Nevromuskulær plastisitet som respons på fedme: effekter av mekanisk overbelastning, metabolske forstyrrelser og alder (PLANEUROB)

De begrensede dataene som er tilgjengelige i litteraturen tyder på at insulinresistens, lavgradig inflammasjon og muskellipidinfiltrasjon kan ha en negativ innvirkning på dreiemomentproduksjonskapasiteten og fremme nevromuskulær utmattelse. Insulinresistens har dermed effekter på blodperfusjon av aktive muskler, via effekter på det autonome nervesystemet (Petrofsky og al. 2009). Insulinresistens er også assosiert med en forstyrrelse av Na+/K+-pumpeaktivitet, eksitasjons-kontraksjonskobling, intracellulær ATP-konsentrasjon (Orlando og al. 2016) og mitokondriell funksjon (Slattery og al. 2014). Alle disse effektene forventes å øke utviklingen av perifer tretthet hos overvektige pasienter med type 2-diabetes og nedsatt mitokondriefunksjon forventes å resultere i nedsatt restitusjonskapasitet etter trening. Betennelse kan også påvirke dreiemomentproduksjonen. Noen studier har vist en negativ sammenheng mellom produksjon av muskelmoment og inflammatorisk status hos overvektige ungdommer (Ruiz og al. 2008) og seniorer (Visser og al. 2002). Betennelse er assosiert med redusert muskelmasse, som kan skyldes hemming av proteinsyntese (Guillet og al. 2012). Betennelse kan også ha negative effekter på nervefaktorene ved dreiemomentproduksjon, via stimulering av afferens III og IV, som foreslått hos den friske personen (Dousset og al. 2007). Dette har imidlertid aldri blitt påvist. Til slutt kan ødem assosiert med den inflammatoriske reaksjonen endre arkitekturen og muskeldimensjonene, som vist hos friske forsøkspersoner (Ishikawa og al. 2006) eller de som lider av inflammatoriske sykdommer (Kaya og al. 2013). Til dags dato har konsekvensene av lavgradig betennelse, kombinert eller ikke med aldring, på muskel- og nervefaktorene for kraftproduksjon hos overvektige voksne ennå ikke blitt karakterisert eksperimentelt. Muskellipidinfiltrasjon kan også ha negative effekter på muskelproteinsyntesen (Tardif og al. 2014) og spesielt på styrke. Dette er ofte rapportert hos eldre som ikke er overvektige (Sipilä og Suominen 1994). Interessant nok rapporterte en annen studie en negativ korrelasjon mellom intramuskulært lipidinnhold og nivå av quadriceps frivillig aktivering hos ikke-overvektige eldre (Yoshida og al. 2012), noe som kan forklare sammenhengen diskutert ovenfor. Så vidt vi vet er ingen data tilgjengelig for voksne overvektige pasienter. Det kan imidlertid antas at lipidinfiltrasjon vil ha hemmende effekter på aktiveringsnivået til motoriske enheter, og derfor på kraftproduksjonen. Det er også sannsynlig at lipidinfiltrasjon begrenser muskelarkitektoniske tilpasninger til overvekt (kontraktilt og fettvev som konkurrerer om å utvikle seg i et begrenset muskelvolum). Matematisk modellering av effektene av lipidinfiltrasjon på muskelmekanikk (Rahemi og al. 2015) antyder at intramuskulære lipider kan forstyrre kontraktil aktivitet ved å begrense forkortningen av muskelfascikler, og tverrgående muskeldeformasjon under muskelkontraksjon. Imidlertid har disse teoretiske spådommene ennå ikke blitt bekreftet av eksperimentelle data.

PLANEUROB-forskningsprosjektet er en fysiologisk observasjonsstudie som sammenligner de respektive effektene av mekanisk overbelastning, metabolske forstyrrelser og alder på dreiemomentproduksjon, tretthet og funksjonell kapasitet hos overvektige mennesker. Forsøkspersonene må utføre en utmattelsesprotokoll, en tilpasset Margaria-test og en 6-minutters gangtest i én økt. Blodprøver, muskel-ultralydskanner og fysisk aktivitetsvurdering vil også bli oppnådd.

Data vil bli analysert ved hjelp av LabChart 7.3 Pro-programvare (ADInstrument, New South Wales, Australia), ImageJ (NIH Image, Bethesda, Maryland, USA) og Statistica 8.0-programvare (StatSoft, Inc.) og betydning vil bli akseptert ved en tosidig alfanivå på p<.05. Normaliteten og homogeniteten til variablene vil bli kontrollert fra henholdsvis en Shapiro-Wilk-test og en Barlett-test. Hvis normalitet og homogenitet av variablene er verifisert, vil absolutte verdier av variabler (Torque, EMG, middelgrå, etc.) sammenlignes ved bruk av to faktorer (alder x metabolske forstyrrelser) variansanalyser (ANOVA) med gjentatte mål. Hvis analyser avslører en signifikant effekt av en faktor eller interaksjon av faktorer, vil post-hoc Newman-Keuls tester bli utført for å bestemme forskjeller mellom de forskjellige forholdene.