Metabolsk helse hos personer med ryggmargsskade (SCI) (SCI)

Den eskalerende forekomsten av metabolske forstyrrelser hos personer med langvarig ryggmargsskade (SCI) fremhever det presserende behovet for tidlige intervensjoner for forebygging og forbedring av livskvalitet. Personer med SCI, selv om de ofte er relativt unge, har høy risiko for å utvikle insulinresistens og type 2 diabetes like etter skadedebut. Skjelettmuskulatur er det viktigste stedet for glukoseavhending i kosten, men forholdet mellom tilpasninger i skjelettmuskulatur etter SCI og utviklingen av metabolske forstyrrelser er fortsatt dårlig forstått. Innen 6 måneder etter SCI, atrofier underekstremitetsmuskulaturen med opptil 45 % og individer viser en 3 ganger økning i intramuskulære fettnivåer sammenlignet med funksjonsfriske (AB) kontroller. Dessuten, innen 6 måneder etter SCI, forvandles tretthetsbestandige og oksidative Type I- og Type IIa-muskelfibre til svært trettelige, glykolytiske Type IIax- og IIx-muskelfibre med nedsatt oksidativt stoffskifte. Vedlikehold av tilstrekkelig muskelmasse og metabolsk funksjon har aldri vært målrettet som en potensiell strategi for å forhindre kroniske metabolske lidelser hos personer med SCI. Tidlig forebygging av disse skadelige tilpasningene forventes å være mer effektiv enn å forsøke å reversere endringer flere måneder eller år etter SCI.

Blant de tilgjengelige eksperimentelle strategiene for å reversere atrofi og forbedre skjelettmuskelmetabolismen hos individer med SCI, ser det ut til å være konsensus om at muskelkontraksjon via nevromuskulær elektrisk stimulering (NMES) er den mest potente tilnærmingen. Etterforskerne viste nylig at 8 uker med NMES-motstandstrening hos personer med langvarig SCI effektivt økte myofiberstørrelsen og distribusjonen av Type IIa myofiber; denne intervensjonen økte imidlertid ikke distribusjonen av Type I-fibre. Det er behov for nye NMES-programmer som induserer viktige molekylære tilpasninger til både motstand og aerob trening for å opprettholde en oksidativ, tretthetsbestandig og insulinsensitiv fenotype etter SCI.

Her foreslår etterforskerne en tidlig intervensjon av kombinert NMES (Comb-NMES). Dette programmet kombinerer elektrisk indusert motstand og aerob trening på kneekstensormuskelgruppen (quadriceps) med målet om å opprettholde eller til og med forbedre muskelmasse og metabolsk funksjon. Det foreslåtte Comb-NMES-programmet stresser gjentatte ganger de lammede kneekstensormusklene med både lavfrekvent elektrisk stimulering (aerob trening) for å forbedre oksidativ metabolisme og beholde Type I-fibre og høyfrekvent (motstandstrening) elektrisk stimulering med dynamiske sammentrekninger for å forhindre atrofi og beholde type IIa fibre.

Forskerne vil teste følgende sentrale hypotese om at, sammenlignet med en kontrollgruppe, vil de som behandles med Comb-NMES i 6 uker tidlig etter SCI opprettholde en bedre metabolsk profil i hele kroppen, hovedsakelig drevet av vedlikehold av lammet muskelmasse, fiberfenotype ( vedlikehold av type I og IIa fibre), og muskeloksidativ metabolsk funksjon. Etterforskerne vil teste denne hypotesen i en kontrollert klinisk studie av pasienter med SCI med følgende spesifikke mål:

Mål 1: Kvantifisere effekten av Comb-NMES på klinisk viktige mål på metabolsk funksjon.

Hypotese 1. Sammenlignet med en kontrollgruppe vil 6 uker med Comb-NMES (3 dager/uke) opprettholde høyere glukosetoleranse og insulinfølsomhet i hele kroppen.

Mål 2: Kvantifisere cellulære, molekylære og funksjonelle tilpasninger i quadriceps-muskelen som er ansvarlige for forbedringer i muskelmetabolisme og generell metabolsk profil.

Hypotese 2.1. Sammenlignet med en kontrollgruppe vil 6 uker med Comb-NMES (3 dager/uke) opprettholde bedre muskelglukoseutnyttelse, oksidativ metabolisme, muskelstørrelse, styrke og utmattelsesmotstand, samt en sunn muskelfiberfenotype (homogen fordeling av type I-, IIa- og IIx-fibre).

Hypotese 2.2. Comb-NMES-induserte forbedringer i den totale metabolske profilen vil gjenspeiles i endringer i metabolittsignaturer relatert til muskelmitokondriell funksjon og intermediær metabolisme.