Spierdegeneratie van de lumbale wervelkolom remt door revalidatie geïnduceerd spierherstel

DOEL: Het effect van lichaamsbeweging bepalen op de inductie van spierhypertrofische, fibrotische, inflammatoire en adipogene routes bij patiënten met milde versus ernstige vetinfiltratie van de multifidus-spier. grondgedachte. De doelstellingen van dit doel zijn 1) het meten van de moleculaire reacties van spieren op een goed gedefinieerde periode van preoperatieve inspanning, en 2) om te bepalen of basislijn morfologische of door inspanning geïnduceerde moleculaire reacties spierstructureel herstel en functionele winst tot 6 voorspellen. maanden na de operatie.

Ontwerp. Dit wordt een longitudinale studie van 40 patiënten met milde (< 20%) versus ernstige (> 50%) vetinfiltratie. Niet-oefeningscontroles zullen ook belangrijk zijn en de onderzoekers zijn van plan een deel van het biopsieweefsel van andere experimenten als aanvullende controles te gebruiken. Voorafgaand aan de operatie ondergaan patiënten klinische en MRI-onderzoeken. Bovendien ondergaan patiënten 6 uur preoperatief een oefening en ondergaan dan onmiddellijk een kort MRI-beeldvormingsprotocol om door inspanning veroorzaakte perfusieveranderingen (IVIM) te meten. Zes uur na de inspanningsperiode nemen de onderzoekers tijdens de operatie biopsieën van de multifidus om de hypertrofische, fibrotische, adipogene en ontstekingsreacties te karakteriseren. Voor primaire analyses zullen patiëntengroepen worden geselecteerd op basis van de ernst van spiervetinfiltratie. Groepsleeftijden en geslachten zullen op elkaar worden afgestemd omdat de onderzoekers weten dat basislijn en door inspanning geïnduceerde genexpressie varieert met de leeftijd. Chirurgische procedure en manipulatie van de schijf tijdens de operatie zullen worden gedocumenteerd om rekening te houden met de mogelijkheid van schijf- en andere operatiespecifieke effecten op de spierstructuur. Zes maanden na de operatie zullen herhaalde metingen van de spierstructuur worden uitgevoerd via MRI. Na 6, 12 en 24 weken worden de kracht (isokinetische dynamometer) en patiëntspecifieke functie (vragenlijstgegevens) volgens het standaardprotocol verkregen.

methoden:

Lichamelijk onderzoek: Een fysiotherapeut met ervaring met ruggengraatletsel zal het klinische onderzoek uitvoeren. Leeftijd, geslacht en body mass index (BMI), duur van de symptomen, gebruik van ontstekingsremmers, actief en passief bewegingsbereik, provocatieve neurale spanningstests (meting van het bewegingsbereik van de gewrichten [ROM]), kracht en uithoudingsvermogen zoals gemeten op een isokinetische dynamometer (MedX Holdings Inc.), neurovasculaire status, Oswestry Disability Index (81), Baecke Physical Activity Questionnaire (BPA), Fear Avoidance Beliefs Questionnaire (FABQ) en Pain Catastrophizing Scale (PCS) zijn belangrijke metingen die zowel fysieke als psychosociale factoren waarvan bekend is dat ze verband houden met lage rugpijn en zullen worden verzameld op de klinische locatie. Dit scherm zal worden gebruikt om te bevestigen dat discogene symptomen geïsoleerd zijn tot niveaus onder L4, wat ons in staat stelt vastus lateralis te gebruiken als spierbiopsie voor interne controle.

Klinische MRI: Standaard axiale, sagittale schuine en coronale schuine MR-beelden van de wervelkolom worden verzameld bij alle patiënten die zijn ingepland voor een operatie. Om de ernst van de schijfbeschadiging (Pfirrmann-graad), spiervetinfiltratie (Kjaer-graad) te identificeren en om de locatie van de verwonding te bevestigen, zullen T1- en T2-niet-vet-onderdrukte of contrastversterkte axiale en sagittale MR-beelden van het wervelkolomgewricht worden gebruikt.

Multimodale MRI: Beeldvorming wordt uitgevoerd in een enkele sessie op een geavanceerd 3T MRI-systeem (GE MR750). De kwantiteit en verdeling van het volume van de wervelkolomspieren, het vetvolume en het bindweefselvolume zal worden uitgevoerd op scans in rugligging met behulp van hoge resolutie (1 mm3) 3D FSPGR, IDEAL vet-waterscheiding en UTE-pulsreeksen, respectievelijk met behulp van een 32-kanaals wervelkolom array spoel. IVIM zal worden gebruikt om regionale spieractivatie te kwantificeren als reactie op een trainingssessie.

Oefeningsprotocol: Voorafgaand aan de operatie zullen patiënten worden onderworpen aan een lumbale wervelkolom-oefeningsprotocol op een MedX lumbale extensiedynamometer met een bekkensteunsysteem dat isolatie van de lumbale wervelkolomspieren mogelijk maakt. Het oefenprotocol bestaat uit 1 set van 20 herhalingen (bereik 15-25 herhalingen) met een snelheid van 5 seconden/herhalingen met een startgewicht van 60-80% van hun gecomputeriseerde krachtscore. Patiënten zullen worden geïnstrueerd om een ​​inspanningsniveau van 7/10 op de Borg Rate of Perceived Exertion (RPE)-schaal binnen hun beschikbare passieve ROM-bereik te richten op flexie-extensie.

Dieetprotocol: Belangrijk is dat de patiënten na de inspanningsperiode NPO (geen voedsel of water) blijven, maar 24 uur voorafgaand aan de inspanningsperiode en de operatie een gestandaardiseerd dieet zullen volgen, wat de effecten van voeding op genexpressie verzacht (137, 150 -152). Avondmaaltijden zijn gestandaardiseerd (1900u: 11 kcal/kg; 60% koolhydraten [CHO], 25% vet [FAT], 15% eiwit [PRO]; 2200u (3 kcal/kg; 95% CHO, 2% FAT, 3 % PRO) omdat de samenstelling van maaltijden een acute invloed kan hebben op de expressie van genen en eiwitten.

Oogsten en bewaren van spierbiopten: Spierbiopten worden binnen 6 uur na de training op de geplande operatietijd genomen. Onderwerpen worden uitgesloten van de analyse als hun biopsieën niet binnen 1 uur na het voorgeschreven tijdstip worden geoogst. Biopsieën zullen worden verkregen met een standaard biopsieklem aan de middelste en diepe randen van de multifidus-spier, zoals vermeld in Doel #1, en onmiddellijk in RNAlater (Qiagen) worden geplaatst voor daaropvolgende qPCR-analyse of worden ingevroren in vloeibare stikstof voor metingen van eiwitabundantie/fosforylering.

qPCR en western blotting: Genexpressie en eiwitabundantie zullen worden gemeten met respectievelijk qPCR en western blotting. In het kort zal real-time PCR worden uitgevoerd in een Bio-Rad CFX384 met behulp van op maat gemaakte platen (PrimePCR, Bio-Rad). Doelgenexpressie zal worden berekend ten opzichte van waarden van 18S ribosomale subeenheid, aangezien voorlopige bevindingen aantonen dat deze stabieler is dan glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase (GAPDH; gegevens niet gepresenteerd). Voor genen waarin we een meer dan 3-voudige verandering in expressie vinden, zal western blotting worden gebruikt om de eiwitovervloed te beoordelen, zoals eerder beschreven.