notare che l'area delle fibre di collagene e il TGF-β1 (un precursore del collagene) si sono dimostrati inferiori nei gruppi riscaldati rispetto ai gruppi di controllo e ghiacciati, suggerendo una minore fibrosi muscolare. Gli studi sugli animali suggeriscono che l'esposizione al calore può essere un potente stimolo per migliorare la rigenerazione dei tessuti molli dopo l'infortunio.

Pochissimi studi sull'uomo hanno esaminato l'impatto dell'esposizione al calore locale sulla rigenerazione dopo una lesione muscolare. Un recente studio incentrato sulla rigenerazione muscolare negli esseri umani, ha studiato gli effetti di un protocollo di terapia del calore composto da cinque sessioni giornaliere di 90 minuti con indumento riscaldante eseguite dopo un protocollo di infortunio basato sull'esercizio composto da 300 contrazioni eccentriche volontarie massime. Rispetto all'intervento termoneutro, il gruppo riscaldato ha presentato un migliore recupero della forza in un test di resistenza alla fatica consistente in 28 contrazioni isocinetiche massime a 180°/sec a 1 e 4 giorni dopo la sessione di esercizio.

Scopi e obiettivi dello studio L'obiettivo del presente studio è determinare l'effetto di più immersioni localizzate in acqua calda o fredda sulla rigenerazione muscolare.

1. Principale domanda/obiettivo di ricerca:

   - Determinare se la terapia del calore può migliorare e accelerare la rigenerazione muscolare dopo un infortunio.

2. Domande/obiettivi di ricerca secondari (se applicabile):

   • Chiarire l'utilità delle modalità a freddo per migliorare la rigenerazione muscolare dopo un infortunio.
   • Indagare come le modalità di caldo e freddo influenzano i marcatori biochimici della rigenerazione muscolare.

Metodologia e durata del progetto Lo studio valuterà l'effetto di tre distinte terapie termali (immersione in acqua calda, fredda e termoneutrale) sulla rigenerazione del muscolo scheletrico umano dopo un periodo di contrazioni eccentriche indotte elettricamente. I partecipanti saranno assegnati in modo controbilanciato al gruppo CALDO o FREDDO o NEUTRO. I partecipanti saranno bilanciati dopo la familiarizzazione e il test di base per garantire la coerenza tra i gruppi. I partecipanti di tutti i gruppi completeranno un protocollo di infortunio muscolare e saranno trattati con l'intervento assegnato immediatamente dopo l'infortunio e durante i 10 giorni successivi.

Protocollo di esercizio eccentrico:

Il protocollo di esercizio eccentrico sarà ispirato al protocollo condotto in diversi studi. Questo protocollo (descritto di seguito) è un protocollo basato sull'esercizio che provoca quantità sostanzialmente maggiori di danno citoscheletrico rispetto alle sole contrazioni volontarie massime. Ci permette di osservare meglio l'impatto delle diverse terapie sulle fasi di rigenerazione.

Tutti i partecipanti completeranno una settimana di familiarizzazione prima dell'intervento. All'inizio dell'intervento, le misurazioni di base saranno testate per ogni partecipante coinvolto nello studio. La gamba destra realizzerà un protocollo di esercizio eccentrico indotto elettricamente con i muscoli estensori del ginocchio. Il protocollo di esercizio consisterà in un totale di 200 contrazioni eccentriche: (i) 5 serie di 20 ripetizioni di estensione eccentrica della gamba a una velocità angolare di 30°/secondo seguite da (ii) 5 serie di 20 ripetizioni di estensione eccentrica della gamba a 180° °/secondo utilizzando un dinamometro isocinetico (Biodex System 3). Verrà concessa una pausa di 30 s tra ogni serie e una pausa di 5 minuti tra le contrazioni lente e veloci. Tutte le contrazioni muscolari saranno indotte da stimolazioni elettriche (ES) senza alcun contributo volontario. I treni di impulsi (durata del singolo impulso 200 μs; 40 Hz; corrente massima, 100 mA) saranno erogati sotto controllo manuale su due elettrodi di stimolazione posizionati sul muscolo vasto laterale della gamba assegnata; 5 cm dalla sommità della rotula e; 5 cm dalla spina iliaca anteriore superiore. I soggetti saranno attentamente istruiti a non produrre alcuna contrazione muscolare volontaria durante questa fase del protocollo di esercizio. La stimolazione elettrica inizierà all'inizio del movimento verso il basso del braccio di leva del dinamometro e verrà disattivata alla fine di questo movimento verso il basso. L'intervallo di movimento durante la misurazione dell'esercizio eccentrico sarà impostato da 90° a 10°.

