Studie av varmeterapi og muskelfunksjon

Unge og eldre forsøkspersoner vil delta i enkeltbens, høyintensiv intervalltrening av høyre kneekstensorer (4 intervaller á 4 minutter ved 80 % av maks aerob kraft med 4 minutters hvileintervaller mellom, 3 ganger per uke i 6 uker).

Muskelfunksjon og kneekstensor kritisk kraft vil bli målt før og etter 6 ukers behandling.

Forsøkspersonene vil utføre intense kneforlengelsesøvelser med ett ben 3 ganger i uken i 6 uker. Spesifikt vil forsøkspersonene sitte i et tilpasset kneforlengelsesergometer og utføre enkeltbens, dynamisk kneforlengelse (ligner på enkeltbenssykling) mens de utfører øvelsen. Etter en 6 minutters oppvarming ved ~20 % av benets maksimale aerobe kraft (bestemt under en gradert treningstest av kneekstensjon med ett ben), vil forsøkspersonene utføre 4 anfall på 4 minutter ved ~80 % av maksimal aerob kraft. Restitusjon på 4 minutter ved ~40 % vil skje mellom hver treningsøkt. En nedkjøling vil bli gitt på slutten av treningen. Totalt vil forsøkspersonene utføre 40 minutter med kneekstensjonstrening med ett ben, 3 ganger i uken i 6 uker.

Maksimal aerob kraft (bestemt av en gradert treningstest) vil bli bestemt igjen etter 3 uker for å justere treningsintensiteten på riktig måte.

• HIIT

Unge og eldre forsøkspersoner vil delta i enkeltbens varmeterapitrening av et enkelt ben (quadriceps femoris, 120 minutter kortbølgediatermi for å heve muskeltemperaturen til ~39C) 3 ganger i uken i 6 uker.

Muskelfunksjon og kneekstensor kritisk kraft vil bli målt før og etter 6 ukers behandling.

• Kortbølgediatermi

Unge og eldre forsøkspersoner vil delta i en falsk behandling av enkeltbens varmeterapitrening av høyre knestrekkere (120 minutter med kortbølgediatermi-enhet plassert på benet, men ikke slått på) 3 ganger i uken i 6 uker.

Muskelfunksjon og kneekstensor kritisk kraft vil bli målt før og etter 6 ukers behandling.

Unge forsøkspersoner (18-35 år) vil gjennomgå 2 ukers immobilisering av beina mens de mottar 2 timer med en falsk varmeterapibehandling hver dag. For sham-behandlingen vil varmeanordningen påføres lemmet, men uten at deltakeren vet det, vil den ikke slås på.

Muskelfunksjon og kneekstensor kritisk kraft vil bli målt før og etter de 2 ukene med immobilisering av bena.

Unge forsøkspersoner (18-35 år) vil gjennomgå 2 ukers benimmobilisering mens de mottar 2 timers varmeterapibehandling hver dag. Varmeterapi vil bestå av 120 minutter med kortbølgediatermi for å heve quadriceps femoris-muskeltemperaturen til ~39C.

Muskelfunksjon og kneekstensor kritisk kraft vil bli målt før og etter de 2 ukene med immobilisering av bena.

• Immobilisering av ben

Muskeltreningstoleranse, kvantifisert som kritisk kraft, vil bli vurdert før og etter hver intervensjon. Hovedresultatet vil være endringen i kritisk kraft, uttrykt i watt, fremkalt av hver intervensjon.

Nærmere bestemt vil deltakerne utføre 3-5 forskjellige kraftuttak av kneforlengelsesøvelser med ett ben så lenge de kan. Deretter vil linjen for beste tilpasning mellom det totale arbeidet som er utført og varigheten av hver effektuttaksprøve bli brukt til å kvantifisere kritisk effekt, uttrykt i watt.

Resistensarteriefunksjonen vil bli vurdert med PLM-teknikken (Passive Leg Movement) før og etter hver intervensjon. Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i toppblodstrøm fremkalt av PLM fra før til etter hver intervensjon.

Spesifikt vil PLM utføres med et medlem av forskerteamet som beveger et emnes kneledd gjennom et 90 graders bevegelsesområde, med en hastighet på 1 Hz i 60 sekunder. Denne passive bevegelsen fremkaller en hyperemisk respons som vil kvantifiseres med Doppler-ultralyd av femoralarterien og uttrykt i ml/min. Det høyeste 1-sekunds gjennomsnittet av blodstrøm som oppstår under bevegelsen vil bli identifisert som toppblodstrømresponsen.

Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i toppblodstrøm fremkalt av PLM fra før til etter hver intervensjon.

Den maksimale blodstrømmen som oppnås under trening vil bli bestemt før og etter hver intervensjon. Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i maksimal treningsblodstrøm fra før til etter hver intervensjon, uttrykt i ml/min.

Spesifikt vil treningsblodstrømmen bli vurdert ved å kvantifisere den maksimale hyperemiske responsen, uttrykt i ml/min, til aktiv kneekstensjonstrening med ett ben. Etter en oppvarming vil forsøkspersonene utføre maksimal kneforlengelsesøvelse med ett ben i 3 minutter mens blodstrømmen kvantifiseres med doppler-ultralyd (Logiq E, GE) av lårbensarterie. Gjennomsnittlig blodstrøm oppnådd i løpet av de siste 30 sekundene av treningen vil bli identifisert som maksimal treningsblodstrøm, uttrykt i ml/min.

Tverrsnittsarealet av muskelfibre biopsiert fra den behandlede vastus lateralis vil bli brukt til å kvantifisere størrelsen på muskelstørrelsen før og etter hver intervensjon. Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i gjennomsnittlig myofibertverrsnittsareal, uttrykt i kvadratmikrometer, fra før til etter hver intervensjon.

Spesielt vil muskelbiopsiprøver bli montert på en kork i dragantgummi. Frosne prøver vil bli festet til et objektglass for farging. Objektglass vil bli inkubert med fluorescerende merkede antistoffer. CSA vil kvantifiseres for hver fiber ved hjelp av Olympus CellSens-programvaren og deretter beregnes gjennomsnittet for alle fibrene på objektglasset.

Muskel mitokondriell funksjon vil bli målt i permeabiliserte fibre biopsiert fra vastus lateralis før og etter hver intervensjon.

Nærmere bestemt maksimal koblet respirasjon (dvs. OXPHOS eller State 3) vil bli målt med en clark-type elektrode (O2K, Oroboros) og uttrykt i pikomol oksygen forbrukt per sekund.

Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i maksimal parrespirasjon fra før til etter hver intervensjon.

Tverrsnittsarealet av den behandlede vastus lateralis vil bli målt med magnetisk resonansavbildning før og etter hver intervensjon. Hovedvariabelen av interesse vil være endringen i tverrsnittsareal, uttrykt i kvadratcentimeter, fra før til etter hver intervensjon.

Spesifikt vil MR bli brukt til å vurdere hele muskelens tverrsnittsareal av vastus lateralis. Deltakerne vil bli skannet mens de ligger på rygg i en 3.0 Tesla MR-skanner (Siemens). En lager Siemens 2-D multi-slice gradient-gjenkallet ekko (GRE) MR-pulssekvens vil bli brukt. Bildene vil bli tatt i skiver hver 5. mm, noe som resulterer i en total sekvenstid på ca. 2 minutter. Dette vil gi tverrsnittsbilder av vastus lateralis fra bunnen av femur (distale kondyler) opp til lysken. .