Langvarig aktivitet og metabolsk kontroll etter ryggmargsskade

Skjelettmuskulatur er et kritisk organ for å regulere glukose og insulin i kroppen som helhet, og tilpasninger etter ryggmargsskade (SCI) i muskler undergraver denne kapasiteten alvorlig. Moderne SCI-rehabilitering for personer med fullstendig SCI griper ikke inn for å beskytte funksjonen til lammet skjelettmuskulatur som en nøkkelregulator for metabolsk homeostase. Gjennom sine skadelige effekter på flere systemer, er metabolsk sykdom en av de ledende kildene til sykelighet, dødelighet og helsekostnader for denne befolkningen.

I ikke-SCI-populasjonen kan gjennomgripende, hyppige muskelsammentrekninger av lav styrke øke energiforbruket med 50,3 % over sittenivåer. Tapet av denne komponenten av muskelaktivitet bidrar til energiubalansen og metabolsk dysregulering observert i SCI. Subsidiering av muskelsammentrekninger i lav styrke kan tilby en viktig metabolsk stimulans for personer med SCI. Betydningen av denne studien er at den bygger på tidligere arbeid som demonstrerer sunne transkripsjonelle og translasjonsgentilpasninger som svar på elektrisk stimuleringstrening i SCI. Disse tilpasningene kan sette i gang forbedringer i systemiske biomarkører for metabolsk helse og forbedringer i sekundære helsetilstander og helserelatert livskvalitet.

I vårt tidligere arbeid demonstrerte vi at regelmessig elektrisk stimulering av lammet muskel oppregulerer PGC-1α, en nøkkel transkripsjonell ko-aktivator for skjelettmuskulatur og metabolsk tilpasning. Vårt tidligere arbeid indikerer også at elektrisk stimulering endrer uttrykket av gener som kontrollerer mitokondriell biogenese. Imidlertid forstår vi svært lite om den optimale mengden elektrisk fremkalt muskelaktivitet å levere for å fremme positive metabolske tilpasninger. Langvarige sammentrekninger med lav kraft vil sannsynligvis være mest fordelaktig for å fremme metabolsk stabilitet hos personer med kronisk SCI, som også har osteoporose og ikke er i stand til å motta muskelkontraksjoner med høy kraft indusert av konvensjonelle rehabiliteringsprotokoller. Denne studien vil intervenere med en protokoll for lavkraft, langvarig muskelstimulering designet for å sette i gang systemiske metabolske tilpasninger. I den foreslåtte studien antar vi at tilpasninger på gennivå vil gi forbedringer på vevsnivå i glukoseutnyttelse som letter systemiske forbedringer i kliniske markører for metabolsk kontroll, som kulminerer i færre sekundære helsetilstander og forbedret helserelatert livskvalitet.