Interventi termici:

Il riscaldamento locale, il raffreddamento locale e l'intervento sham verranno applicati immergendo le gambe fino alla vita in un bagno d'acqua. Gli interventi termici verranno applicati 11 volte durante il protocollo. Verranno avviati 1 ora (D0) dopo il completamento del protocollo di esercizi eccentrici e ogni giorno per 10 giorni (D1-2-3-4-5-6-7-8-9-10). L'intervento di calore (HOT) consisterà nell'immergere le cosce per 60 minuti in un bagno di acqua calda mantenuta ad una temperatura di 42°C. L'intervento a freddo (COLD) consisterà nell'immergere le cosce per 15 minuti in un bagno di acqua fredda mantenuto ad una temperatura di 15°C. Per l'intervento sham (NEUTRO), le gambe dei partecipanti saranno immerse per 30 minuti in un bagno d'acqua termoneutro mantenuto ad una temperatura di 32°C. Gli interventi termici dal giorno 1 al giorno 10 verranno eseguiti ogni giorno immediatamente dopo il completamento della misurazione del test giornaliero.

La temperatura del muscolo quadricipite sarà monitorata (durante il giorno 3) utilizzando un termosensore ad ago. Questa misura ha lo scopo di identificare i cambiamenti nella temperatura muscolare indotti da ogni temperatura del bagno a diverse profondità muscolari. L'ago verrà inserito a una profondità di 2,5 cm nel vasto laterale della gamba trattata dopo anestesia locale della pelle (2 mL di Xylocaine senza adrenalina). La temperatura interna sarà monitorata utilizzando un termometro per pillole ingeribili (e-Celcius, Bodycap, Francia). La temperatura della stanza sarà fissata a 24° e 40% di umidità per non interferire con gli effetti del trattamento.

Visita di familiarizzazione:

Una visita di familiarizzazione sarà completata durante il mese precedente le misurazioni di riferimento. Sarà composto da un protocollo di inizio esercizio eccentrico con 4 contrazioni eccentriche indotte elettricamente del muscolo quadricipite a 30°/secondo e 4 a 180°/secondo. I partecipanti sperimenteranno anche una versione alleggerita dei test neuromuscolari (4 contrazioni di picco, 3 contrazioni volontarie massimali, 2 misurazioni EMG, 5 contrazioni RFD, 5 contrazioni a 120°/secondo) per abituarli alla procedura di test. Durante la visita di familiarizzazione, verranno compilati anche un modulo di consenso e un questionario Par-Q e verrà realizzata un'analisi antropometrica (ISAK) da parte dei partecipanti.

Procedura di raccolta dei dati:

Tutti i test dal giorno 1 al giorno 10 saranno realizzati prima dell'intervento termico per evitare qualsiasi effetto acuto.

Test neuromuscolare completo:

Verrà eseguita una batteria completa di test neuromuscolari al basale (ovvero la settimana precedente l'inizio dell'intervento) e dopo l'infortunio al giorno 10. Sarà composto da una misura di contrazioni evocate elettricamente, 3 contrazioni volontarie massimali in modalità isometrica, 5 contrazioni per valutare il tasso di sviluppo della forza, un'analisi elettromiografica, un'analisi elastografica dell'onda di taglio, un test di fatica e una valutazione del dolore muscolare del vasto laterale .

Test neuromuscolare intermedio:

Un test neuromuscolare intermedio verrà eseguito al giorno 2 e al giorno 4 dopo l'esercizio eccentrico. La batteria di test intermedio includerà solo la misura della contrazione evocata elettricamente, 3 contrazioni volontarie massime in modalità isometrica, 5 contrazioni per valutare RFD, un'analisi elettromiografica, un'analisi elastografia dell'onda di taglio e una valutazione del dolore muscolare del vasto laterale.

Test neuromuscolare semplificato:

Un test neuromuscolare semplificato verrà eseguito al giorno 1, 2, 3 e poi ogni giorno dal giorno 5 al giorno 9. Sarà composto solo da una misura di contrazione evocata elettricamente e da una valutazione del dolore muscolare del vasto laterale.

Prelievo di biopsia muscolare:

Le biopsie del vasto laterale saranno prelevate al basale (ovvero la settimana precedente l'inizio dell'intervento) e il giorno 5 e 11. La biopsia prelevata alla misurazione basale verrà campionata sulla gamba controlaterale.

Termografia:

L'imaging termico delle gambe verrà registrato ogni giorno dal giorno 1 al giorno 10 prima del completamento di qualsiasi test neuromuscolare o biopsia.