Metabole gezondheid bij personen met ruggenmergletsel (SCI) (SCI)

De stijgende prevalentie van stofwisselingsstoornissen bij personen met langdurige dwarslaesie (SCI) benadrukt de dringende behoefte aan vroege interventies voor preventie en verbetering van de kwaliteit van leven. Personen met een dwarslaesie, hoewel vaak relatief jong, lopen een hoog risico op het ontwikkelen van insulineresistentie en diabetes type 2 kort na het begin van het letsel. De skeletspier is de belangrijkste plaats voor de verwijdering van glucose via de voeding, maar de relatie tussen aanpassingen in de skeletspier na een dwarslaesie en de ontwikkeling van metabole stoornissen blijft slecht begrepen. Binnen 6 maanden na dwarslaesie atrofiëren de spieren van de onderste ledematen tot 45% en vertonen individuen een 3-voudige toename van het intramusculaire vetgehalte in vergelijking met valide (AB) controles. Bovendien transformeren vermoeidheidsbestendige en oxidatieve type I- en type IIa-spiervezels binnen 6 maanden na dwarslaesie in zeer vermoeiende, glycolytische type IIax- en IIx-spiervezels met een verstoord oxidatief metabolisme. Het behoud van voldoende spiermassa en metabolische functie is nooit het doelwit geweest als een mogelijke strategie om chronische metabole stoornissen bij personen met een dwarslaesie te voorkomen. Verwacht wordt dat vroege preventie van deze schadelijke aanpassingen effectiever zal zijn dan pogingen om veranderingen enkele maanden of jaren na dwarslaesie ongedaan te maken.

Van de beschikbare experimentele strategieën om atrofie om te keren en het skeletspiermetabolisme te verbeteren bij personen met dwarslaesie, lijkt er consensus te bestaan ​​dat spiercontractie via neuromusculaire elektrische stimulatie (NMES) de krachtigste benadering is. De onderzoekers toonden onlangs aan dat 8 weken NMES-weerstandsoefening bij mensen met langdurige dwarslaesie effectief de myovezelgrootte en distributie van Type IIa myovezels verhoogde; deze interventie verhoogde echter niet de distributie van Type I-vezels. Er is behoefte aan nieuwe NMES-programma's die belangrijke moleculaire aanpassingen aan zowel weerstand als aërobe oefening induceren om een ​​oxidatief, vermoeidheidsbestendig en insulinegevoelig fenotype na dwarslaesie te behouden.

Hier stellen de onderzoekers een vroege interventie van gecombineerde NMES (Comb-NMES) voor. Dit programma combineert elektrisch opgewekte weerstand en aerobe oefeningen op de knie-extensorspiergroep (quadriceps) met als doel de spiermassa en de metabole functie te behouden of zelfs te verbeteren. Het voorgestelde Comb-NMES-programma belast herhaaldelijk de verlamde knie-strekspieren met zowel laagfrequente elektrische stimulatie (aerobe training) om het oxidatieve metabolisme te verbeteren en type I-vezels te behouden als hoogfrequente (weerstandstraining) elektrische stimulatie met dynamische contracties om atrofie te voorkomen en type IIa vezels.

De onderzoekers zullen de volgende centrale hypothese testen dat, in vergelijking met een controlegroep, degenen die gedurende 6 weken vroeg na SCI met Comb-NMES worden behandeld, een beter metabolisch profiel van het hele lichaam zullen behouden, grotendeels aangedreven door het behoud van verlamde spiermassa, vezelfenotype ( behoud van type I- en IIa-vezels), en spieroxidatieve metabolische functie. De onderzoekers zullen deze hypothese testen in een gecontroleerde klinische studie van patiënten met dwarslaesie met de volgende specifieke doelstellingen:

Doel 1: Kwantificeer de effecten van Comb-NMES op klinisch belangrijke metingen van de metabole functie.

Hypothese 1. Vergeleken met een controlegroep zorgt 6 weken Comb-NMES (3 dagen/week) voor een hogere glucosetolerantie en insulinegevoeligheid voor het hele lichaam.

Doel 2: Kwantificeer cellulaire, moleculaire en functionele aanpassingen in de quadricepsspier die verantwoordelijk zijn voor verbeteringen in het spiermetabolisme en het algehele metabolische profiel.

Hypothese 2.1. In vergelijking met een controlegroep zorgt 6 weken Comb-NMES (3 dagen/week) voor een beter gebruik van spierglucose, een beter oxidatief metabolisme, spieromvang, kracht en weerstand tegen vermoeidheid, evenals een gezond spiervezelfenotype (homogene verdeling van Type I-, IIa- en IIx-vezels).

Hypothese 2.2. Door Comb-NMES geïnduceerde verbeteringen in het algehele metabolische profiel zullen worden weerspiegeld in veranderingen in metabolietsignaturen gerelateerd aan de mitochondriale spierfunctie en intermediair metabolisme.